REAL 시뮬레이션 스튜디오

물리 기반 전기화학 시뮬레이션 스위트

한양대학교 ERICA REAL Lab이 자체 개발한 물리 기반 전기화학 시뮬레이션 솔버 스위트입니다. 배터리는 셀 단위 P2D·SPMe부터 MSMD 기반 3D 셀·모듈, 열폭주(Thermal Runaway)까지 다루고, 1D 드리프트-확산 태양전지 스튜디오도 함께 제공합니다. 브라우저에서 바로 돌려보고, 곧 Python에서도 호출할 수 있습니다. 연료전지와 수전해 등 다른 전기화학 시스템으로도 차근차근 넓혀 갈 계획입니다.

Battery 1D 열기
01

시뮬레이션 솔버

사용 가능

Battery 1D

단일 셀 · 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
  • ·DCFC 급속충전·충전 맵 · 열화(Aging) · GITT/HPPC
  • ·셀 디자이너: N/P · 에너지밀도 · OCV
  • ·열관리(냉각 · h · T∞) · AI Studio Agent
사용 가능

Battery Pack

멀티 셀 팩 네트워크

직병렬 팩·모듈 빌더: SPMe 셀의 회전 가능한 3-D 전기·열 네트워크 + 콜드플레이트 냉각·버스바 IR·단일셀 비교.

  • ·3-D 팩: 파우치 · 각형 · 원통 모듈
  • ·전기·열 네트워크 · 콜드플레이트 열질량
  • ·셀별 분포 · 팩 vs 단일 SPMe 비교
  • ·인터페이스 G/R 일괄 편집 · 실시간 재계산
사용 가능

Solar Cell 1D

드리프트-확산 · Si/페로브스카이트

태양전지용 1D 드리프트-확산(van Roosbroeck) 솔버. 실리콘·페로브스카이트 스택의 J-V, 밴드 구조, 손실 분해, 표준 특성화를 계산합니다.

  • ·J-V · 파라미터 sweep (온도/광량/두께)
  • ·밴드 다이어그램 · 캐리어 프로파일 · 손실 분해
  • ·이온 이동 J-V 히스테리시스(페로브스카이트)
  • ·EQE 스펙트럼 · 2단자 탠덤
  • ·층 구조 설계 · 일일 발전량 계산
사용 가능

Electrode DB

OCV · 물성 데이터

양극·음극 활물질의 OCV·물성 데이터베이스. 모든 곡선은 절대 stoichiometry 축, 모든 수치에 문헌 DOI가 붙습니다.

  • ·13종: NMC 계열 · NCA · LFP · LCO · LNMO · 흑연 · Si · LTO
  • ·결정학 θ축 위의 평균 OCV 곡선
  • ·재료별 c_s,max · C_th · θ 창 · D_s · m_ref
  • ·QC 통과 · 출처 확정 데이터만 수록
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
사용 가능

Thermal Runaway 0D

집중 열모델 · 분해 반응 키네틱스

셀 하나를 온도 하나로 보고 분해 반응이 내는 열로 계산합니다. 자기발열이 어디서 시작하고 얼마나 빨리 폭주하는지, 벤팅과 냉각이 그 답을 어떻게 바꾸는지.

  • ·열량계 램프 · 실측 데이터와 비교
  • ·단열 폭주 · 냉각 포함 오븐 노출
  • ·벤팅: 질량 손실 vs 엔탈피 배출 분리
  • ·1식/4식 · 반응별 발열 기여 분해
  • ·셀→셀 3D 전파: 준비 중
02

앞으로 나올 기능들

툴별 로드맵. 관심 있는 기능이 있으면 편하게 문의 주세요.

1DBattery 1D 관련

ECM 파라미터 추출곧 출시
펄스 응답에서 SOC별 R0·RC 추출.
드라이브 사이클 라이브러리곧 출시
WLTP·US06·HWFET·사용자 CSV.
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-battery  (예정)
from real_battery 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

REAL

Renewable Engine Analysis Laboratory

Hanyang University ERICA

경기도 안산시 상록구 한양대학로 55 공학관V 502호

Rm #502, Engineering Bldg. V, 55 Hanyangdaehak-ro, Sangnok-gu, Ansan, Gyeonggi-do, Korea

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