LS일렉트릭, ESS 화재 원천 차단 'BTS' 개발

에너지저장장치(ESS) 화재 예방을 위한 LS일렉트릭의 BTS(Battery Temperature Sensing) [사진제공=LS일렉트릭]

[아시아경제 이기민 기자] 에너지저장장치(ESS) 화재의 원인 중 하나인 배터리 과열 현상을 원천적으로 예방할 수 있는 솔루션이 나왔다.

LS 일렉트릭은 최근 광(光) 기술을 활용, 배터리 셀 단위까지 실시간으로 온도를 측정하고 일정 수준 이상 과열될 경우 ESS 가동을 중단시키는 BTS(Battery Temperature Sensing)를 개발했다고 28일 밝혔다.

ESS 배터리 제조사는 기존 완성품 단계인 랙(Rack)단계에서 최근에는 보다 세분화된 모듈(Module) 단계까지 온도 정보 제공이 확대되는 추세지만 일정 온도 이상 넘어설 경우 랙과 모듈 손상이 불가피해 과열 원인을 명확히 파악하는 데는 한계가 있었다. ESS 화재 관련 연구들에 따르면 리튬이온 배터리는 대체로 40℃를 기점으로 성능에 문제가 생기기 시작해 60℃를 넘어서면 ‘부풀어오름’ 단계로 진입한다. 150℃ 이상부터는 가스가 발생해 30분 이상 지속될 경우 ‘발화’한다. 배터리는 부풀어오름 단계에 진입하면 이미 기계적 손상으로 인해 재사용이 불가능하다.

◆BTS, 셀 단위 온도 측정·과열 시 설비 가동 중단…화재 위험·설비교체 부담↓

LS일렉트릭이 개발한 BTS는 모듈을 구성하는 셀 단위 온도측정을 위해 전기·전자 기기에 간섭이 발생하지 않도록 특수 설계된 광섬유를 삽입해 30cm 간격의 연속적인 온도를 측정한다. 이에 따라 과열 구간을 보다 정밀하고 빠르게 모니터링 할 수 있다고 LS일렉트릭은 설명했다.

BTS는 배터리가 정상적으로 작동하는 최적의 설정온도인 25℃를 기준으로 모니터링을 시작하고 이상 징후를 보이는 40℃ 직전부터 ‘알람’, ‘위험’ 경고를 한 뒤 운영시스템 강제 정지시켜 과열로 인한 화재는 물론 배터리 모듈 및 셀 손상도 예방할 수 있다. 또한 배터리 모듈의 3차원적 온도 분포를 통해 실제 과열 지점을 정확히 특정하고, 셀 교체만으로 재과열을 막을 수 있어 설비교체 부담이 현저히 줄어든다.

LS일렉트릭은 BTS가 ESS 효율운전을 미세한 온도 변화까지 감지해 배터리 과열로 인한 ESS 중단 시 고객이 원할 경우 원격으로 냉방·공조 시스템을 즉시 가동시켜 신속한 운전 재개가 가능한 서비스도 제공한다.

또한 BTS를 설치할 경우 특정 지점의 과열 여부를 즉시 탐지할 수 있어 예전과 같이 90% 수준의 출력으로 가동 가능할 것으로 기대하고 있다. 배터리의 과한 충·방전에 따른 온도상승이 ESS 화재 원인 중 하나로 꼽히며 잇단 화재사고 이후 정부 차원에서 배터리 출력을 80% 이하로 제한할 것으로 권장한 바 있다. 광 섬유를 삽입해 통신으로 연결하기 때문에 설치도 간편하다.

LS일렉트릭은 이미 지난 7월 BTS를 자사 청주사업장 ESS에 설치해 실증 운용 중이며, 이달 중순 BTS 설치 현장에 한국전력공사, 한전KPS, 한전KDN, 에너지공단 관계자들을 초청해 해당 기술과 실제 운영결과를 설명하는 세미나를 개최하기도 했다.

LS일렉트릭 관계자는 “당사가 수주한 ESS 사이트의 경우 현재까지 화재 발생이 전무했으나 잇단 사고로 인해 ESS 시장이 급격히 위축되고 있어 설비 온도 상승에 따른 발화를 원천 방지할 수 있는 솔루션을 개발한 것”이라며 “ESS 설비 보호는 물론 효율운전을 통해 사용자의 이익을 극대화할 수 있는 기술인 만큼 널리 확대돼 시장 전체가 활성화 될 수 있는 계기가 되기 바란다”고 말했다.

BTS가 적용된 LS일렉트릭 청주스마트공장 ESS스테이션 전경 [사진제공=LS일렉트릭]

이기민 기자 victor.lee@asiae.co.kr