$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

리튬이온 및 리튬폴리머 배터리의 폭발과 화재 위험성에 관한 연구
A Study on Explosion and Fire Risk of Lithium-Ion and Lithium-Polymer Battery 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.42 no.4, 2017년, pp.855 - 863  

이범주 (Youngdong Fire Stations) ,  최경주 (Chungbuk National University) ,  이상호 (Chungbuk National University) ,  정연만 (GwangneungWonju University) ,  박영 (Chungbuk Provincial University) ,  조동욱 (Chungbuk Provincial University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

리튬 이온리튬 폴리머 배터리는 체적 에너지 저장 밀도가 높아 전자담배, 스마트폰, 전기자전거, 드론, 보조배터리 등과 같은 다양한 전자기기에 사용되며 심지어 골프카트 및 전기자동차에도 사용되고 있다. 그러나 최근 리튬 배터리를 사용하는 다양한 전자기기에서 충전 중 배터리 폭발현상이 빈번히 발생하고 있으며 폭발로 인하여 화재 및 신체 위해가 발생하고 있어 그 심각성이 대두되고 있다. 이를 위해 본 논문에서는 이러한 리튬 배터리의 작동 원리를 알아보고, 재현실험을 통하여 폭발 원인을 검증해 보았으며 이를 통하여 화재감식 기법 개발과 안전대책을 수립하기 위한 연구를 진행하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because Li-ion battery and Li-Polymer battery have high-energy storage density, they are used for various electronic devices such as electronic cigarette, electronic bicycle, drone, second battery, even golf cart and electronic car. Recently, however, battery explosion is sometimes occurring on elec...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 아울러 추정한 사실이 실증 연구를 통해 확인될 경우 리튬 배터리의 안전성의 문제를 재조명하고, 향후 리튬 배터리를 사용하는 모든 스마트 기기의 안전성에 대한 문제 제기 및 이에 따른 전기 안전 규격의 강화 등을 관계 기관에 촉구하고자 한다. 따라서 본 논문에서의 실험은 과 충전과 쇼트에 대해 보호회로의 유무에 따라 과 충전과 쇼트 시 폭발이 발생하는지를 규명해 내고자 한다.
  • 따라서 본 논문은 본 연구자가 근무해 온 직무 분야 즉, 화재 원인 조사에 대한 그 간의 추정 자료 즉, 전자담배[3,4] 뿐 아니라 RC헬기, 전기자전거, 드론, 호버 보드 심지어 갤럭시 노트7까지 다양한 전자기기에서 리튬 배터리가 폭발하여 화재가 발생할 수 있다는 추정 상황이 빈번하게 발생하여, 이 추정에 대한 실증연구를 수행하고자 한다. 특히 2016년 충북에서는 골프카트 리튬이온 배터리, 드론 리튬 폴리머 배터리, 전기자전거 리튬이온 배터리 등에서의 폭발화재 등 유난히 리튬배터리로 추정되는 폭발화재가 많이 발생[5-8]하여, 이에 대한 실제 화재 원인 규명하는 것이 중요한 사항이다.
  • 실험 상황은 보호회로 유무에 따른 리튬이온 배터리 폭발화재 안전성을 실험하는 것으로 리튬배터리가 충전 중 폭발이 일어나는 것은 불량 보호회로를 사용하거나 불량보호회로가 아예 없는 관계로 배터리가 과 부하 되어 폭발하는 것으로 추정되고 있다. 따라서 실제 화재가 발생했던 사례를 재현해보고 보호회로 유무에 따른 리튬이온배터리의 안전성을 검증하였다.
  • 본 장에서는 드론 등에 사용되는 리튬폴리머배터리에 대한 재현 실험 및 그 결과에 대해 기술하고자 한다.
  • 그러나 밀수 등과 같이 비정상적인 방법으로 수입된 일부 배터리의 경우 보호회로가 없거나 불량 보호회로를 사용함으로서 폭발화재의 위험 가능성을 가지게 된다. 본 장에서는 실제 충북에서 화재가 발생했던 RC헬기, 드론, 전자담배 중 리튬이온 배터리에 해당하는 RC헬기와 전자담배를 중심으로 보호회로 유무에 따른 리튬이온 배터리의 안전성을 검증해 보았다. 실험을 위한 준비기자재로는 리튬이온 전지(3.
  • 본 절에서는 전자 담배 리튬이온 배터리에 대한 폭발 재현실험을 행하고자 한다. 폭발 재현 실험은 보호회로가 없는 경우에 대해 과 충전 상태와 쇼트 상태로 나누어 실험을 행하고자 한다.
  • 아울러 이에 비해 보호회로가 있을 때의 과 충전 상태와 쇼트 상태에 대한 실험을 통해 보호회로 유무에 대한 비교. 분석을 행하고자 한다.
  • 이에 본 논문에서는 충북도내에서 발생했던 배터리 폭발화재 자료와 전국에서 일어난 배터리 관련 폭발화재 자료를 수집함과 동시에 화재의 원인으로 추정되는 리튬배터리에 대해 과 충전과 쇼트 시 실제 폭발이 발생 할 수 있는지에 대한 실증 연구를 수행하고자 한다. 아울러 추정한 사실이 실증 연구를 통해 확인될 경우 리튬 배터리의 안전성의 문제를 재조명하고, 향후 리튬 배터리를 사용하는 모든 스마트 기기의 안전성에 대한 문제 제기 및 이에 따른 전기 안전 규격의 강화 등을 관계 기관에 촉구하고자 한다. 따라서 본 논문에서의 실험은 과 충전과 쇼트에 대해 보호회로의 유무에 따라 과 충전과 쇼트 시 폭발이 발생하는지를 규명해 내고자 한다.
  • 특히 RC무선헬기(드론), 호버 보드, 전자담배 폭발화재 등은 인명 피해 뿐 아니라 새로운 유형의 화재까지 발생시키고 있는 상황이다. 이를 위해 본 논문에서는 그 간 본 연구진들이 화재 감식을 행할 시 그 원인 즉, 리튬 배터리에서 폭발이 발생하여 화재가 난 것에 대한 추정을 실제 리튬배터리가 폭발 할 수 있는지에 대한 실험을 수행하여 그 간 화재 원인에 대한 추정 결과가 실제 원인인 지 아닌지를 규명해 보는 연구를 수행하고자 한다.
  • 이에 본 논문에서는 충북도내에서 발생했던 배터리 폭발화재 자료와 전국에서 일어난 배터리 관련 폭발화재 자료를 수집함과 동시에 화재의 원인으로 추정되는 리튬배터리에 대해 과 충전과 쇼트 시 실제 폭발이 발생 할 수 있는지에 대한 실증 연구를 수행하고자 한다. 아울러 추정한 사실이 실증 연구를 통해 확인될 경우 리튬 배터리의 안전성의 문제를 재조명하고, 향후 리튬 배터리를 사용하는 모든 스마트 기기의 안전성에 대한 문제 제기 및 이에 따른 전기 안전 규격의 강화 등을 관계 기관에 촉구하고자 한다.
  • 그 간 전자 기기에 있어 그 화재 원인에 대한 추정연구는 2015년부터 2016년까지 2년간 수행되었다. 즉, 2015년 초기 본 연구를 시작한 동기는 밀수 등과 같이 비정상적인 경로로 수입되어 판매되는 일부 전자담배용 리튬 배터리가 보호회로가 없거나 불량으로 인해[1] 화재 및 인명 피해가 발생할 수 있다는 추정자료를 근간으로 추정 원인이 맞는 것 인지에 대한 실증 자료를 확보하기 위함이다. 또한 전자담배를 예로 들면 전기안전에 대한 관련 법규 자체가 전자담배용 리튬배터리는 에너지 밀도가 기준 용량이하인 관계로 안전성이 검증되지 않고 판매되는 실정도 본 논문의 연구 동기에 해당한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2차전지 중 가장 광범위하게 사용되는 것은? 그런데 이러한 스마트 기기들을 운용하는데 필수적인 요소 중 하나는 바로 이들 기기를 사용할 수 있도록 해주는 전기에너지원이다. 이를 위해 가장 많이 사용하고 있는 것이 바로 2차전지이며, 이러한 2차전지중 단위면적당 저장량이 높고 가장 효율적인 소재로서 리튬이온 및 리튬폴리머 배터리(이하 리튬 배터리로 지칭)가 가장 광범위하게 사용된다. 그러나 리튬 배터리는 사용의 편리성과 효율성을 제공해 주는 대신 이와 더불어 반드시 고도의 안전성을 갖추어야만 한다.
스마트 기기들을 사용할 수 있게 하는 전기에너지원으로 가장 많이 쓰이는것은? 그런데 이러한 스마트 기기들을 운용하는데 필수적인 요소 중 하나는 바로 이들 기기를 사용할 수 있도록 해주는 전기에너지원이다. 이를 위해 가장 많이 사용하고 있는 것이 바로 2차전지이며, 이러한 2차전지중 단위면적당 저장량이 높고 가장 효율적인 소재로서 리튬이온 및 리튬폴리머 배터리(이하 리튬 배터리로 지칭)가 가장 광범위하게 사용된다. 그러나 리튬 배터리는 사용의 편리성과 효율성을 제공해 주는 대신 이와 더불어 반드시 고도의 안전성을 갖추어야만 한다.
리튬 이온 전지와 비교하였을 때, 리튬 폴리머 배터리가 가지는 장점은 무엇인가? 일반적으로 리튬이온 배터리는 체적에너지 밀도가 높고 충전의 효율성이 대단히 높아 2차전지중 가장 널리 사용되기 있지만, 역으로 에너지 밀도가 높은 관계로 과 충전, 과 방전, 과전류, 쇼트 시 배터리를 보호 할 수 있는 안전성이 보장된 보호회로가 반드시 있지 않으면 폭발의 위험성이 존재하게 된다. 이에 비해 리튬 폴리머 배터리는 폴리머 전해질을 사용하는 전지로서 리튬이온전지보다 얇고 폭발 위험이 적은 충전지이다. 리튬 이온 전지보다 더 안정적이며, 가볍고, 다양한 형상으로 제작할 수 있는 이유로 상대적으로 가격이 더 고가이지만, 점차 그 사용이 늘어나는 추세이다. 아울러 폭발 위험성, 전해질의 누액 현상, 자연 방전, 메모리 효과가 거의 없어 편리하다는 장점도 있다. 리튬폴리머 전지는 리튬이온전지에 비해 상대적으로 폭발 위험성이 적은 편이지만 리튬이온전지와 마찬가지로 과 충전, 과 방전, 과전류, 쇼트 시 리튬폴리머 배터리를 보호하는 기능을 가진 보호회로가 반드시 있어야만 한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (9)

  1. Yonhap news, Electronic cigarette explosion defective protection circuit, 22th, April, 2015 

  2. Korea Agency of Technology and Standards Notification, Korea electric appliance safety standards K62133, Since Apr. 2016. 

  3. Korea Consumer Agency, Electronic cigarette safety condition survey, Jun. 2015. 

  4. Yeongdong Fire Station Paper of fire investigation case announcement rally in 2015, A study on the risk of explosion fire by electronic cigarette, 2016. 

  5. Jeungpyoung Fire Station Fire site investigation, Drone Li-Polymer battery explosive fire in 2016, 2016. 

  6. Jecheon Fire Station Fire site investigation, Electronic bicycle Li-ion battery explosive fire in 2016, 2016. 

  7. Chungju Fire Station Fire site investigation, Golf cart Li-ion battery explosive fire in 2016, 2016. 

  8. Cheongju West Fire Station Fire site investigation Radio control helicopter Li-ion battery explosive fire in 2016, 2016. 

  9. Skgh1003, Types and Functions of Lithium Battery Protection Circuit, Retrived Dec., 11, 2013 from http://m.blog.naver.com/skgh1003/20201048324 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로