REAL Simulation Studio

물리 기반 전기화학 시뮬레이션 스위트

한양대학교 ERICA REAL Lab이 자체 개발한 물리 기반 전기화학 시뮬레이션 솔버 스위트입니다. 현재는 배터리에 집중해, 셀 단위 P2D·SPMe부터 MSMD 기반 3D 셀·모듈, 열폭주(Thermal Runaway)까지 다룹니다. 브라우저에서 바로 돌려보고, 곧 Python에서도 호출할 수 있습니다. 연료전지와 수전해 등 다른 전기화학 시스템으로도 차근차근 넓혀 갈 계획입니다.

Battery 1D 열기
01

세 가지 솔버

사용 가능

Battery 1D

P2D · SPMe

Newman pseudo-2D / 단일입자+전해질 셀 솔버. 전극 두께 × 입자 반경 방향을 해석합니다.

  • ·방전 · 충전(CC-CV)
  • ·C-rate / 온도 sweep · Compare
  • ·UDDS 주행 사이클 · EIS 임피던스
  • ·셀 디자이너: N/P · 에너지밀도 · OCV
  • ·열관리(냉각 · h · T∞) · AI Studio Agent
곧 출시

Battery 3D

MSMD (Multi-Scale Multi-Domain)

셀 형상 전체에 걸친 3D 열·전기 분포를 푸는 MSMD 기반 솔버. 단일 lumped 셀로는 보이지 않는 공간적 비균일성을 잡아냅니다.

MSMD란

셀 내부 각 위치의 전기화학(Battery 1D의 P2D/SPMe)을 3D 열·전류 수송과 결합하는 다중스케일 프레임워크. 탭 위치·집전체·냉각 조건에 따른 온도 구배와 핫스팟을 해석합니다.

Particle → Electrode (1D) → Cell (3D thermal·electric) → Pack
  • ·원통형(18650/21700) · 파우치 · 각형
  • ·탭/집전체 전류 비균일성
  • ·냉각판 열관리 · 핫스팟 시각화
곧 출시

Battery Thermal Runaway

TR · 발열반응 · 전파

과충전·과열·내부단락 등으로 촉발되는 열폭주와, 셀에서 셀로 번지는 전파를 모사하는 안전 해석 솔버.

  • ·트리거(과충전 · 과열 · 못관통 · 내부단락)
  • ·발열 반응 카이네틱스
  • ·셀→셀 전파 · 벤트/가스 발생
  • ·모듈/팩 전파 · 안전 설계 평가
02

앞으로 나올 기능들

툴별 로드맵. 관심 있는 기능이 있으면 편하게 문의 주세요.

1DBattery 1D 관련

DCFC 급속충전곧 출시
고율 충전 프로토콜 + 발열·리튬석출 한계.
ECM 파라미터 추출곧 출시
펄스 응답에서 SOC별 R0·RC 추출.
Aging / 수명곧 출시
SEI 성장·Li-plating·균열 결합 장기 cycling.
드라이브 사이클 라이브러리곧 출시
WLTP·US06·HWFET·사용자 CSV.
GITT / HPPC 펄스곧 출시
확산계수·내부저항 특성화.
RPT 기준 성능 시험예정
표준 용량·저항 점검 루틴.
파라미터 추정예정
실측 OCV/EIS/방전 데이터로 fitting.

3DBattery 3D (MSMD) 관련

MSMD 셀 솔버곧 출시
3D 열-전기 결합. 코어 엔진.
형상 라이브러리예정
18650·21700·파우치·각형 프리셋.
탭/집전체 설계예정
탭 위치에 따른 전류 비균일성.
냉각판·모듈 열관리예정
냉각 토폴로지별 온도 구배.
핫스팟·온도장 시각화예정
3D 온도/전위/전류 분포 렌더링.
팩 스케일업예정
직병렬 토폴로지 전기·열 결합.

TRThermal Runaway 관련

TR 트리거 모델곧 출시
과충전·과열·내부단락·못관통.
발열 반응 카이네틱스곧 출시
SEI 분해·양극/음극-전해질 반응.
벤트/가스 발생곧 출시
가스 생성·압력·벤팅 모델.
셀→셀 전파예정
이웃 셀로의 열 전파 타이밍.
모듈/팩 전파예정
팩 레이아웃별 전파 시나리오.
안전 설계 평가예정
이격거리·방염재·냉각 효과 비교.
03

곧, Python에서도

개발 중 · 얼리액세스 문의
  • 셀 선언과 실행 분리. Cell.from_preset(...) 또는 YAML/JSON 파일로 셀을 만들고, simulate(...)로 운전 조건에 맞춰 적분. 선언과 실행이 분리됩니다.
  • 프리셋 프로파일. simulate(cell, profile=profiles.EIS/UDDS)로 EIS·UDDS(+GITT·drive cycle 등)를 바로 호출. 웹과 동일한 프로파일.
  • 저수준 solve_dt. solve_dt(cell, state, I, dt)로 dt 한 스텝씩 전진. 임의 전류/부하 프로파일을 직접 루프로 구성.
  • 같은 솔버, 같은 결과. 브라우저에서 검증한 셀을 코드로 그대로 재현. 대규모 sweep, 최적화·ML 결합, 자동 캘리브레이션에 활용.
# pip install real-solver  (예정)
from real_solver import Cell, simulate, solve_dt, profiles

# 1) 셀 선언: 내장 preset 또는 YAML/JSON 파일로 생성
cell = Cell.from_preset("lco_graphite_doyle")
# cell = Cell.from_file("my_cell.yaml")    # YAML / JSON
cell.set("anode.eps_s", 0.60)             # 선택: 파라미터 조정

# 2) 운전 조건으로 적분: 표준 방전/충전
res = simulate(cell, mode="discharge", c_rate=1.0, T=25)

# 3) 프리셋 프로파일: profile 인자로
eis  = simulate(cell, profile=profiles.EIS,  soc=0.5)
udds = simulate(cell, profile=profiles.UDDS, T=25)

# (저수준) solve_dt: dt 한 스텝만 적분
state = cell.initial_state(T=25, soc=1.0)
for I in my_load:                         # A/m^2
    state = solve_dt(cell, state, current=I, dt=0.5)

함께 해볼 만한 주제가 있나요?

공개 데모 외에도 REAL Lab은 노화, 파라미터 추정, MSMD 팩 스케일업, 열폭주 전파, 차세대 화학 등 다양한 연구를 합니다. 공동연구, 협력, 단순 문의까지 모두 환영합니다.

jinyongkim@hanyang.ac.kr