1000도에서 400초 이상 열폭주 방지
일반 난연 플라스틱 대비 성능 45배↑
LG화학 연구원들이 신규 개발한 특수 난연 플라스틱 소재를 살펴보고 있다. LG화학 제공
LG화학은 현존 가장 오랜 시간 동안 전기차 배터리 팩의 '열폭주'를 지연하는 플라스틱 소재를 개발했다고 25일 밝혔다.
전기차 배터리 화재의 주요 원인인 열폭주는 여러 원인에 따라 배터리 셀에 스트레스가 가해지며 열이 발생하는 현상이다. 배터리 셀은 전기차 배터리의 기본 단위로, 셀을 일정한 개수로 묶어 사각 프레임에 넣은 뒤 각종 보호시스템을 장착해 배터리 시스템의 최종 형태로 조립한 게 배터리 팩이다.
과전압, 과방전 등으로 배터리의 내부 온도가 일정 수준 이상 올라가면 화염이 발생하는데, 전기차 배터리에 이용되는 리튬이온 배터리는 물과 반응성이 높아 불이 났을 때 물로 끄기가 쉽지 않다는 게 문제다. 결국 배터리 팩의 열폭주를 최대한 늦추는 게 관건이다.
이에 LG화학은 독자 기술로 열에 의한 변형을 방지하는 '난연 엔지니어링 플라스틱' 소재를 개발하는 데 성공했다. 폴리페닐렌 옥사이드(PPO)계를 비롯해 다양한 소재군이 적용돼 내열성이 뛰어나다. 특히 온도 변화에도 형태를 유지하는 치수 안정성이 우수한데, LG화학의 자체 테스트 결과 1,000도에서도 400초 이상 열폭주에 의한 화염 전파를 방지하는 것으로 나타났다. 이는 일반 난연 플라스틱 대비 45배 이상 뛰어난 성능이다.
배터리 팩 커버에 LG화학의 신규 엔지니어링 플라스틱 소재를 두르면 화재 발생 시 연소 시간을 늦춰 불길이 빨리 번지는 걸 방지한다. 운전자로선 그만큼 대피 시간을 더 확보할 수 있는 셈이다.
LG화학은 2009년 연구개발에 착수해 13년 만에 세계 최고 성능의 특수 난연 소재를 개발했다. 양산 체계 구축도 끝내 내년부터 본격적인 제품 생산에 나선다. 국내를 비롯해 미국, 유럽 등에서 특허 출원 절차도 진행 중이다.
LG화학 엔지니어링소재 사업부장 김스티븐 전무는 "10년 넘게 꾸준히 연구해 해결책을 찾아냈다"며 "지속적인 연구개발과 양산 투자로 빠르게 성장하고 있는 이모빌리티(e-Mobility·전기를 동력으로 삼는 이동수단) 소재 시장을 선도해 나가겠다"고 밝혔다.
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