미래형 배터리 신소재/신기술 분석과 배터리화재 안정성 대응 및 순환경제

테크포럼은 ‘beyond technology’ 라는 캐치프레이즈를 모토로

국내/외 최신 기술 및 신성장 산업의 핵심 이슈와 동향을 분석하여 관련 업계 구성원들에게 정보와 소통의 장을 제공하고 있습니다.

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미래형 배터리 신소재/신기술 분석과 배터리화재 안정성 대응 및 순환경제

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제조사: 지식산업정보원

규격: 628쪽 (A4, 서적, PDF)

ISBN: 9791158622794

발간일: 2025-12-05

 

 

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미래형 배터리 신소재/신기술 분석과 배터리화재 안정성 대응 및 순환경제

 

 

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[ 보고서 소개 ]

글로벌 전기차(EV) 시장은 캐즘으로 인해 자동차 제조사가 생산 목표를 축소하고 트럼프 2기 정부가 인센티브를 폐지하는 등 어려움에도 불구하고, 기후변화 대응을 위한 자동차 규제가 본격화되면서 전기차 배터리 시장도 향후 10년간 연평균 20%씩 지속적인 성장을 할 것으로 전망되고 있다. 현재 차세대 에너지 전환 시대를 맞아 배터리 산업은 고효율·고성능 실현을 위한 신소재와 신기술 개발을 핵심 과제로 삼고 있다. 하지만 국내 배터리 생산 기업들은 전기차 시장에서 중국에 밀리고 있는 추세이다. 때문에 국내 배터리 제조사들은 전기차의 1회 충전 주행거리와 안전성, 배터리 수명 개선 등 다양한 차세대 기술 개발에 힘쓰고 있다.
 
더불어 전 세계적으로 전기차 시장이 급격히 성장하면서 사용후 배터리의 재활용과 재사용이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 시장조사 기관 SNE리서치에 따르면, 글로벌 폐배터리 발생량은 2023년 약 18GWh에서 2030년 338GWh, 2040년에는 3339GWh까지 증가할 것으로 예측하였다. 이에 따라 배터리 재활용 산업도 빠르게 성장하며, 2023년 108억 달러 규모였던 시장이 2030년 424억 달러, 2040년에는 2000억 달러 이상으로 확대될 전망이다. 급속히 성장하는 전기차 시장에서 향후 대량 발생이 예상되는 사용후 배터리의 안전관리 체계를 구축하고, 재제조 배터리 산업 활성화 방안을 모색할 필요가 있다. 

한편, 최근 리튬이온배터리 화재 건수가 급격히 증가하며 사회적 경각심이 높아지고 있다. 국가정보자원관리원 화재사고로 인해 공공 인프라의 안정성 문제까지 대두되며 리튬이온배터리의 화재 위험과 안전성 확보가 중요한 이슈로 부각되었다. 향후 소방청은 과기부, 산업부, 국토부와 함께 ‘리튬기반 배터리 제조 및 저장·취급 시설 안전을 위한 기술개발’을 위해 4년간 총 260억원을 투자할 계획이며, 관련 연구에 착수한다.

이에 본원 R&D정보센터에서는 리튬이온배터리 산업의 성장과 안전한 생태계 구축에 도움이 되고자 「미래형 배터리 신소재/신기술 분석과 배터리화재 안정성 대응 및 순환경제」을 발간하였다. 1편에서는 차세대 배터리의 고효율 신소재/신기술 개발동향과 사용후 배터리의 순환경제 전략을 다루었고, 2편에서는 배터리화재 위험성분석 연구와 안전성 확보를 위한 대응기술을 다루었다. 본서가 학계・연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다. 

그러나 기술 발전의 이면에는 구조적 한계와 윤리적 도전이 상존한다. 지형, 표면 마찰력, 조도, 날씨, 사회적 신호 등 현실 세계의 복잡한 변수들을 모두 반영하기 어려워, 피지컬 AI의 일반화된 인지ㆍ행동 능력 구현에 구조적 한계로 작용한다. 특히 자율 모빌리티와 의료 분야에서는 책임성, 안전성, 개인정보 보호, 인간-로봇 상호작용의 윤리성 등 기존 법ㆍ제도와 사회적 합의로 해결하기 어려운 복합적인 쟁점들이 첨예하게 대두된다.

이에 본 보고서는 피지컬 AI의 유망 분야별 시장 및 적용 동향을 면밀히 정리하고, 대응 전략을 제시하였다. 우선적으로, 국내 기업들은 기존 강점 산업에 특화된 피지컬 AI 적용 시나리오를 발굴하고, AI 기반모델, 센서, 네트워크 인프라, 액추에이터의 통합 역량을 확보하는 데 집중해야 한다. 궁극적으로 이러한 구조적ㆍ제도적 한계를 극복하고 민간 주도형 생태계를 구축하기 위해, 대기업과 중소기업의 협력을 촉진하고 유형별 특화 기술 개발 및 실증 기반 확산을 동시에 추진할 필요가 있다. 피지컬 AI 시대의 성공은 단순한 기술 개발 속도가 아닌, 기술 융합과 제도적 융합을 병행하는 생태계 차원의 협력에 달려 있다.

본 보고서가 “피지컬 AI”라는 거대한 흐름 앞에서 전략적 방향을 모색하는 산업계 리더, 정책 결정자, 그리고 연구자들에게 실질적인 통찰력과 실행 가능한 비전을 제공하는 전략적 나침반이 되기를 기대한다.



[ 목차 ]

제Ⅰ편 차세대 배터리 R&D 및 배터리 순환경제

제1장 글로벌 배터리 산업 동향 및 위기 극복 대응 방안
1. 글로벌 배터리 산업 동향과 환경 분석
1) 배터리 산업 현황
(1) 글로벌 배터리 산업
(2) 우리나라 배터리 3사 경영실적
2) 배터리 산업 주요 환경
(1) 공급망
가. 원재료 가격
나. 배터리 공급망
(2) 재활용
(3) 기술 및 제품개발
가. 상용배터리
나. 차세대 배터리
A) 전고체 배터리
B) 리튬황 배터리
C) 리튬금속 배터리
D) 나트륨이온 배터리
다. 배터리 폼팩터
라. 배터리 재활용
(4) 수급전망
가. 배터리 용도별 시장전망
나. 배터리 종류별 시장전망
다. 공급 과잉
2. 글로벌 배터리 정책 동향과 위기 극복 전략
1) 주요국의 배터리 지원 정책
(1) 미국
가. 정책
나. 미국 감세법(OBBBA) 영향과 대응 방안
다. OBBBA 이후 한국 배터리산업 대응 전략
A) 차세대 유망산업과의 연계를 통한 신수요 창출 확대 방안
B) OBBBA 기회 요인을 활용한 미국 시장 진출 강화 방안
(2) EU
(3) 일본
가. 정책
나. 일본 정부의 공급망 안정화 정책
A) 일본의 차세대배터리 공급망 구조
B) 일본 정부의 공급망 안정화 정책
다. 기술 인력 확보 및 유치 제도
A) 정책 추진 배경
B) 인력 확보를 위한 주요 전략 방향
(4) 중국
가. 정책 
나. 배터리 산업의 혁신 현황
2) 글로벌 전기자동차 산업 정책과 전망
(1) 탄소중립 대응 전기자동차 산업
가. 시장의 개요
(2) 전기차 산업의 정책과 규제현황
가. 전기차 시장 수급 동향과 정부정책 
나. 전기차 수요 증가에 따른 전력 및 석유시장 현황
다. EU 및 미국 전기차 보급목표 지원하는 법 제정
라. 안정적인 세계 전기차 공급망 구축 노력
(3) 글로벌 전기차 시장 및 기술개발 동향
가. 국내외 전기차시장 점유율 예측 현황
A) 중국 시장
B) 인도 시장
C) 일본 시장
D) 유럽 시장
E) 미국 시장
나. 주요 완성차업체의 전기차 기술개발 전략
3) 보조금 정책 후퇴와 전기차 캐즘
3. 배터리 광물 및 소재의 기술혁신과 재자원화 동향
1) 배터리 광물 및 소재의 기술혁신 동향
(1) 기술혁신 강화의 필요성
(2) 배터리 광물 및 소재의 기술 현황
가. 음극재(Anodes)
나. 양극재(Cathodes)
다. 전해질
라. 재사용(Reuse)
마. 재활용(Recycling)
바. 대체 광물 자원 확보
A) 염수에서 리튬 추출(DLE)
B) 광미 및 폐기물에서 회수
C) 첨단 탐사 및 추출 기술
D) 심해저 광물 자원 확보
(3) 배터리 기술혁신 과제
가. 나트륨 이온 배터리
나. 전고체 배터리
다. 리튬-황 배터리
라. 배터리 재사용
마. 배터리 재활용
바. 직접 리튬 추출(DLE)
(4) 배터리 기술혁신을 위한 정책과제
가. 배터리 생산규모 확대 지원
나. 재활용 촉진 및 장기 비전 수용
다. 규제 명확성 확보 및 국제 협력 증진
라. 소비자 요구에 맞는 EV 모델 공급
2) 주요국의 핵심광물 재자원화 정책 동향
(1) 핵심광물 재자원화의 필요성과 장점
(2) 핵심광물 재자원화 과정
(3) 주요국의 재자원화 관련 정책 동향
가. 전략 및 실행계획 수립
나. 재정 지원
다. 생산자책임재활용제도
라. 무역 규제
4. 배터리 제조 공정의 혁신
1) 배터리 제조 혁신에서 AI 역할
2) 멀티스케일 해석, 디지털 트윈 기반 리튬 이차 전지 기술 개발 전략
(1) 배터리 생산의 계층적 공정 : 효율적 양산을 위한 프로세스 체인 모델
(2) 리튬 이차 전지 설계를 위한 멀티스케일 해석의 중요성
(3) 리튬 이차 전지의 설계 혁신 : 가상 제조, 물리 기반 모델링, 그리고 AI의 역할
(4) 배터리 설계 혁신 : 모델 기반에서 동시적 설계로의 진화

제2장 배터리별 핵심소재 연구 개발 동향 및 향후 전망
1. 리튬이온전지 주요 이슈와 연구개발 중인 소재 동향
1) 리튬이온전지 상용화의 의의
2) 리튬이온전지의 주요 이슈
3) 이슈 해결방안 및 한계
4) 리튬이온전지 4대 핵심기술 ‘양극재’
(1) LCO(Lithium Cobalt Oxide)
(2) NCM(Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide)
(3) NCA(Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide)
(4) LFP(Lithium Iron Phosphate)
(5) 기업별 기술 동향
가. 중국
나. 미국
다. 유럽
라. 일본
마. 한국
(6) LFP 배터리 최근 개발 동향
(7) 하이니켈(high-nickel) 양극재 단점을 보완한 연구 동향
가. 하이니켈 양극재 표면의 잔류 리튬 형성 및 제어 기술
A) 슬러리 제조 공정에서 잔류 리튬의 영향
B) 양극재 표면 잔류 리튬 생성 메커니즘과 저감을 위한 코팅 원소 선별
C) 잔류 리튬 함량에 미치는 외부 요소
나. 질소 도핑 탄소 양자점이 코팅된 하이니켈 무코발트 양극재 연구
A) 연구 목적
B) 실험 방법
C) 결과 및 고찰
D) 결론
5) 리튬이온전지 4대 핵심기술 ‘음극재’
(1) 탄소계 음극
(2) 실리콘 음극
가. 고에너지밀도 리튬이온전지를 위한 실리콘 음극재 개발 방향
A) 나노 구조화
B) 복합화
C) 표면 처리
나. 흑연–실리콘 복합 음극 전극에서의 급속충전 전지개발
다. 탄화수소를 활용한 실리콘 음극재 탄소 코팅 동향
A) 리튬이온 배터리의 Si 음극재 메커니즘
B) 다양한 Si/C 구조
C) 탄소 코팅 두께에 따른 전기화학적 성능의 영향
라. 실리콘 음극재 시장 동향
마. 실리콘 음극재 산업 동향
6) 리튬이온전지 4대 핵심기술 ‘전해질’
(1) SEI(Solid Electrolyte Interphase)
(2) 리튬염
(3) 유기용매
(4) 첨가제
가. 양극용 첨가제 : LITFSI, PS, SN, CHB, BP
나. 음극용 첨가제 : VC, VEC, FEC
(5) 고체 전해질
가. 황화물계
나. 폴리머계
(6) LFP 배터리의 전고체 전해질 연구 동향
(7) 고안전성 이차전지 전해질 첨가제 주요동향
가. 시장 규모 및 전망
A) 세계 시장
B) 국내 시장
나. 기술개발 동향
A) 고용량용(High Capacity) 첨가제
B) 고전압용(High Voltage) 첨가제
C) 리튬이차전지의 스웰링(Swelling) 현상 방지를 위해 가스억제용 첨가제 개발 중
D) 양·음극을 모두 보호하고 Cell to Pack 방식 기술을 반영한 전해질 첨가제 개발 중
다. 해외 기업 기술개발 동향
라. 국내 기술개발 동향
7) 리튬이온전지 4대 핵심기술 ‘분리막’
(1) 기업 개발 동향
(2) 불소화 C/TiO₂ 나노섬유가 코팅된 리튬이차전지용 분리막의 향상된 성능 연구
가. 연구 목적
나. 실험
A) C/TiO₂@F 나노섬유의 합성
B) C/TiO₂@F를 코팅한 분리막의 제조
C) C/TiO₂@F의 표면 및 구조 특성 분석
D) 리튬이차전지 셀 제작 및 전기화학적 특성 분석
다. 결과 및 고찰
A) 온도에 따라 불소화 된 C/TiO₂ 하이브리드 나노섬유의 표면 및 구조 특성
B) 불소화된 C/TiO₂ 하이브리드 나노섬유를 코팅한 분리막의 물리적 특성
C) 제조된 분리막을 사용한 리튬이차전지의 전기화학적 특성
라. 결론
8) 차세대배터리를 통한 한계 극복
2. 이차전지 제조시스템 및 전극 제조공정 연구동향
1) 이차전지 제조시스템 주요동향
(1) 정의 및 필요성
가. 정의
나. 기술개발 필요성
A) 제조 설비 및 자동화 설비 확대로 이차전지 장비 산업 활항 예상
B) 안정성 확보를 위한 전지 내부상태 검사장비 수요와 적용공장 확대
(2) 용도별 분류
가 전극공정(극판공정)
나. 조립공정
다. 화성공정(활성화 공정)
(3) 관련 시장 규모 및 전망
가. 세계 시장
나. 국내 시장
(4) 기술개발 동향
가. 신규장비 개발 수요 증가
나. 검사장비 : 이차전지의 특성 및 수명 등을 테스트
다. 검사장비 종류
라. 이차전지 안정성 향상을 위한 검사장비 수요증가
마. 사용 후 배터리 리사이클링 산업화 추진 및 시험·인증장비 수요증가
바. 해외 기업 동향
사. 국내 기업 동향
(5) 특허 분석 결과
2) 이차전지 건식 전극 제조공정의 연구 동향
(1) 연구 배경
(2) 건식 공정의 유형
가. Powder spray type
나. Direct press type
다. Extrusion type
라. Vapor deposition type
마. Fibrillation type
(3) LIB 전극용 섬유화 건식공정 동향
(4) 전고체전지용 섬유화 건식공정 동향
(5) 해결 과제
3) 이차전지 제조공정별 주요 기관/기업
(1) 국내 주요 기관/기업
(2) 국외 주요 기관/기업

제3장 차세대 이차전지 신소재/신기술 개발과 주요 이슈
1. 전고체전지(All Solid State Battery) 기술개발
1) 전고체전지 이슈 배경
2) 전고체 리튬이온 배터리의 가능성
3) 전고체 배터리 주요기업 기술개발 현황
4) 전고체전지 핵심 소재 신기술 연구동향
(1) 전고체 전지용 전해질
가. 전고체전지 연구동향
A) 산화물 기반 고체 전해질
B) 고분자 기반 고체 전해질
C) 황화물 기반 고체 전해질
나. 정책 및 규제 현황
다. 시장 규모 및 전망
라. 경쟁 현황
마. 주요 사업 전략 방향
A) 시장 진출 전략
B) 환경 이슈 대응 전략
C) 양산 체계 확보 전략
D) 개발도상국 수출 전략
(2) Poly(ethylene glycol) 기반 광 가교형 In-situ 고체 고분자 전해질 연구
가. 연구 목적
나. 실험 방법
A) 재료
B) PEG/PEGDA/SN 기반 SPE 제조
C) NCM/SPE/graphite 기반 coin cell 제작
D) 측정
다. 결과 및 고찰
A) PEG/PEGDA/SN 기반 SPE 제조
B) PEG/PEGDA/SN 기반 SPE의 이온 전도도
C) PEG/PEGDA/SN 기반 SPE의 전기화학적 안전성
D) NCM/SPE/graphite 기반 coin cell의 계면 저항
E) NCM/SPE/graphite 기반 coin cell의 cyclic voltammetry
라. 결론
(3) 전고체 이차전지용 음극 소재의 개발 동향
가. 리튬금속 음극
나. 탄소계(흑연) 음극
다. 리튬합금계 음극
라. 무음극(Anode-free) 및 음극 구조체
마. 요약 및 전망
2. 나트륨이온전지(Sodium-ion Battery) 기술개발
1) 나트륨이온전지 이슈
2) 소듐 이차전지 장·단점
(1) 장점
(2) 단점
3) 소듐 이차전지 개발 동향
(1) 글로벌 기술 및 산업 동향
(2) 국내 기술 및 산업 동향
4) 나트륨이차전지 활용 전망(전기차 및 ESS 중심)
(1) 나트륨, EV 확산의 새 동력 가능성
(2) 전기차 시장 경우 소형 전기차 위주로 보급될 전망
(3) 저온 성능과 안전성으로 ESS 산업에서 확산 전망
3. 리튬황전지(Lithium–sulfur Battery) 기술개발
1) 리튬황전지 이슈
2) 고에너지 차세대 리튬-황 전지 연구 동향
(1) 황 양극
가. 고에너지 밀도 리튬-황 전지를 위한 양극 최적화
나. 황 양극의 고출력 특성
(2) 전해질
(3) 리튬 음극
3) 리튬황 전지 산업 현황
(1) 시장의 개요
(2) 관련 정책 및 규제 현황
(3) 시장 동향
가. 시장 규모 및 전망
나. 경쟁 현황
4) 리튬황 전지 시장 진출을 위한 사업 전략방향
(1) 시장 진출 전략
(2) 환경 이슈 대응 전략
(3) 양산 체계 확보 전략
(4) 개발도상국 수출 전략
4. 리튬금속전지 기술개발
1) 리튬금속전지 개요
2) 고에너지밀도 구현을 위한 리튬메탈전지 음극 기술 개발
(1) 서론
(2) 본론
가. 구리 집전체 설계
나. 3차원 호스트(host) 설계
(3) 결론
3) 불소화 전해액의 용매화 구조 제어를 통한 고안정성 리튬금속전지 개발 연구
(1) 연구 배경
(2) 실험
(3) 결과 및 고찰
(4) 결론
5. 리튬공기전지 기술개발
1) 리튬공기전지 개발 현황
2) 리튬-공기전지 가역성 향상을 위한 Ru-CNF 복합체 제조 및 양극 활용 연구
(1) 서론
(2) 실험 방법
가. Ru-CNF 전극 제조
나. Li-O₂ 셀 제조
(3) 결과 및 고찰
가. 재료 물성
나. 전기화학 특성
(4) 결론
3) MWCNT/δ-MnO₂ 복합체를 이용한 리튬-이산화탄소 전지에 관한 연구
(1) 연구 목적
(2) 실험 방법
가. MWCNT/δ-MnO₂ 복합체 합성
나. 양극 및 코인 셀 제작
다. 특성평가
라. 전지 테스트
(3) 결과 및 고찰
(4) 결론

제4장 차세대 배터리 상용화와 지속가능한 배터리 산업구축
1. 차세대 배터리의 상용화 이슈 및 전망
1) 각국 정부와 기업의 차세대 배터리 상용화 노력
(1) 한국의 사례
(2) 중국의 사례
(3) 일본의 사례
(4) 미국과 유럽 사례
2) 차세대배터리 상용화에 따른 영향
(1) 소재의 혁신
(2) 원료의 변화
(3) 제조공정의 변화
3) 인공지능과 차세대배터리의 만남
(1) 인공지능으로 차세대배터리 개발 가속화
(2) 배터리 안전진단과 수명예측에도 활용
(3) 인공지능 기반의 토탈 솔루션 도입
4) 차세대배터리 시대를 위한 준비
(1) 공급망 재편 대비
(2) 소재 규모의 경제 구축
(3) 인공지능의 활용 확대
2. 배터리 공급망 확보를 위한 순환경제 동향과 전략
1) 폐배터리 순환경제 동향
(1) 순환경제
(2) 폐배터리 순환경제
(3) 폐배터리 순환경제의 국외 동향
가. 유럽연합(EU)
나. 미국
다. 일본
라. 중국
(4) 폐배터리 순환경제의 국내 동향
가. 국내 동향
나. 배터리 순환이용 활성화 방안 주요내용
A) 추진 배경
B) 추진 과제
2) 국내 배터리 공급망 실태분석
(1) 국내 배터리 공급망 실태 현황
가. 국내 회수 현황
A) 미래폐자원 거점수거센터 설립 및 운영
B) 사용후 배터리 성능평가
C) 사용후 배터리의 회수 특성과 미래폐자원 거점수거센터의 주요 이슈
나. 국내 재활용 현황
A) 재활용 기업 현황
B) 산업계 관점에서 사용후 배터리 관리의 주요 이슈
다. 전기차 등 배터리 공급망 현황
A) 배터리 공급망 단계별 구분
B) 배터리 공급망 목록
C) 국내 배터리 공급망의 세부 현황
(2) 사용후 배터리 재생원료 생산·사용 잠재량 분석
가. 분석 범위
나. 분석 방법
A) 1단계 : 제품별 신규 등록 대수 전망
B) 2단계 : 국내 수명종료량 추정
C) 3단계 : 연도별 재활용 투입량 추정
D) 4단계 : 재생원료 공급 잠재량 산정
다. 사용후 배터리 발생량 및 재생원료 잠재량 추정
A) 신규 등록 대수 추정
B) 사용후 배터리 발생량 추정
C) 재생원료 공급 잠재량 추정
D) 사용후 배터리 재생원료 잠재량 추정을 통한 시사점과 제언
3. 리튬전고체전지 재활용 관련 최신기술
1) 전고체전지의 종류 및 재활용 기술
2) 전고체 전지의 재활용 예
3) 시사점
4. 폐 리튬이온배터리 재활용 기술분석
1) 폐 리튬이온전지(LIB) 전해액 재활용 기술 분석
(1) 전해액 수집(Electrolyte collection)
가. 기계적 공정(Mechanical process)
나. 동결 방식(freezing method)
다. 증류(Distillation)
라. 용매추출법
마. 초임계 추출법
(2) 전해액 정제(Electrolyte purification)
가. 리튬염 회수(Lithium salts recovery)
A) LiPF6 직접회수법
B) 리튬염 전환법(Lithium Salts Conversion)
나. 전해액 재생(Electrolyte regeneration)
(3) 결론
2) 폐LFP 배터리로부터 가용성 리튬으로의 전환 연구
(1) 연구 개요
(2) Experimental
(3) Results and discussion
(4) Conclusions
3) NCM계 폐리튬이온 배터리에서 회수한 Black Mass의 수소환원 거동 연구
(1) 연구 배경
(2) 실험 방법
(3) 실험결과 및 고찰
(4) 결론


제Ⅱ편 배터리 화재 실증연구 및 대응방안

제1장 배터리 열폭주 현상 이해와 화재예측/검출/억제 기술연구
1. 배터리 사고발생 현황 및 특징
1) 연구실 내 배터리 관련 안전사고 발생 현황
2) 전기차 배터리 화재 사례
(1) 전기차 화재의 특성
(2) 국내 전기차 화재 현황
(3) 해외 전기차 배터리 화재발생
3) 항공기 배터리 화재 관련 사고사례
4) 산업시설 배터리 화재 관련 사고사례
(1) 아리셀 공장 화재
(2) 대전 국가정보자원관리원 전산실 화재
가. 사고 개요 및 발생 경위
A) 5층 UPS실 리튬이온 배터리 폭발 시점과 원인
B) 초기 화재 확산 과정
나. 피해 규모 및 영향 분석
A) 70여 개 정부 온라인 서비스 중단 현황
B) 시스템 등급별 영향 및 인명·물적 피해 규모
다. 진화 및 대응 현황
A) 소방당국 투입 인력·장비 개요
B) 소화 방식 선택 이유와 잔불 진압 전략
라. 복구 노력 및 재발 방지 대책
A) 행안부·과기정통부 ‘경계’ 발령 및 위기상황대응본부 가동
B) 예비 데이터 센터 분산 운영과 UPS 관리·교체 프로토콜 강화
(3) 데이터센터 재난 화재사고 사례
가. 글로벌 스위치 데이터센터 화재(2023년 4월, 프랑스 파리)
A) 사건 개요
B) 원인 분석
C) 영향 및 피해
D) 대응 및 복구 과정
E) 시사점 및 교훈
나. Maxnod 데이터센터 화재(2023년 3월, 프랑스 앵)
A) 사건 개요
B) 원인 분석
C) 영향 및 피해
D) 대응 및 복구 과정
E) 시사점 및 교훈
다. SK C&C 판교 데이터센터 화재(2022년 10월, 대한민국 성남)
A) 사건 개요
B) 원인 분석
C) 영향 및 피해
D) 대응 및 복구 과정
E) 시사점 및 교훈
라. OVHcloud 데이터센터 전소 사고(2021년 3월, 프랑스 스트라스부르)
A) 사건 개요
B) 원인 분석
C) 영향 및 피해
D) 대응 및 복구 과정
E) 시사점 및 교훈
(4) 데이터센터 재해 예방 및 완화 전략
가. 설계 및 입지 선정
나 화재 예방, 탐지, 진압 시스템
다. 재난 예방을 위한 최신 기술 동향
2. 배터리 폭발 및 화재 매커니즘 이해와 예측기술 연구
1) 리튬이온배터리 열폭주 현상의 이해
(1) 리튬이온배터리 전기화학 시스템
(2) 리튬이차전지의 과충전에 의한 열폭주 현상의 이해
가. 서론
A) 과방전(Over-discharge)
B) 외부단락(External short circuit)
C) 고속충방전(High rate charge/discharge)
나. 본론
A) 과충전 과정에서 나타나는 현상
B) 과충전 과정에서 발생하는 화학적 조성 변화
C) 과전압에서 열폭주 과정에서의 안전성 평가(Risk and Hazard assessment)
다. 결론 및 향후 전망
2) ESS 화재감지 알고리즘에 관한 연구 동향(리튬이온배터리)
(1) 리튬이온배터리 ESS의 화재 발생 메커니즘
가. ESS용 리튬이온배터리의 열폭주 개념
나. ESS의 화재 발생 메커니즘
(2) 리튬이온배터리의 화재 발생단계를 고려한 ESS 화재감지 알고리즘
가. 기존 ESS 화재 감지장치의 문제점
나. ESS 화재 발생단계 감지방안
A) 화재 이상징후의 감지방안
B) 화재 단계별 감지방안
다. ESS 화재 단계별 감지 알고리즘
(3) ESS 화재 감지장치 구현
가. 화재 감지장치부
나. 화재 감시제어 장치부
다. 화재 발생장치부
라. 전체 시험장치
(4) 시험 결과 및 분석
가. 시험 조건
나. 리튬이온배터리 화재 이상징후 특성분석
다. 화재 발생단계 특성분석
(5) 결론
3) MISC 절연열화진단기술 기반 리튬이온배터리 화재예측 진단기법 연구
(1) 연구 배경
(2) 이론적 배경
(3) 리튬이온배터리 MISC 실험
가. 실험조건
나. 배터리 비파괴실험
다. 배터리 파괴실험
A) 배터리에 Needle을 침투하는 실험
B) 물리적 충격에 의한 실험
C) 배터리에 Hot Spot 가열 실험
(4) 실험결과 및 고찰
(5) 결론 및 향후연구
4) 리튬이온 배터리 화재의 충전율 효과에 대한 모사연료 모델링 연구
(1) 서론
(2) 연구 방법
가. 수치 해석
나. 연료 모사
다. 충전율 효과모사
(3) 결과 및 고찰
(4) 결론
3. 배터리 화재 및 열 폭주 억제 관련 연구동향
1) 신코팅법으로 배터리 열폭주 억제 확인
(1) 연구 필요성
(2) 연구 성과/기대 효과
(3) 본문
(4) 연구 결과
2) 리튬배터리 열폭주 조기 감지를 위한 Off-Gassing 검출 기술 동향
(1) 서론
(2) Li-B 열폭주 조기 검출이 문제 해결의 열쇠
가. 오프가스 개념
나. 1차, 2차 벤팅시의 오프가스 조성의 변화
다. 목적에 맞는 센서 선정이 중요
(3) 오프가스 발생(Off-Gassing) 검출 센서 비교
가. Sandia Lab의 상업용 오프가스 센서(3종) 검증
나. FM Global의 오프가스 센서(Li-Ion Tamer) 검증과 인증
(4) 결론
3) 리튬이온배터리 열폭주 확산 방지를 위한 불활성기체 운용에 관한 연구
(1) 리튬이온배터리 열폭주 특성
가. 리튬이온배터리 열폭주 발생 메커니즘
나. 리튬이온배터리 열폭주 확산 특성
(2) 리튬이온배터리 열폭주 확산 방지를 위한 불활성기체 운용 방안
가. 불활성기체의 소화 특성
나. 리튬이온배터리 열폭주 확산 방지를 위한 불활성기체 분사 방안
(3) 시험 결과 및 분석
가. 시험 조건
나. 불활성기체 분사 특성분석
(4) 결론
4) 팽창흑연 복합소재를 이용한 리튬 배터리의 화재 및 열 폭주 억제기술 연구
(1) 서론
가. 연구 배경
나. 복합소재 조성물 및 방염코팅제 제조
(2) 시험 및 결과
가. 열노출 안전시험
나. 연소 안전시험(배터리 대체 시험체)
다. 연소 안전시험(실제 배터리 직접 연소)
(3) 결론
5) 고분자 소재를 이용한 이차전지 열폭주 제어기술 개발
(1) 연구 목적
(2) 배터리 폭파로 인한 배터리 케이스 내부의 압력 및 온도 변화 측정
(3) 고분자 소재를 적용한 배터리 열폭주 제어 기술
가. 고분자 소재 제작 및 평가
나. 압력에 따른 고분자 소재의 평가
다. 고분자 소재를 적용한 배터리 케이스의 열폭주 제어
(4) 결론
6) 배터리 셀 간 온도 균일성과 열폭주 방지를 위한 냉각판 배열 효과 분석
(1) 연구 배경
(2) 모델링 방법 및 검증
가. 배터리 모델링 방법
나. 배터리 해석 이론
다. 배터리 모델링 매개변수
라. 모델링 검증
(3) 냉각판 설계
가. 해석 조건
나. 기본 모델
다. 냉각판 배열에 따른 해석
A) Type A 
B) Type B
(4) 결론

제2장 상황별 배터리화재 실증 연구와 안전관리/피해경감
1. 지하주차장 전기차 화재발생 실태 및 실증연구 동향
1) 전기자동차 화재 특성 및 안전시설 현황
(1) 전기자동차 화재 특성
(2) 청라 전기차 화재 사고 내용 및 시시점
가. 청라 전기차 화재 사고 개요
나. 전기차 배터리 결함으로 인한 발화 및 열폭주
다. 스프링클러 미작동으로 인한 연소 확대
라. 지하주차장의 낮은 층고로 인한 소방차 진입 제한
(3) 전기차 전용주차구역 안전실태조사
가. 관련 규정
A) 「환경친화적 자동차의 개발 및 보급 촉진에 관한 법률(친환경자동차법)」
B) 「소방시설 설치 및 관리에 관한 법률(소방시설법)」
C) 부산 소방재난본부 ｢전기차 전용 주차구역 소방안전 가이드｣
D) 한국화재보험협회 ｢전기차 충전설비 안전기준(KFS-1130)｣
E) (영국) ｢실내 주차장: 전기차 화재 안전 가이던스｣
나. 조사 결과
A) 전기차 전용주차구역 설치 실태
B) 전기차 화재 소방시설
(4) 지하주차장 전기차 화재 안전시설
(5) 전기차 화재 관련 국내외 법·제도 검토
가. 환경친화적 자동차 관련 법령
나. 지하주차장 화재 안전 관련 법령
다. 지하주차장 층고 관련 법령
라. 전기차 화재 관련 국내 지방자치단체 조례
마. 전기차 화재 관련 국외 지방자치단체 조례
2) 지하주차장 내 전기자동차 화재·피난 시뮬레이션 연구
(1) 연구 배경
(2) 연구 방법 및 조건
가. 화재 시뮬레이션
나. 피난 시뮬레이션
(3) 결과 및 고찰
(4) 결론
3) 지하주차장 내 전기자동차 화재의 소방시설 실규모 소화 실험
(1) 실험 개요
가. 화재실증실험 개요
나. 실험 조건
A) 실험단계 구성
B) 전기차 충전구역 소방시설 시스템 구성
다. 실험 측정 사항
(2) 실험 결과
가. 1단계 실험결과
나. 2단계 실험결과
다. 적용 시설에 따른 전기차 화재 특성
(3) 결론
4) 전기차 화재 관련 실증 연구
(1) 전기차 하부 사고재현 시험설비
가. 전기차 충돌 안전성 향상 연구 동향
나. 전기차 하부 사고재현시험설비 구축
다. 결론
(2) 실화재 실험을 통한 전기차 화재위험성에 대한 실증 연구
가. 전기차의 화재원인 및 소화 메커니즘
나. 실증실험 개요
A) 시험체와 소화약제 F-500의 사양
B) 실험장소 및 점화방법
C) 전기차 화재 성상 결과
D) 실증실험 고찰 및 결론
다. 결론
(3) 전기차 화재 관련 연구
5) 전기차 충전소 화재사고 대응 위한 컴퓨터 비전 기반 모니터링 시스템 개발
(1) 연구 배경
(2) 연구 방법
가. 데이터 취득 및 CvT를 적용한 화재 탐지 모델
나. Pose estimation
다. Monocular depth estimation
라. 데이터 확보
마. EV 충전소 화재사고 대응 프레임워크
(3) 실험 결과 및 토론
(4) 결론
6) 전기자동차 전용충전구역 방재 개선방향
2. 이동 중 배터리 화재 사고 위험성과 대응을 위한 실험적 연구
1) 배터리 운송 중 화재사고로 인한 배출가스의 폭발위험성에 관한 수치해석적 연구
(1) 연구 목적
(2) 수치 해석 방법론
가. 시뮬레이션 소프트웨어(Simulation Software)
나. 멀티 에너지 기법(Multi-Energy Method)
(3) 시뮬레이션 세팅
가. 기하학 모델, 격자 및 폭발 조건(Geometric Model, Grids and Explosion Conditions)
(4) 해석 결과 및 분석
(5) 결론
2) 지하고속도로 내, 전기차 화재대응을 위한 소화약제에 관한 실험적 연구
(1) 서론
(2) 실험계획 및 방법
가. 소화약제 적응성 실험개요
나. 실험 방법
(3) 실험결과 및 분석
가. LIB 모듈 대상 소화약제의 적응성 실험결과
나. 외함을 적용한 LIB 모듈 대상 소화약제의 적응성 실험결과
(4) 결론
3) 이동형 ESS 차량 화재대응 매뉴얼 필요성에 대한 고찰
(1) 서론
(2) 본론
가. 국내외 이동형 ESS 안전기준
나. ESS(리튬이온전지) 위험성
다. 이동형 ESS 차량 화재안전기준
라. 이동형 ESS 차량 화재대응 매뉴얼 개발방향
(3) 결론
3. 재사용 배터리 단계별 위험성 및 화재안전대책 필요성
1) 재사용 배터리 운송 단계 비상대응계획 수립
(1) 서론
(2) 전기차배터리 사용 후 처리
(3) 운송 시 화재 위험성
가. 리튬이온 배터리의 화재 발생 원인
나. 에너지저장장치 화재와 전기차 화재의 교훈
다. 운송 차량 화재 및 기타 영향
(4) 운송 사고 및 장소 유형
가. 운송 환경에 따른 위험요소
(5) 운송사고 발생 시 현장 대응 주체
(6) 재사용 배터리 운송단계 화재에 대한 비상대응 계획의 수립
2) 재사용 배터리 운송·보관 단계별 위험성 및 화재안전대책 필요성
(1) 운송·보관 단계별 기존 화재안전기준 적용 한계
(2) 재사용 배터리 화재사례
(3) 재사용 배터리의 운송 단계별 위험성
가. 물리적 충격과 진동의 위험성
나. 고온 노출과 열폭주의 위험성
다. 사고로 인한 화재 발생 위험
(4) 재사용 배터리의 보관 단계별 위험성
가. 전기적 단락 및 열폭주 위험
나. 보관 환경 변화에 따른 위험
다. 보관 장소의 위험성
(5) 화재안전대책 필요성
가. 화재안전시스템
A) 화재 감지 시스템
B) 화재 진압 시스템 개발
나. 규제와 정책 개선
A) 화재안전기준 마련
B) 연구 및 개발 지원
(6) 결론
4. 휴대용 보조배터리의 화재위험성과 손실 경감 대책
1) 생활 속 리튬이온배터리 화재 통계
2) 휴대용 보조배터리의 화재위험성 및 대책
(1) 개요
(2) 리튬이온 배터리의 구조 및 충·방전 원리
가. 과충전 및 과방전에 의한 위험
나. 고온환경에 의한 위험
다. 물리적 손상에 의한 위험(외부 충격 또는 진동)
(3) 재현실험
가. 실험 ①(과열 시 열폭주 실험)
A) 실험 방법
B) 실험 결과
나. 실험 ②(충전율별 관통 실험)
A) 실험 방법
B) 실험 결과
다. 실험 ③~⑤(비닐백, 내열 파우치 및 금속함 보관 중 열폭주 실험)
A) 실험 방법
B) 실험 결과
(4) 결론
5. 리튬이온배터리 안전관리 가이드 제정 및 안전성 평가 동향
1) 리튬이온배터리 제조공정 안전관리 가이드(KFS 415) 제정
(1) 리튬이온배터리 제조공정
가. 극판공정
A) 믹싱
B) 코팅 및 건조
C) 프레스
D) 슬리팅
E) 진공 건조
나. 조립공정
A) 와인딩 또는 스태킹
B) 탭 용접
C) 패키징(전해액 주입)
다. 화성공정
A) 충방전
B) 에이징
(2) 리튬이온배터리 제조공정 안전관리 가이드(KFS 415) 주요 내용
가. 건물구조
A) 방화구획
B) 컨베이어 관통부
나. 공정위험
A) 극판 건조로
B) 열매유 취급
C) 전해액 취급
D) 충방전 및 에이징
E) 폐배터리
다. 소방시설
A) 스프링클러설비
B) 자동화재탐지설비
라. 안전관리
A) 비상대응 계획
B) 교육 및 훈련
(3) 결론
2) 이차전지의 화재 안전성 평가
(1) 배터리의 화재 거동 측정 및 관리 표준 지침 개발
(2) 배터리 관련 화재 안전 관련 기준 해외 현황
(3) 배터리 관련 화재 안전 관련 기준 국내 현황
(4) 배터리 화재 진압(소화) 대책 방안
(5) 전망과 결론
6. 배터리 화재위험과 보험
1) 리튬이온배터리 주요 사고 현황
(1) 청라 전기차 화재 피해
(2) 화재로 인한 피해 보상
(3) 하부 충돌 위험성
2) 전기차 화재 위험 관리를 위한 향후 과제

도표/그림 목차

 

 

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미래형 배터리 신소재/신기술 분석과 배터리화재 안정성 대응 및 순환경제

 

 

 

테크포럼은 ‘beyond technology’ 라는 캐치프레이즈를 모토로

국내/외 최신 기술 및 신성장 산업의 핵심 이슈와 동향을 분석하여 관련 업계 구성원들에게 정보와 소통의 장을 제공하고 있습니다.

기술 산업분야의 세미나, 컨퍼런스, 포럼을 기획/주최/주관 및 자료집/리포트 등을 제공 하고 있습니다.

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