“열변화를 색으로 경고”…GIST-KAIST, ‘나노광학 온도 시각화 센서’ 개발
||2025.09.24
광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 정현호 전기전자컴퓨터공학과 교수와 송영민 한국과학기술원(KAIST) 전기 및 전자공학부 교수팀이 공동으로 배터리 내부 온도가 위험 수준에 도달하기 전인 80도 이하에서 열폭주 위험을 실시간으로 감지하고 사용자에게 직관적으로 경고할 수 있는 나노광학 온도센서를 개발했다고 24일 밝혔다.
배터리는 전기차, 웨어러블 디바이스, 도심항공모빌리티(UAM) 등 첨단 기술의 에너지 원으로 필수적이지만 열폭주로 인한 화재·폭발 사고가 잇따르며 안전 문제가 대두되고 있다. 특히 배터리 내부 온도가 80도를 넘으면 전해질, 분리막 등 내부 주요 구성 요소가 손상되기 시작하고 1분 이내에 500도 이상으로 급격히 온도가 치솟을 수 있어 온도를 조기에 감지하고 위험을 사전에 경고할 수 있는 기술 개발이 시급하다.
기존 온도 센서는 열전대*가 직접 접촉한 부분만 측정할 수 있어 전체 온도 분포를 파악하기 어렵고, 적외선 카메라는 표면 재질에 따라 측정 정확도가 떨어지는 한계가 있다. 열변색 물질을 활용한 기존 기술은 반응 속도가 느려 실시간 감지에는 적합하지 않았다.
연구팀은 1960년대 보고된 단원소 물질인 '텔루륨(tellurium)'의 특이한 광변조 특성에 주목해 10 나노미터(㎚㎚) 두께의 텔루륨 초박막을 활용한 열변색 나노광소자를 개발했다.
새로 개발한 나노광소자를 상용 18650 배터리와 스마트폰에 적용해 충전 및 방전 시 발생하는 발열을 실시간으로 모니터링하는 데 성공하며 기술의 실제 활용 가능성을 입증했다. 배터리 셀 위에 직접 증착하거나 간단히 테이프로 부착할 수 있어 산업 현장에 손쉽게 도입할 수 있다. 별도의 전문 장비나 분석가의 도움 없이도 스마트폰이나 디지털 카메라만으로 누구나 배터리 온도 상태를 쉽게 확인할 수 있어 상용화 가능성이 매우 높다.
정현호 교수는 “텔루륨의 광변조 특성을 나노포토닉스 기술과 결합해 배터리 폭발 위험을 조기에 경고할 수 있는 원천기술을 확보했다”며 “향후 전기차, 항공, 우주, 소방, 웨어러블 기기 등 다양한 분야에서 활용될 전망”이라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
