(왼쪽부터) 기계공학과 이무연 교수, 서재형 박사, Mahesh Suresh Patil 박사과정 수료생. (사진=동아대 제공)

동아대학교는 기계공학과 이무연 교수가 이끄는 국제 공동 연구팀이 원자력과학기술 분야 세계 최고 권위지인 ‘인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치’에 연구 논문을 게재했다고 11일 밝혔다.

‘International Journal of Energy Research’는 저널 인용 보고서인 JCR(Journal Citation Reports)의 2019년 저널 임팩트 팩터(Journal Impact Factor)가 3.741로 원자력과학기술 분야의 34개 학술지 가운데 1위, JIF Percentile 상위 1.471%의 세계적인 학술지다.

이 교수가 이끈 BTMS(Battery Thermal Management System) 연구팀은 이 학술지에 ‘리튬 이온 파우치 셀용 이중 냉각판 적용 액체 냉각에 영향을 미치는 인자의 민감도 해석에 관한 수치 해석적 연구(Numerical study on sensitivity analysis of factors influencing liquid cooling with double cold-plate for lithium-ion pouch cell)’ 연구 논문을 게재했다. 이 논문은 지난 9월 온라인으로 먼저 공개됐다.

이 연구엔 교신저자인 이 교수를 포함해 연구팀 서재형 박사, Mahesh Suresh Patil 박사과정 수료생(주저자), 워털루 대학교(University of Waterloo) Satyam Panchal 교수 등이 참여했다.

특히, 이번 논문은 이 교수 연구팀이 Satyam Panchal 교수와 지난 2018년 BTMS 연구B팀을 창립한 뒤 4번째 발표한 SCI급 결과물로 두 학교의 공동연구 기반에서 도출된 연구 성과라는 측면에서 큰 의미를 갖고 있다.

이 교수팀은 논문에서 전 세계적 이슈인 기후변화 및 탄소중립 문제로 관심받는 리튬 이온 배터리 수명 연장과 효율을 향상할 수 있는 획기적인 배터리 열관리 시스템 최적화 기법을 제안했다.

리튬 이온 배터리는 ESS(Energy Storage System), 전기구동 자동차 전력원 등 4차 산업혁명 시대에서 다양한 산업 분야에 적용되고 있으며 일반적으로 배터리 열관리 시스템 구조 및 유동 설계 변수는 배터리 열적 안정성에 상당한 영향을 미치는 핵심 인자다.

연구팀은 유전 알고리즘을 이용한 다목적 최적 설계를 통해 배터리 열관리 시스템의 냉각수 온도, 체적유량, 냉각유로 개수 및 최대 유로 폭에 대한 최소 목적 함수를 제안했으며 배터리 최적 성능을 위한 최대 온도, 최대 온도차, 평균 압력강하의 최솟값을 도출했다.

연구팀은 이 기술이 배터리 열적 조건을 최적화해 액체 냉각장치 구조 및 유동 설계변수를 산출할 수 있어 전기구동 자동차용 리튬 이온 배터리의 열적 안전성을 획기적으로 개선할 수 있다고 논문에서 밝혔다. 연구팀은 이에 따라 리튬 이온 배터리 시스템 신뢰성을 높이고 전기구동 자동차 시장 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 전망했다.

이 교수는 “이번 BTMS 연구B팀의 리튬 이온 배터리 연구는 국내외 배터리 열관리 기술 연구력 향상을 불러오는 시너지 효과를 낼 것”이라며 “특히 친환경 재생에너지 사용 비중 강화 측면에서 산업계 활용이 더욱 가속화될 것으로 기대된다. 함께 애써준 팀원들에게 감사의 인사를 전한다”고 말했다.

한편, 연구팀은 앞서 국제 공동연구 파트너인 National Institute of Technology Calicut, Solar Energy Center의 Simon Jayaraj 교수와 인공지능 기법 관련 리뷰 논문 ‘A Review on Modelling of Solar Photovoltaic Systems Using Artificial Networks, Fuzzy Logic, Genetic Algorithm and Hybrid Models’를 지난 6월 온라인에 공개, 올 한해만 원자력과학기술 분야 최고 권위지에 2편의 논문을 게재하는 쾌거를 올렸다.