일본산업뉴스요약

배터리의 열화 상태, 가동 중에 파악
JAXA, 위성∙EV 등 관리

우주항공연구개발기구(JAXA)의 나이토(內藤) 주임연구개발원 팀은 가동 중에 충전식 배터리의 열화 상태를 파악할 수 있는 방법을 개발했다. 충전 시에 팽창하고 방전될 경우 원래 크기로 돌아오는 리튬이온 2차전지의 성능에 착안. 배터리를 센서로 감싸고 그 압력 수치를 통해 배터리 내부 상태를 파악하는 것이다. 가동 중의 배터리의 열화 상태 등을 실시간으로 측정하는 방법은 세계적으로도 드물다. 우주 위성 및 전기자동차(EV) 등의 배터리 관리에 활용될 수 있을 전망이다.

연구개발팀은 충∙방전 시에 변화하는 배터리의 두께를 시트형 압력센서로 측정해 압력 수치의 변화를 측정, 동시에 측정한 전압 수치의 변화와 비교했다. 그 결과, 충∙방전 시에 압력 수치가 가장 높아지는 사실을 발견. 배터리의 열화가 진행되면서 높아졌던 수치가 낮아진다는 사실을 알게 되었다. 앞으로 압력 수치가 가장 높을 때를 기준으로 배터리 열화 상태를 정량적으로 정하는 방법을 검증해나갈 계획이다.

또한 배터리의 내부 상태와 배터리 수명의 실험 데이터 등을 조합해 남은 배터리 용량을 추정할 수 있는 방법을 개발한다. 앞으로 2~3년 안에 “위성용 배터리에 센서를 장착해 배터리의 용량 및 열화 상태를 감시하는 시스템을 시작(試作)할 계획이다”(나이토 주임연구개발원)라고 한다.

고도 수 백미터에서 이용되고 있는 저궤도 위성의 배터리는 1만 사이클 정도의 충∙방전으로 초기 상태의 약 10%의 전기 용량이 감소되는 것으로 예측되고 있다. 현재 우주 궤도 상에 있는 위성의 배터리 상태를 파악하기 위한 방법으로는 전류와 전압, 온도 등 물리적 데이터를 지상으로 전송. 그 데이터를 지상에 있는 배터리 데이터와 비교해 배터리 용량 및 열화 상태를 측정하고 있다. 하지만 정확도가 높지 않다는 과제가 있었다.

인공위성에 탑재되는 배터리의 이상을 정확하게 파악할 수 있다면 위성의 안전한 운용이 가능해질 것이다. 또한 EV 배터리 관리에 응용한다면 사전에 열화 상태를 파악할 수 있어 주행의 안전성이 높아질 것이라는 기대도 나오고 있다.

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