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[IT뉴스]배터리 폭발·화재 사전에 막는다…미세한 전극 두께, 실시간 측정

온카뱅크관리자

2026-07-23 12:17:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> KAIST, 광주파수빗-테라헤르츠파 결합한 ‘초정밀 검사기술’ 비접촉·비파괴 방식으로 0.2초만에 나노미터 수준 측정 실현 전극 두께 불균일 막아 배터리 안정성 및 품질 향상 기여 
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 <img alt="전기차 배터리 전극의 미세한 두께 차이를 정밀 측정하는 ‘초정밀 검사 기술’의 연구성과를 AI로 그린 이미지. KAIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/23/dt/20260723121309528mtry.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="YLLft9b0hF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/23/dt/20260723121309528mtry.jpg" width="658">
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 전기차 배터리 전극의 미세한 두께 차이를 정밀 측정하는 ‘초정밀 검사 기술’의 연구성과를 AI로 그린 이미지. KAIST 제공.
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 전기차 화재나 폭발의 원인이 될 수 있는 배터리 전극의 미세한 두께 차이를 뜯거나 손상시키지 않고 매우 빠른 속도로 머리카락 굵기의 약 1만분 1수준까지 정밀하게 측정할 수 있는 계측 기술이 개발됐다.
 리튬이온 배터리뿐 아니라 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리 생산 공정에 적용해 불량을 미리 찾아내는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
 KAIST는 김영진 기계공학과 교수 연구팀이 ‘꿈의 전자기파’로 불리는 테라헤르츠파와 광주파수빗을 결합해 리튬이온 배터리 전극의 미세한 두께 차이를 측정할 수 있는 ‘초정밀 검사 기술’을 개발했다고 23일 밝혔다.
 전기차에 많이 쓰이는 이온배터리의 전극은 두께가 아주 조금만 달라지면 충방전 과정에서 전류가 특정 부분에 집중돼 열이 발생하고, 이 열이 지속적으로 누적되면 열폭주 현상으로 화재나 폭발이 일어난다.
 이 때문에 배터리 제조 과정에서 전극의 두께를 균일하게 관리하는 것이 매우 중요하다.
 하지만 기존 X선 컴퓨터단층촬영(CT)과 초음파 기반 음향현미경을 활용한 기술로는 전극 내부까지 정밀하게 검사하기 어려운 한계가 있다.
 연구팀은 전파와 빛 사이에 위치한 전자기파인 ‘테라헤르츠파’를 배터리 전극에 쏘아 내부에서 생기는 신호를 ‘광주파수빗’을 활용해 전극의 두께를 계산했다. 광주파수빗은 레이저 빛을 마치 자의 눈금처럼 일정한 간격으로 수많은 주파수 성분을 정밀하게 나누는 기술이다.
 그 결과, 별도 보정 없이 전극의 두께뿐 아니라 복소 굴절률까지 한 번에 측정하는 데 성공했다. 복소 굴절률은 물질이 빛을 얼마나 휘게 하는지와 얼마나 흡수하는지를 함께 나타내는 값으로, 이 값을 측정하면 전극의 물성 정보를 파악할 수 있다.
 연구팀은 사람 머리카락 한 올과 비슷한 두께인 50∼150마이크로미터의 배터리 전극에 관련 기술을 적용해 단 0.2초의 짧은 측정 시간에 머리카락 굵기의 약 1400분 1수준에 해당하는 미세한 두께 차이를 측정했다.
 이는 현재 배터리 생산라인에 적용할 수 있을 정도의 빠른 측정 시간이라고 연구팀은 설명했다.
 측정 시간을 늘릴수록 정밀도는 높아졌다. 측정 시간을 25.6초로 늘리자 음극은 머리카락 굵기의 약 1만분 1에 해당하는 7.8나노미터까지 구분할 수 있었고, 양극도 25.2나노미터까지 측정했다.
 이는 기존 검사방식보다 최대 100배 높은 정밀도로, 눈으로 확인할 수 없는 미세한 두께 수준 차이까지 찾아낼 수 있는 수준에 해당한다.
 연구팀은 한 지점의 두께 측정에 그치지 않고, 전극 전체 두께를 3차원으로 확인했으며, 생산 과정에서 두께가 조금씩 변하는 모습도 실시간 추적하는 데 성공했다.
 김영진 교수는 “배터리를 분해하거나 손상시키지 않고 생산 과정에서 눈에 보이지 않는 미세한 불량을 찾아낼 수 있는 혁신적 검사 플랫폼 기술로, 배터리 안정성과 품질을 높이는 데 기여할 것”이라고 말했다.
 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지난달 10일에 실렸다.
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 광주파수빗과 테라헤르츠를 결합해 배터리 전극 두께를 나노미터 수준에서 비파괴 방식으로 측정한 기술 개념도. KAIST 제공.
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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