LS일렉트릭 청주 스마트공장 ESS 스테이션 전경. /사진제공=LS일렉트릭LS일렉트릭은 에너지저장장치(ESS) 화재의 원인이 되는 배터리 과열 현상을 원천적으로 예방하는 솔루션인 BTS(Battery Temperature Sensing)를 개발했다고 28일 밝혔다.
광기술을 활용한 이 솔루션은 배터리 셀 단위까지 실시간으로 온도를 측정하고 일정 수준 이상 과열될 경우 ESS 가동을 중단시킨다.
LS일렉트릭이 개발한 BTS는 모듈을 구성하는 셀 단위 온도 측정을 위해 전기·전자 기기에 간섭이 발생하지 않도록 특수 설계된 광섬유를 삽입, 30㎝ 간격의 연속적인 온도를 측정해 과열 구간을 정밀하고 빠르게 모니터링 할 수 있다.
ESS 화재 관련 연구에 따르면 리튬이온 배터리는 대체로 40도를 기점으로 성능에 문제가 생기기 시작해 60도를 넘어서면 부풀어오름 단계로, 150도 이상부터 가스가 발생하며 이 상태가 30분 이상 지속될 경우 발화한다. 배터리는 부풀어오름 단계에 진입하면 이미 기계적 손상으로 재사용이 불가능해 화재가 발생하지 않더라도 교체가 불가피하다.
LS일렉트릭의 BTS는 배터리가 정상적으로 작동하는 최적의 설정온도(실온 25도)를 기준으로 모니터링을 시작하고 이상 징후를 보이는 40도 직전부터 알람, 위험 경고를 한 뒤 운영시스템을 강제 정지시켜 과열로 인한 화재는 물론 배터리 모듈 및 셀 손상도 예방할 수 있다. 또 배터리 모듈의 3차원적 온도 분포를 통해 실제 과열 지점을 정확히 특정하고 셀 교체만으로 재과열을 막을 수 있어 설비교체 부담이 줄어드는 것도 장점이다.
BTS는 ESS의 효율적인 운전도 가능하게 해준다. ESS 효율 운전을 위한 온도 기준은 25±5도로 이 구간에서 1도 차이만 발생해도 효율이 급격히 떨어지는 만큼 미세한 온도 변화까지 감지해 ESS 운전 성능을 최적화할 수 있다. 배터리 과열로 ESS 중단 시 고객이 원할 경우 원격으로 냉방·공조 시스템을 즉시 가동시켜 신속한 운전 재개가 가능한 서비스도 제공한다.
광 섬유를 삽입해 통신으로 연결하기 때문에 설치가 간편하고 신규 프로젝트는 물론 현재 가동되고 있는 ESS에도 적용이 가능하다.
LS일렉트릭은 지난 7월 BTS를 청주사업장 ESS에 설치해 실증 운용 중이다. 이달 중순 BTS 설치 현장에 한국전력공사, 한전KPS, 한전KDN, 에너지공단 관계자들을 초청해 해당 기술과 실제 운영 결과를 설명하는 세미나를 열기도 했다.
LS일렉트릭 관계자는 “당사가 수주한 ESS 사이트의 경우 현재까지 화재 발생이 전무했으나 잇단 사고로 ESS 시장이 급격히 위축되고 있어 설비 온도 상승에 따른 발화를 원천 방지할 수 있는 솔루션을 개발했다”고 설명했다.
