한화토탈에너지스/한화솔루션 특별세션: 탄소중립을 위한 고기능·친환경 고분자 소재기술
Abstract
고분자 소재 연구에서 설계·합성·특성화·적용으로 이어지는 접근은 여전히 핵심이지만, 소재가 실제 시스템에 적용되었을 때 나타나는 구조적·화학적·전기적 변화를 사전에 예측하기는 어렵다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 이차전지용 고분자 분리막에 디지털 트윈 기술을 적용하였다. 2D 이미지로부터 섬유 직경 분포와 배향성 정보를 정량화하고, 이를 반영한 3차원 가상 미세구조를 확률적으로 생성하여 내부 구조와 리튬이온 수송 거동을 분석하였다. 또한 분리막 단독 구조 분석을 넘어, 셀 구동 중 전극의 부피 변화와 압축 하중이 분리막 미세구조 및 수송 특성에 미치는 영향을 시스템 수준에서 연계 모사하였다. 더 나아가 세라믹 코팅을 포함한 복합 분리막의 다층 거동을 정량 평가하고, 설계 변수 다변화를 통해 미세구조–성능 상관관계를 체계화함으로써 맞춤형 설계 지침을 도출하였다. 이를 바탕으로 고성능 리튬이온전지를 위한 차세대 고기능 분리막의 합리적 설계 방향을 제안한다.