PCM 나노캡슐, 새로운 형태의 열관리 플랫폼
PCM 나노캡슐, 새로운 형태의 열관리 플랫폼
  • 임성희 기자
  • 승인 2022.10.31 16:02
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

PCM 나노캡슐, 새로운 형태의 열관리 플랫폼 

신동호 원광대 스마트자동차공학과 교수(사진=임성희 기자)
신동호 원광대 스마트자동차공학과 교수(사진=임성희 기자)

 

전기차 배터리 열관리, 블랙아이스 해결할 도로 열관리
친환경 열관리 시스템으로 다양한 분야 응용 주목

(사진출처=프리픽)
(사진출처=프리픽)

 

전기자동차 배터리 화제사고 뉴스가 심심치 않게 들린다. 미래 자동차 기술이지만, 안정성 문제가 아직 남아 있다. 리튬 이온 배터리를 대체할 연구가 진행되지만, 당장 현재의 안전을 해결하기 위한 연구가 필요하다. 신동호 교수는 정말 새로운 형태의 열관리 시스템을 제안하며 주목받았고, 이는 도로 열관리 등 현재 사람들의 편리함과 안전을 높일 수 있는 다양한 분야에 적용할 수 있어, 사업화 가능성도 크다. 

PCM나노캡슐은 유관상으로는 밀가루 형태지만, 확대해보면 수많은 나노캡슐로 이뤄져 있다.
PCM나노캡슐은 유관상으로는 밀가루 형태지만, 확대해보면 수많은 나노캡슐로 이뤄져 있다.

배터리 사이사이 살아 있는 PCM 나노캡슐이 배터리 열을 다스린다

신재생에너지 중에서도 태양열 활용기술 전문가인 신동호 교수는 한국과학기술연구원(KIST)을 거쳐 원광대 스마트자동차공학과에 배터리와 전자 장비 냉각 분야 전문가로 2020년 부임했다. 신생학과에 임용되다 보니 학과 기반구축에 많은 시간과 노력을 들였다고 그는 전했다. 일당백으로 업무와 연구를 병행했지만, 그는 꽤 짧은 시간에 연구 성과를 내며 주목받았다. ‘PCM 나노캡슐을 적용한 리튬이온 배터리의 등온 열관리를 위한 열유체적 특성 연구’ 과제가 한국연구재단 우수신진연구자 사업에 선정되며 현재 관련 연구에 집중하고 있다. PCM은 석유화학 물질에서 추출한 유기물로 열을 유지하는 기능이 있어 그동안 쿨링소재로 많이 활용됐다. 건축자재 단열 성분이나 소방관 방염복 등에서 쉽게 접할 수 있는데, 신동호 교수는 이 PCM소재를 전기차 배터리 열관리를 하는데 써보자는 아이디어를 냈다. “우리 학생들이 흥미를 갖고 즐길만한 연구거리를 찾고 과제 선정까지 되면 좋겠다는 생각이 들었습니다. 그래서 우리 학과에 어울리며 또 우리 사회에 필요한 연구지만 아직 초급 단계에 머물러 있는 연구주제를 생각해보았고, 제가 익숙지 않은 분야였지만 과감하게 도전해 보자라는 생각으로 전기차 배터리 열관리 기술이란 연구주제를 채택하게 되었습니다” 신동호 교수는 “열관리 기술은 배터리의 충, 방전량과 속도뿐만 아니라 화재 안정성까지도 책임지는 매우 중요한 분야로 사회의 필요성이 높으며 새롭게 제안한 PCM 나노캡슐은 앞으로 미래기술로 인정받을 수 있는 최첨단 기술입니다”라고 밝혔다. 그는 상변화 물질인 PCM을 배터리 Cell 표면에 발라서 온도를 일정하게 유지하는 신기술을 제안했다. 상변화 물질이기에 배터리 열로 녹을 수 있는 가능성을 방지하고자, 캡슐화한 것이 신동호 교수 연구그룹 기술의 핵심이다. “유산균 캡슐처럼 무수히 많은 미세한 캡슐을 씌운 PCM 나노캡슐을 배터리 틈 사이로 흘려보내는 것인데, 관건은 캡슐의 누수율을 낮춰 생산성을 높이고, 쉽게 깨지지 않게 내구성을 높이는 것입니다. 대량생산을 위해선 꼭 해결해야 하는 기술입니다”

(사진출처=프리픽)
(사진출처=프리픽)

 

보이지 않는 도로 위 살인마 ‘블랙아이스’ 잡을 묘안
블랙아이스에 의한 고속도로 40중 추돌사고, 폭설로 인한 서울시 교통 마비 등 최근 겨울철 도로 위 피해가 많이 발생하고 있다. 이를 해결할 방법으로 염수살포가 많이 활용되고 있으며 전기 열선이 그 뒤를 따르고 있다. 하지만 문제를 커버하기에 감수해야 하는 단점들이 있는데, 전기 열선은 넓은 범위에 설치가 힘들고 운용 비용이 과다하여 지자체에서 사용하기 힘들고, 염수살포도 비용이 많이 들고 도로와 차량을 오염시켜 공항이나, 교각 등에서는 활용이 힘들다. 이에 신동호 교수 연구그룹이 새로운 솔루션을 제시해 행정안전부의 지원을 받아 서울시와 함께 지난 3년간 연구한 성과가 얼마 전 논문으로 발표되며 많은 주목을 받았다. ‘새로운 형태의 친환경 도로 열관리 시스템’ 인데, 새로운 형태가 바로 PCM 나노캡슐이다. “겨울철 태양열을 저장해 둔 뒤, 도로 내부에 깔린 열파이프를 통해 지속적으로 열을 공급해서, 온돌처럼 콘크리트를 항상 따듯하게 유지하는 기술입니다. 태양열을 이용하기 때문에 유지비가 거의 없고, 탄소배출도 하지 않으며 도로를 오염시키지도 않습니다” 기술은 완성단계에 들어가 사업화가 진행 중이다. 관련 기술에 관심을 두고 있는 기업이 많아 사업화는 시간문제일 것으로 보인다. 
  “공항이나 터널 진입로, 교각입구, 순환도로입구 등 기울기가 심한 지역이나 염수살포가 힘든 지역이 있습니다. 이런 도로에 우리 열관리 기술을 적용하면 제설 문제 등을 원천적으로 해결할 수 있어 파급효과가 매우 크다고 할 수 있습니다. 향후 제도적 보완으로 기술이 빠르게 보급되어 시민의 안전을 책임지길 바랍니다”
  

학생들이 즐겁게 연구할 수 있는 환경을 최우선으로 꼽는 신동호 교수는 “학생들이 사회에 꼭 필요한 구성원이 될 수 있도록 실용적인 주제로 재미있고 즐겁게 연구하겠습니다”라고 밝혔다. (사진=임성희 기자)
학생들이 즐겁게 연구할 수 있는 환경을 최우선으로 꼽는 신동호 교수는 “학생들이 사회에 꼭 필요한 구성원이 될 수 있도록 실용적인 주제로 재미있고 즐겁게 연구하겠습니다”라고 밝혔다. (사진=임성희 기자)

 

신동호 교수는 "PCM 나노캡슐은 앞으로 미래기술로 인정받을 수 있는 최첨단 기술"이라며 앞으로 산업화를 위해 최선을 다하겠다고 밝혔다.
신동호 교수는 "PCM 나노캡슐은 앞으로 미래기술로 인정받을 수 있는 최첨단 기술"이라며 앞으로 산업화를 위해 최선을 다하겠다고 밝혔다.

“우리 사회문제 기술적으로 해결하는 실용적인 엔지니어 추구”
스마트자동차공학과, 이름부터 학생들의 흥미를 끈다. 미래 자동차를 공부하기에 기계공학, 신소재, 전기전자공학 등 다양한 분야의 학문이 융합된다. 신동호 교수는 이름부터 학생들의 흥미를 끈만큼 연구주제나 내용도 학생들의 흥미와 관심을 끌면 좋겠다는 생각이다. “우리 연구실에 오는 학생들에게 저는 과정이 즐거운 연구를 하자고 강조합니다. 제가 대학원 때 연구 활동을 하며 매우 행복했고, 그러므로 평생 이 일을 직업으로 삼게 되었는데요, 재밌는 드라마를 보거나 게임을 하면 밤새 시간 가는 줄 모르듯이, 연구가 나의 즐거운 취미가 된다면 얼마나 행복하겠어요. 그래서 전 우리 학생들도 제가 느꼈던 그 보람과 행복을 똑같이 경험하기를 바랍니다”라며 “항상 어떻게 하면 우리 학생들이 연구에 흥미를 느끼고 즐거울 수 있을까 고민하며 연구실을 운영하고 있습니다”라고 밝혔다. 성균관대학교에서 학사·석사·박사를 했다며 그는 스승인 고한서 교수를 언급했다. “저의 인생에 가장 많은 영향을 주신 분일 것입니다. 교수님이 저에게 주신 연구 몰입환경과 목표의식 등이 지금의 저를 만들었다고 생각하고 있습니다”라며 존경과 감사를 표한 신동호 교수는 “저 또한 누군가에게 이런 영향을 줄 수 있는 위치에 오게 되었는데요, 초심을 잃지 않고 저를 지지해 주는 학생들에게 항상 감사한 마음을 가지려 다짐합니다”라고 밝혔다. “대학원 신입생 시절 교수님과 참여한 이슈메이커 인터뷰를 이제는 제가 교수가 되어 제자들과 참여하게 되니 참 감회가 새롭습니다”라는 신동호 교수의 말을 들으니 기자도 이슈메이커로 이어진 취재원들과의 인연에 새삼 반갑고 기분이 좋다.
  “기계공학 엔지니어라면 우리 사회에 발생하는 여러 문제를 관심 있게 봐야 하고, 이를 기술적으로 해결하는 솔루션을 제공하는 실용적인 엔지니어가 되어야 한다는 철학을 가지고 있습니다. 이런 일에 열정을 쏟는 것에 보람을 느끼고 성취감을 느낀다면 의심의 여지 없이 우리 사회에 꼭 필요한 구성원이 될 것입니다”   
  초가을 풍경이 가득한 캠퍼스에서 신동호 교수 연구그룹 사진을 찍으며, 기자는 문득 이런 생각이 들었다. 저 그룹원 중의 누군가도 후에 이슈메이커와 인연이 될 수 있을까? 신동호 교수도 그 인연이 다시 이어지길 바랄 것이다. 연구와 교육, 기술의 사업화 등 다양한 카테고리에서 맹활약하는 신동호 교수의 행보가 기대된다. 

 

[이슈메이커=임성희 기자] 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 서울특별시 영등포구 국제금융로8길 11, 321호 (여의도동, 대영빌딩)
  • 대표전화 : 02-782-8848 / 02-2276-1141
  • 팩스 : 070-8787-8978
  • 청소년보호책임자 : 손보승
  • 법인명 : 빅텍미디어 주식회사
  • 제호 : 이슈메이커
  • 간별 : 주간
  • 등록번호 : 서울 다 10611
  • 등록일 : 2011-07-07
  • 발행일 : 2011-09-27
  • 발행인 : 이종철
  • 편집인 : 이종철
  • 인쇄인 : 정찬민
  • 이슈메이커 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2022 이슈메이커. All rights reserved. mail to press1@issuemaker.kr
ND소프트