[에듀플러스]가천대, 고려대와 AI 기반 전해질 설계 기술 개발…리튬 금속 배터리 성능 고도화

고려대 배터리-스마트팩토리학과 이두봉 박사과정(제1저자), 가천대 화공생명배터리공학부 박진우 교수(제1저자), 가천대 화공생명공학과 김은지 학부연구생(참여저자), 고려대 신소재공학부 김웅 교수(교신저자)(사진=가천대)

가천대학교는 박진우 화공생명배터리공학부 교수 연구팀이 고려대 김웅 신소재공학부 교수 연구팀과 공동으로 인공지능(AI)을 활용한 전해질 설계 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

이번 연구는 최적의 전해질을 신속하게 발굴하는 기반을 마련해 리튬 금속 배터리 개발 기술을 고도화한 성과다.

리튬 금속 배터리는 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있어 전기차 및 차세대 에너지 저장장치의 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 충·방전 과정에서 리튬이 불규칙하게 성장하는 문제로 수명과 안전성이 저하될 수 있어, 이를 개선하기 위한 정밀한 전해질 설계가 요구됐다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 AI 기반 데이터 분석 기법을 도입했다. 분자의 연결 구조, 반복 특성, 농도 정보를 함께 반영하는 새로운 분자 표현 기술(e-ECFP)을 개발해 적용했으며, 전해질 분자의 입체 구조와 농도 정보를 동시에 학습하는 체계를 구축했다. 또한 성능 예측을 넘어 성능 향상 요인까지 설명하는 '해석 가능한 AI 모델'을 구현하고, 염과 용매의 역할을 구분해 학습시켜 모델의 신뢰도를 높였다.

이 모델을 활용해 전해질 후보군을 분석한 결과, 불소를 포함한 구조와 고리형 에테르 구조가 리튬 금속 배터리의 쿨롱 효율 향상에 핵심적인 역할을 하는 것으로 나타났다.

연구팀은 “이번 연구는 AI가 단순 예측을 넘어 배터리 성능 향상의 원인을 규명하는 데 활용될 수 있음을 보여준 사례”라며 “향후 다양한 차세대 에너지 저장 시스템 설계에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

권미현 기자 mhkwon@etnews.com