국내 ESS 화재 원인 분석 및 국내외 안전관리 기준 검토 비교에 관한 연구 (Study on the Analysis of Domestic ESS Fire Causes and Review and Comparison of Domestic and Foreign Safety Management)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 한국융합기술연구학회
· 수록지 정보 : 아시아태평양융합연구교류논문지 / 10권 / 12호 / 479 ~ 499페이지
· 저자명 : 고재선

초록

에너지저장시스템 중 가장 효율이 높은 방식 중 하나가 리튬이온 배터리를 이용한 ESS인데 다른 방식 대비 화재위험성이 높다. 본 연구의 목적은 최근 새롭게 증가하고 있는 ESS 화재에 대해 국내외 문헌 조사 및 실증 현장 조사, 화재사례를 바탕으로 발화원인을 파악, 검증하고자 함이며, 아울러 이를 통한 표준 및 취약한 안전기준 개발 및 에너지저장장치(ESS)의 안전성을 확보하기 위함이다. 연구방법으로는 화재 및 고장의 원인을 환경적, 전기적, 열적 요인으로 나누어 발화원인을 규명하고자 하였으며, 아울러 ESS 화재예방을 위한 운영에 악영향을 미치는 변수를 추론하고 검증하여 취약점을 파악한 후 이를 통한 표준 및 취약한 안전기준 개발 및 ESS의 안전성을 확보를 위한 대책을 제시하고자 하였다. 이와 같은 조사 및 분석을 통한 연구결과로는 ESS 화재가 시스템의 설치환경과 밀접한 상관관계가 있음을 파악하였다. 세부적인 원인으로는 먼저 급격한 연소의 확대 측면으로는 단일 셀, 모듈, 랙, 유닛에서 열폭주 발생하거나 ESS 관리 시스템(BMS, PCS, EMS) 고장 그리고 강제환기 또는 배출 시스템 고장과 연결 케이블 또는 전기 패널 내부 고온 현상에 의한 화재 등을 발견할 수 있었고, 둘째 장시간 화재 지속 측면에서는 연기 감지기, 화재 감지기, 소화 설비 또는 가스 감지기의 고장 등을 지적할 수 있었다. 아울러 환경적 요인으로 열에 취약한 리튬이온 배터리는 고온의 환경에서 열 폭주의 잠재성을 안고 있음을 발견하였다. 따라서 ESS의 안전성을 확보하기 위해서는 결론적으로 크게 철저한 안전관리시스템구축, 안전기준강화, 인증제도 도입, 규제 및 표준정비를 하여야 한다. 특히 국내외적으로 강화되고 있는 규제 및 인증기준은 지속적인 기술개발과 규제개선을 통해 ESS의 안전성을 지속적으로 향상시키는 노력이 필요하다. 이를 위해 KC인증과 관련하여 안전을 위한 시험항목 개발 및 시험을 시행하기 위한 인프라 구축이 필요할 것이다.

영어초록

One of the most efficient energy storage systems is ESS, which uses lithium-ion batteries but has a higher fire risk than other methods. The purpose of this study is to identify and verify the cause of ignition based on domestic and international literature surveys, field investigations, and fire cases regarding the recent increase in ESS fires, and to develop standards and weak safety criteria and secure the safety of energy storage devices (ESS). As a research method, the causes of fire and failure were divided into environmental, electrical, and thermal factors to identify the cause of ignition. In addition, variables that have a negative impact on the operation of ESS fire prevention were inferred and verified to identify vulnerabilities. Then, measures were proposed to develop standards and weak safety criteria and secure the safety of ESS. The research results from such investigation and analysis revealed that ESS fires are closely related to the system's installation environment. As for the detailed causes, first, in terms of rapid combustion expansion, thermal runaway in a single cell, module, rack, or unit, failure of the ESS management system (BMS, PCS, EMS), failure of the forced ventilation or exhaust system, and fire caused by high temperature inside the connection cable or electrical panel were discovered, and second, in terms of long-term fire persistence, failure of smoke detectors, fire detectors, fire extinguishing equipment, or gas detectors were identified. In addition, it was discovered that lithium-ion batteries, which are vulnerable to heat as an environmental factor, have the potential for thermal runaway in a high-temperature environment. Therefore, to secure the safety of ESS, it is necessary to establish a thorough safety management system, strengthen safety standards, introduce a certification system, and maintain regulations and standards. In particular, regulations and certification standards that are being strengthened domestically and internationally require efforts to continuously improve the safety of ESS through continuous technological development and regulatory improvement. To this end, it will be necessary to develop test items for safety and establish infrastructure to conduct tests related to KC certification.

참고자료

· 없음