열화상 카메라를 활용한 전기차 리튬이온 배터리 열폭주 시험 사례
최근 전기차 시장이 급성장함에 따라 리튬이온 배터리에 대한 안전 문제가 중요한 화두로 떠오르고 있습니다.
특히, 전기차 배터리에서 발생할 수 있는 열폭주(Thermal Runaway)는 화재와 폭발을 일으킬 수 있는 심각
한 문제로, 이에 대한 철저한 모니터링과 시험이 필수적입니다. 이번 블로그에서는 열화상 카메라와
라디오메트릭(Radiometric) 기능을 활용하여 실제로 배터리 열폭주를 시험한 사례를 소개하고자 합니다.
열폭주 시험 현장 소개
시험은 공인된 테스트 시설에서 진행되었으며, 고온 환경에서 리튬이온 배터리가 어떻게 반응하는지를 관찰하기 위해 정교하게 설계되었습니다. 아래는 시험 현장의 주요 특징입니다.
- 시험 환경 구성
- 철제 구조물과 방열 패널을 이용해 안전 구역을 설정.
- 배터리 폭주를 유도하기 위한 과부하 및 충격 테스트 장치 설치.
- 바닥과 벽면은 화재와 고온에 견딜 수 있는 특수 내화 재료로 마감.
2. 열화상 카메라 배치
- 열화상 카메라는 라디오메트릭 기능이 탑재된 최신 장비를 사용.
- 다각도로 촬영하기 위해 각기 다른 위치에 3대의 카메라를 배치.
- 온도 변화 및 열 분포를 실시간으로 기록.
3. 시험 과정
- 초기 단계에서 배터리에 높은 전류를 인가하여 과열 상황을 유발.
- 배터리 셀이 폭주하기 시작하면 열화상 카메라로 온도 상승을 모니터링.
- 열폭주로 인해 배터리에서 발생하는 화염 및 폭발을 상세히 촬영.
열화상 카메라의 역할
라디오메트릭 기능을 사용한 열화상 카메라는 배터리의 온도 변화를 정밀하게 기록할 수 있는 핵심 장비입니다. 이 기능은 다음과 같은 장점을 제공합니다
- 실시간 온도 측정: 배터리 셀 표면의 온도를 0.1°C 단위로 정확하게 측정.
- 이상 징후 사전 감지: 열폭주가 발생하기 전, 온도가 급격히 상승하는 구간을 확인.
- 데이터 분석 및 보고: 온도 분포 데이터를 시각화하여 상세한 보고서를 생성.
열화상카메라 배터리 열폭주 영상 -->https://youtu.be/QKlmS8_WQQk
열화상카메라 배터리 열폭주 영상-->https://youtu.be/fzl4brBtezQ
시험 결과 및 분석
이번 시험을 통해 다음과 같은 중요한 결과를 도출할 수 있었습니다
- 열폭주 발생 조건 파악
- 특정 전류 이상에서 셀 내부 온도가 임계값을 초과하며 폭주 시작.
- 초기 과열 단계에서 열 방출 패턴이 균일하지 않음.
2. 화재 확산 경로 분석
- 배터리 셀 간의 열 전이가 빠르게 진행되어 주변 셀로 확산.
- 열화상 데이터로 화염의 전파 경로를 명확히 추적.
3. 안전 대책 제안
- 배터리 팩 내부에 추가적인 방열 소재를 사용하여 열폭주를 지연 가능.
- 배터리 관리 시스템(BMS) 강화 필요.
결론
열화상 카메라와 라디오메트릭 기술은 전기차 리튬이온 배터리의 열폭주 시험에서 매우 중요한 역할을 합니다. 본 사례는 열화상 기술을 통해 배터리의 안전성을 강화할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 앞으로도 이러한 시험과 분석은 전기차 산업의 지속 가능한 발전에 기여할 것입니다.
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