소재·구조 바꾸고 AI까지…SK온의 '배터리 화재' 방지법

[인터배터리 2026] 박기수 CTO "예방·보호·예측 '3P-제로 전략' 구축"

SK온이 배터리 화재 사전 방지와 피해 최소화를 위한 배터리셀 구조와 소재 혁신, 인공지능(AI)을 활용한 사례를 소개했다. 

박기수 SK온 미래기술원장은 11일 서울 코엑스에서 열린 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2026' 부대행사인 ‘더배터리컨퍼런스’ 연사로 나서 배터리 안전을 위한 ‘3P-제로(Prevent·Protect·Predict)’ 전략을 소개했다.

3P-제로 전략은 배터리 안전을 ▲위험 요인을 사전에 제거하는 ‘예방’ ▲이상 상황의 영향을 최소화하는 ‘보호’▲AI 기반 위험 ‘예측’ 등 세 가지 축으로 관리하는 것이다.

박기수 SK온 미래기술원장(CTO)

박 원장은 "배터리셀 화재가 안 나게 하는 게 가장 좋지만, 에너지를 갖고 있는 것들은 실질적으로 화재 확률을 0으로 만들 순 없다"며 "(화재에 비교적 안전하다고 알려진) 리튬인산철(LFP)도 불이 전혀 안 난다면 화재 테스트를 할 필요가 없는데, 화재 확률이 없을 수 없기 때문에 테스트를 하는 것"이라고 말했다.

‘예방’ 전략에서는 셀 내부 화재 위험을 낮추는 소재 기술을 소개했다. 배터리셀을 충·방전하는 '포메이션' 과정에서 독자 개발한 첨가제를 통해 인공전해질계면층(SEI)을 형성하고 가스 발생을 억제하는 기술이다. 전극 계면에는 열 차단층을 형성해 안정성을 높였다.

난연 분리막과 난연 용매 기반 불연성 전해액을 적용해 극한 환경에서도 화재 가능성을 낮추는 기술도 개발했다.

박 원장은 "분리막에서 문제가 발생할 수 있는 온도가 굉장히 낮아서 내열성을 올릴 방법을 고민했다"며 "국내 분리막 업체와 개발해 굉장히 높은 온도에서도 문제 없는 물질을 개발해 셀 개발 단계에서 적용하려 하고 있다"고 설명했다.

‘보호’ 전략에선 배터리관리시스템(BMS) 기반 이상 진단과 구조 설계를 결합한 ‘세이프가드 시스템’을 적용한다고 밝혔다. 저항·용량·내부 단락 등의 이상을 감지하고 셀 간 편차를 줄여 배터리 성능을 안정적으로 유지하는 식이다.

또 난연성 충진제를 적용해 파우치 셀의 가스가 지정된 경로로 배출되도록 설계했으며, 열 관리 효율을 높이는 다양한 시스템을 도입했다.

박 원장은 "파우치 배터리는 불이 나면 아무 곳에서나 화염이 나온다는 문제가 있어 제어가 어려웠다"며 "이 부분을 고민해 새로운 물질을 개발했고, 배터리팩에 실제 장착해 포드와 적용을 진행 중"이라고 밝혔다.

SK온 인터배터리 2026 전시관 내 CTP 통합 패키지 설루션

이날 행사에서는 레이저 인그레이빙 기술 기반 ‘각형 온 벤트 셀’도 공개됐다. 가스 배출구를 원하는 위치에 구현해 열과 가스를 제어된 방향으로 배출하는 구조다. 해당 기술은 인터배터리 2026 어워즈를 수상했다.

파우치 셀을 알루미늄 케이스에 담아 외부 충격에 대한 안전성을 높인 ‘파우치 통합 각형 팩’도 함께 소개했다.

‘예측’ 전략에서는 AI 기술을 활용한 배터리 개발·제조 혁신이 핵심이다. SK온은 소재 개발부터 제조 공정까지 AI 기반 리스크 관리 체계를 구축하고 있다.

연구개발 단계에서는 데이터 기반 학습을 통해 실제 셀 제작 없이도 성능을 예측하고, 제조 공정에서는 비전 AI를 활용해 높은 정확도로 불량을 검출한다.

박 원장은 "전기차 시장은 구조적 붕괴가 아니라 순환적 조정 국면에 있다"며 "AI 데이터센터 전력 수요 증가와 맞춤형 배터리 시장 확대 등으로 배터리 수요는 더욱 다양해지고 있다”고 말했다.