ESS폭발사고 예방·제도개선 세미나

최현호 한국화재감식학회 기술위원장(미국화재폭발조사관)은 23일 민홍철 국회의원 주최로 열린 ‘리튬전지에너지저장소 폭발화재사고 예방 및 제도개선 세미나’에서 ESS 안전성 강화를 위한 법제도적 손질이 절실하다고 지적했다.
최현호 한국화재감식학회 기술위원장(미국화재폭발조사관)은 23일 민홍철 국회의원 주최로 열린 ‘리튬전지에너지저장소 폭발화재사고 예방 및 제도개선 세미나’에서 ESS 안전성 강화를 위한 법제도적 손질이 절실하다고 지적했다.

이날 세미나에서 전문가들은 ESS 화재사고 예방을 위한 다양한 제도 개선 가이드라인을 제안했다.

김광선 한국기술교육대학교 교수는 ‘ESS 폭발·화재 위험성 및 피해 저감방안’에 대해, 최현호 한국화재감식학회 기술위원장은 ‘국내외 ESS 기술기준 및 국내 법령의 제·개정’에 대해, 김재현 한국전기안전공사 선임연구원은 ‘ESS 화재사고 조사사례 및 연구방향 검토’에 대해 각각 발표해 참석자들로부터 큰 호응을 이끌어냈다. 주제발표내용을 정리했다.

“ESS 사고 원인 규명 의무화할 법령 제정 절실”

(ESS 폭발·화재 위험성 및 피해 저감방안-김광선 한국기술교육대 교수)

=배터리 전압은 내부 화학 재료에 따라 달라진다. 배터리를 직렬 연결하면 전압이 올라가고 병렬 연결하면 전류가 커진다. 다른 이차전지와 리튬이온전지의 가장 큰 차이점은 기전력이다. 망간과 알카라인은 1.5V, 납축전지는 2.0V, 니켈카드뮴은 1.2V인 반면 리튬이온은 3.7V다.

그러나 리튬이온배터리는 열이나 진동 등 외부요인에 취약한 문제가 있다. 이러한 요인으로 배터리 셀의 충전과 방전상태가 달라진다는 것은 다양한 실험을 통해 확인됐다. 그러나 리튬이온배터리 노화는 예측이 어렵기 때문에 배터리관리시스템(BMS)에 대한 연구가 진행 중이다. 열이나 충방전 등을 수치해석을 통해 시뮬레이션하고 항온항습챔버, 전압, 전류, 저항, 온도 측정장비 등 계측장비를 활용한 데이터를 확보한다면 배터리 셀 노화를 예측할 수 있는 BMS가 개발될 수 있을 것으로 본다.

리튬이온배터리 셀 외부의 발화는 대형화재로 이어질 가능성이 높기 때문에 최소 단위인 셀을 불연소재로 차단해 열폭주를 방지할 수 있을 것이다.

이 모든 상황을 감안해 리튬이온배터리 셀 내부와 외부 발화위험성에 대한 전반적인 방호대책이 절실하다. 특히 ESS 사고 원인을 규명할 수 있도록 사업자에게 조사명령을 내릴 수 있는 법령 제정도 필요할 것으로 보인다.

“특정소방대상물 지정해 주기적으로 점검해야”

(국내외 ESS 기술기준 및 국내 법령의 제·개정-최현호 화재감식학회 기술위원장)

=리튬이온배터리 발화 위험성을 분석한 결과에 따르면 10분간 인위적인 열(98℃)을 가했을 때 가스가 방출됐고 15분이 더 경과하자 열폭주 현상이 나타났다. 건물 내 ESS의 경우 연기나 가스로 인한 질식의 위험이 있고 이로 인한 시야확보가 어려워 인명피해로 연결될 수 있다. 특히 비상전원용 ESS의 경우 스프링클러 등의 가동이 이뤄지지 않을 가능성도 있다. 이에 따라 미국과 유럽 등에서는 올해 4월부터 안전성이 강화된 UL9540A를 마련하고 이를 ESS시설물에 적용하고 있다.

우리나라도 국제적인 기준에 근거해 ESS 관련 기술기준을 개정해야 할 것이다.

화재 발생 시 배터리 모듈이나 랙이 연소되는 범위를 최소화하기 위해 1m 이상 이격거리를 유지하고 불연소재 외함 등을 도입해야 한다.

무엇보다 ESS를 특정소방대상물과 위험물로 지정하기를 제안한다. 이를 통해 주기적으로 소방점검을 받는다면 화재사고를 방지할 수 있을 것이다. 또 전기시설물에 의한 주기적인 전기안전점검도 받아야 한다. ESS 화재 발생 시 행동요령도 제정해 이를 적극적으로 홍보해야 할 것이다. 자동소화장치를 설치해 초기 진압이 가능토록 해야 한다.

“배터리제조사 책임비율 클 것으로 예상”

(ESS 화재사고 조사사례 및 연구방향 검토-김재현 전기안전공사 선임연구원)

=올해 발생한 ESS 화재사고는 기온이 상승한 여름철에 집중됐기 때문에 환경적인 요인과 높은 상관관계가 있을 것으로 추정된다. 또 오후에 발생한 사고가 많기 때문에 충전 사이클과의 상관관계도 예상해볼 수 있다.

화재 초기진압과정에서 화염 분출이 없어 화재 진압을 대기하는 경우 법률적, 경제적 분쟁이 야기될 수 있기 때문에 이와 관련된 매뉴얼이 마련돼야 할 것이다.

모듈을 직렬로 연결한 단자와 환풍기 등에서 가연성 전해물질이 분출됐기 때문에 화재 확산을 고려한 모듈 및 랙 설계가 이뤄져야 할 것으로 보인다.

전남 해남 ESS 사고의 경우 BMS 데이터가 손실돼 화재 발화 원인을 조사할 수 없었던 것을 감안할 때 BMS 데이터와 CCTV 영상을 의무적으로 보완토록 제도적인 장치를 마련할 것을 제안한다. 군산 ESS 사고는 충전이 완료된 상태에서 BMS가 가동되지 않은 것으로 나타났기 때문에 BMS가 항상 ON상태를 유지토록 할 필요가 있다.

화재와 관련된 보험사의 대응을 살펴보면 원인 조사를 위한 외부용역을 실시해 책임소재 및 비율을 나누고 있는데 배터리 제조사의 책임 비중이 높을 것으로 예상된다. 앞으로 사고 징후를 신속하게 감시할 수 있는 연구와 함께 화재진압과 안전진단 매뉴얼 등이 개발돼야 할 것이다.

리튬배터리 열·진동 등에 취약…제도적으로 화재방지 나서야

민홍철 국회의원이 주최하고 한국화재감식학회가 주관한 ‘리튬전지에너지저장소 폭발화재사고 예방 및 제도개선 세미나’에서는 에너지저장장치(ESS) 사고 방지를 위한 전문가 토론회가 마련됐다.

노대석 한국기술교육대학교 교수는 “선진국에서는 이미 10여년 전부터 대용량 리튬전지 ESS를 보급했고 화재현상도 경험했다. 가까운 일본의 경우 도쿄전력이 도쿄시내 100여곳에 17kW 규모의 ESS를 렌털방식으로 보급했고 2015~2016년 화재사고로 인해 산업이 다소 위축돼 있는 상황”이라며 “한국은 전 세계적으로 ESS 보급속도가 가장 빠른 국가인 것은 확실하지만 최근 계속되는 화재사고로 우려의 목소리가 생기고 있다”고 설명했다. 노 교수는 “리튬이온배터리는 열이나 진동에 취약하기 때문에 화재의 위험성이 상존하고 있다”며 “사고 원인으로 지목되는 부분에 대한 재발방지대책이 강구돼야 하며 화재가 확산되지 않는 방향으로 제도가 마련돼야 한다”고 말했다.

변상호 부경대학교 교수는 “정부가 재생에너지 발전비중을 확대하려고 드라이브를 걸고 있는데 지금처럼 ESS 사고가 지속된다면 목표치를 달성하는 데 어려움이 예상된다”며 “소방청 등에서 ESS 규제장치를 마련하는 데 한계가 예상되기 때문에 주무부처인 산업통상자원부가 중심이 돼 전문가 의견을 수렴해 기술기준 등을 마련해야 할 것”이라고 말했다. 또 “생산과정에서 배터리 셀의 안전성을 확보하는 것이 가장 근본적인 해결책이 될 것”이라고 강조했다.

백남길 한전 신재생사업실부장은 “한전은 지난 3년간 376MW 규모의 ESS를 설치했는데 기술적인 연구는 많이 이뤄졌지만 안전성은 간과한 측면도 있다”며 “경산 주파수조정용 ESS 사고 이후 자체적으로 시설안전지침을 마련하는 등 안전성 강화를 위해 다양한 방안을 추진 중”이라고 말했다. 백 부장은 “배터리가 과밀하게 설치돼 있기 때문에 대형사고로 이어진다는 지적이 있는데 사업자 입장에서는 경제성을 고려하지 않을 수 없다”며 “배터리 랙(Rack) 간의 이격거리 등은 사업자가 기준을 마련하기 어려운 측면이 있기 때문에 배터리 제조사에서 제시해주길 희망한다”고 제시했다.

정홍영 소방청 안전기준계장은 “ESS 자체는 재생에너지 확대측면에서 매우 효과적인 시스템이지만 화재사고에 대해 선제적인 대응이 이뤄지지 못해 아쉽게 생각한다”고 말했다.

정 계장은 “화재 보고서를 보니 컨테이너 내부 감지기가 작동을 안 한 경우도 있고 소화약재가 아무런 역할을 못한 경우도 있었다”면서 “소방청 내부적으로 ESS 화재안전기준 제정을 추진 중인데 해외기준을 참조해 한국 실정에 적합한 기준을 만들 방침”이라고 밝혔다. 또 “열폭주를 막을 수 있는 효과적인 소방약재를 개발하기 위해 다양한 배터리 셀 실험도 이뤄질 것”이라고 덧붙였다.

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