배터리 화재 : ESS 화재

배터리 신 성장동력 ESS, 안전한 거 맞나?

화재는 여러 악영향을 미치기에 유의해야

안녕하세요! WAB입니다.
오늘은 과거 리튬이온배터리를 사용한 ESS의 화재에 관해서 살펴보겠습니다.

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배터리의 하나의 성장동력인 ESS

예전에 관련 글도 쓴 적이 있습니다만, 과거부터 ESS는 배터리의 중요한 application이었죠.

배터리 시장 : 글로벌 ESS(에너지 저장 시스템) - 시장 분석

 

보통 ESS는 중대형배터리를 사용하기 때문에 부피가 크고, 이동시키지 않기 때문에, 구석진 장소나 산간지역 등 에서 오랫동안 두고 사용하고 있습니다. 

그래서 만약 배터리의 이상, 환경적 요인 등의 이상상황에 따라 화재가 발생하면 더욱더 크게 발생할 수가 있는 것이죠.

이에 따라 과거 몇몇 화재 건들 때문에 배터리사가 손해배상을 감내하는 상황이 있어 ESS에 적극적이지 않았습니다.

하지만 지금은 상황이 달라졌습니다.

EV의 수요감소 즉 캐즘 현상으로 ESS가 다시금 배터리의 중요 수요처로 부상 중인 것이죠.

향후 ESS 시장을 더 성장시키려면 화재에 대한 우려가 없어져야 합니다.

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과거 ESS 화재 사건

ESS 화재 사건은 한국화재보험협회 자료를 보면, 국내 리튬이온배터리 ESS 화재는 '17년 8월 2일 이후 '19년도까지 총 21건이 발생했습니다.

ESS 활용목적에 따른 화재 건수는 태양광 발전 연계용 12건으로 가장 많았으며, 피크 부하 제어용 4건, 풍력발전 연계용 3건, 주파수 조정용 2건 순입니다.

순번	사고일시	장소	ESS 활용목적	피해 (추정치)
1	2017.08.02	전북 고장	풍력 연계	15억원
2	2018.05.02	경북 경산	주파수 조정	23억원
3	2018.06.02	전남 영암	풍력 연계	88억원
4	2018.06.15	전북 군산	태양광 연계	9억원
5	2018.07.12	전남 해남	태양광 연계	4.5억원
6	2018.07.21	경남 거장	풍력 연계	30억원
7	2018.07.28	세종	피크제어용	30억원
8	2018.09.01	강원 영동	태양광 연계	3억원
9	2018.09.07	충남 태안	태양광 연계	0.6억원
10	2018.09.14	제주	태양광 연계	1.2억원
11	2018.10.18	경기 용인	주파수 조정	10억원
12	2018.11.12	경북 영주	태양광 연계	7억원
13	2018.11.12	충남 천안	태양광 연계	1.5먹원
14	2018.11.22	경남 거참	태양광 연계	4억원
15	2018.11.22	경북 문경	태양광 연계	8억원
16	2018.12.17	충북 제천	피크제어용	41억원
17	2018.12.22	강원 삼척	태양광 연계	18억원
18	2019.01.14	경남 양산	피크제어용	6.5억원
19	2019.01.14	전남 완도	태양광 연계	18억원
20	2019.01.15	전북 장수	태양광 연계	10.9억원
21	2019.01.21	울산	피크제어용	48먹원

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최근 ESS 화재 사건

'22년도 5월에 한국전기안전공사가 ESS 화재 4건 (전남 해남, 충북 음성, 홍천, 경북 영천 등)의 원인을 배터리 내부 이상으로 발표했습니다.

재밌는 것은 공급사인 LGES과 삼성SDI는 서로 입장이 달랐다는 것이죠. LGES는 인정했지만, SDI는 불인정했습니다.

LGES은 자체 조사와 분석을 통해서 전극코팅 공정 부분에 원인이 있다고 발표했고, 이후 조사단과 같이 검증하여 고장 발생 원인을 제거했다고 밝혔습니다.

전남 해남 ESS 화재사고의 배터리는 SDI 사에서 납품한 건데, 재현실험을 위해 조사단이 위험하다고 판단한 저전압 셀을 SDI가 회수하여 6개월간 진행한 결과 배터리 셀이 원인이라는 것이 불분명하다라고 발표했습니다.

하지만, 정부 조사단은 설비 운영기록, CCTV 분석, 발화 셀 CT 분석, 화재실험 결과 및 배터리 제조사 분석 결과, 배터리 내부이상에 의한 화재로 추정한다고 발표했는데..

하지만, 삼성 SDI는 지적받은 항목에 다음과 같이 하나씩 반박했습니다. 먼저, 충전율 5% 초과 운영한 것이 화재와 직접적인 연관성이 없다고 했으며, 직원의 소화활동이 소화시스템의 정상적인 작동을 방해했을 가능성이 높다고 주장했었습니다.

이렇게 조사결과를 놓고 회사가 국가와 다른 주장을 펼치는 상황 자체가 배터리 열폭주(화재)의 원인규명이 어렵다는 반증입니다. 즉 책임소재를 명확하게 묻기 어렵다는 뜻이죠.

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ESS 열화 방지 연구 사례

한전에서는 ESS 배터리의 열화를 진단하고 냉각까지 하는 시스템을 연구하여 자체 운영 중인 주파수조정(FR)용 ESS에 적용하는 연구를 하고 있습니다.

화재 원인을 분석한 결과 ESS의 화재 원인을 ‘순간적인 전기적 쇼크’와 리튬이온 배터리의 자체 열화에 의한 열 폭주로 규명하고 있는데,

'22년도에 개발한 '열화진단·냉각시스템'은 리튬이온 배터리의 열 폭주 전 발열반응에 의한 가스를 방출하고, 열화 시 온도상승 패턴 등 배터리의 열화특성을 산포분석기법의 진단을 통해 ESS 운전 중에 열화 된 배터리를 검출해 내어 교체할 수 있는 기회를 만들어 주는 기술입니다.

특히나 열화가 급속히 진전되는 배터리에는 친환경 GAS (NOVEC 1230)를 지속적으로 분사해 열 폭주 전 냉각을 통해 화재로 이어지는 것을 차단할 수 있는 기술입니다.

한전 열화진단 냉각시스템

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다음 시간에는..

배터리의 열폭주, 화재에 대해서 좀 더 알아보겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다.

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