LS일렉트릭, ESS 화재 막는 기술 개발했다

LS일렉트릭(회장 구자균·사진)이 에너지저장장치(ESS) 화재 원인으로 꼽히는 배터리 과열 현상을 원천적으로 막을 수 있는 솔루션을 개발했다.

28일 LS일렉트릭은 광 기술을 활용해 실시간으로 온도를 측정한 뒤 일정 수준 이상 과열이 발생하면 ESS 가동을 중단하는 'BTS(Battery Temperature Sensing)'를 개발했다고 밝혔다. 기존에도 배터리 온도를 측정해왔지만 일정 온도가 넘어가면 모듈 손상이 발생해 명확한 과열 원인을 파악하지 못했다. 하지만 BTS는 모듈을 구성하는 셀 단위 온도까지 측정이 가능하다. 특히 전기·전자기기에 특수 설계된 광섬유를 삽입한 뒤 30㎝ 간격의 연속적인 온도를 측정해 과열 구간을 보다 정밀하고 빠르게 모니터링할 수 있다. LS일렉트릭은 지난 7월 BTS를 청주사업장 ESS에 설치해 실증 운용 중이다. 이달 중순 BTS 설치 현장에 한국전력공사와 한전KPS, 한전KDN, 한국에너지공단 관계자들을 초청해 세미나를 열고 해당 기술과 실제 결과를 설명하기도 했다.

기존 ESS 화재 관련 연구에 따르면 리튬이온 배터리는 섭씨 40도를 기점으로 성능에 문제가 생기기 시작해 60도를 넘으면 부풀어 오르게 된다.

LS일렉트릭이 28일 공개한 배터리 온도 감지솔루션 `BTS`. [사진 제공 = LS일렉트릭]

150도 이상부터는 가스가 발생하고 이 상태가 30분 이상 지속되면 발화한다. 부풀어 오르는 단계에 진입하게 되면 이미 배터리는 손상돼 재사용이 불가능해진다. BTS는 배터리가 정상적으로 작동하는 최적의 설정 온도(25도)를 기준으로 모니터링을 시작한다. 이후 이상 징후를 보이는 40도 직전부터 '알람' 및 '위험' 경고를 한 뒤 운영 시스템을 강제 정지시킨다. 과열에 따른 화재는 물론이고 배터리 손상도 막을 수 있다. 또 배터리 모듈의 3차원적 온도 분포를 통해 과열 지점을 특정하고, 셀 교체만으로 재과열을 막을 수 있어 설비 교체 부담이 작다는 것도 장점이다.

특히 BTS는 ESS 효율운전을 가능케 해 고객 피해를 줄일 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. ESS 효율운전을 위한 온도 기준은 20~30도로, 이 구간에서 1도 차이만 발생해도 효율이 급격히 떨어진다. BTS는 이러한 미세온도 변화까지 감지해 ESS 운전 성능을 최적화할 수 있다. 이와 함께 배터리 과열로 ESS 중단 시 고객 요청에 따라 원격으로 냉방·공조 시스템을 즉시 가동시켜 신속한 운전 재개가 가능하도록 한다. 그만큼 고객 피해가 작다는 게 회사 측 설명이다.

또 배터리 출력도 기존 수준을 유지할 수 있게 된다. 앞서 정부는 배터리의 과한 충·방전에 따른 온도 상승을 ESS 화재 원인 중 하나로 보고 배터리 출력을 80% 이하로 제한할 것을 권장한 바 있다. 하지만 BTS를 설치하면 특정 지점의 과열 여부를 즉시 탐지할 수 있어 예전과 같은 90% 수준 출력으로 배터리 가동이 가능할 것으로 보인다. 아울러 광섬유를 삽입해 통신으로 연결하기 때문에 설치가 간편하다는 점도 특징 중 하나다.

[송광섭 기자]

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]