아주대, AI 기반 배터리 최적 설계 기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 인공지능(AI) 기술을 활용, 최적의 공정을 설계하는 배터리 제조 기술을 개발했다.

사진 제공=아주대

아주대는 조성범(사진) 첨단신소재공학과 교수팀이 최정현 가천대 교수팀과의 연구에서 이러한 성과를 거뒀다고 21일 밝혔다.

배터리 제조 과정 중 가장 먼저 진행하는 전극 공정은 양극·음극을 만드는 과정이다. 이는 배터리 공정의 핵심 단계로 현재 대부분의 제조사는 전극 공정을 습식으로 진행하고 있다. 그러나 산업계와 학계는 이를 대체할 차세대 전극 공정으로 건식 공정을 꼽는다.

건식 전극 공정에선 기존 습식 공정에서 쓰이는 유해 용매를 활용하지 않아도 된다. 뒤따르는 건조 과정 역시 생략이 가능해 비용·시간 등을 절감할 수 있다. 아울러 성능 면에서도 장점이 존재한다. 배터리의 에너지 밀도를 높이기 위해서는 전극을 더욱 두껍게 만들어야 하는데 이러한 시도 역시 습식 공정보다는 건식 공정에서 용이하다.

연구팀은 인공지능(AI)을 활용해 가상의 실험 공간(FEM)에서 수백 가지 이상의 입자 크기와 공정 조건 조합을 검토하는 방식을 택했다. 한정된 시뮬레이션 데이터를 학습한 인공지능이 나머지 조건들까지 정밀하게 예측하고 그중 성능이 극대화되는 최적의 해답을 확률적으로 추적하도록 설계한 것이다. 이를 통해 연구팀은 인간이 일일이 실험했다면 수년이 걸렸을 방대한 경우의 수를 단시간에 분석, 각 입자 크기에 맞는 최적의 공정 조건을 도출했다.

이번 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 국가R&D사업의 지원을 받아 수행했다. 연구 결과는 저명 국제 학술지(Communications Materials) 12월호에 게재됐다. 아주대 에너지시스템학과 석사과정 강준혁 학생과 한양대 에너지공학과 석박통합과정 정우진 학생이 1저자로 참여했다.

조성범 교수는 “전기차의 주행거리 향상을 위해서는 높은 에너지 밀도의 배터리 제조가 필수적”이라며 “경험에 의존하던 기존 건식 배터리 공정의 한계를 넘어 AI와 시뮬레이션을 통해 소재와 공정을 역설계할 수 있는 방법론을 제시했다는 측면에서 의미 있는 성과”라고 설명했다.