[첨단 헬로티] 생기원, 울산시와 함께 매년 중소·중견기업 6개사 공정 최적화 추진 중소기업 ㈜네오는 버려지는 폐유를 증류해 화학제품에 들어가는 중간원료를 생산하는 화학 업체다. 그런데 업체의 기존 증류 설비로 높은 순도의 원료를 얻기 위해서는 폐유를 가열하고 냉각하는 작업을 여러 번 반복해야했다. 이 과정에서 열에너지가 과다 소모되어 제조비용이 지나치게 높아지는 문제가 있었다. 한국생산기술연구원(이하 생기원) 울산지역본부가 컴퓨터 시뮬레이션 모델 기법을 기반으로 에너지 공정을 최적화하고 사업장 내 시설 개선을 지원해 문제를 해결했다. 사용된 기법은 생산현장 데이터를 컴퓨터에 입력해 실제 에너지 공정과 동일한 시뮬레이션 모델을 구현하고 개선안을 도출하는 방식이다. 도출된 최적 개선안을 바탕으로 실제 현장에 필요한 설비가 도입됐고, 생기원이 해당 설비의 구매와 설치, 운영까지 지원했다. 실무를 총괄한 친환경재료공정그룹 김정환 선임연구원은 최적화의 성패가 시뮬레이션 모델의 정확도에 달려있다고 보고, 모델 검증에 주력했다. 부족한 현장 데이터는 작업자의 경험과 수학적 가정으로 보완했고, 구현된 모델의 예측 값은 기업의 실제 공정 데이터와 비교해 검증했
▲ 리튬이온배터리 실리콘 전극 표면에 계면막(SEI)이 생성되는 과정을 예측할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션 기술 [첨단 헬로티] 리튬이온전지는 밀도가 높아 무게가 가볍고 고용량의 전지를 만드는 데 유리해 휴대폰, 노트북, 디지털 카메라 등에 많이 사용되고 있다. 리튬이온전지는 충방전을 거듭할수록 전극 표면에서 산화·환원 반응을 통해 전극-전해질 계면막(SEI, Solid-Electrolyte Interphase)이 형성되어 적층되는데 이것이 전지의 성능을 저하시킨다. 최근 국내 연구진이 이러한 전지의 계면현상을 이해하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 나노 단위에서 전극의 계면반응을 빠르게 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST) 계산과학연구센터 한상수 박사 연구팀은 ‘리액티브 포스 필드’(ReaxFF, Reactive Force Field)라는 자체 개발한 시뮬레이션 기술을 통해 실리콘(Si) 전극과 다양한 종류의 전해질 간의 화학반응을 예측할 수 있는 소프트웨어(S/W)를 개발함으로써, 화학반응 중에 생성되는 다양한 계면막 구성성분(유·무기화합물) 및 가스 생성 메커니즘을 규명하고
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