리튬이온배터리, 열폭주 및 화재에 대한 방호대책 필요

한국화재감식학회 주관으로 국회위원회관 제2간담회의실에서 8월 23일 ‘리튬전지에너지저장소 폭발화재사고 예방 및 제도개선 세미나’가 개최됐다.

풍력과 태양광발전에서 전력안정화 뿐만 아니라 빌딩이나 공장 등에 설치돼 비상전원 등으로 성장동력원으로 각광받았던 ESS(에너지저장장치)가 연이은 화재발생으로 인해 폭발·화재위험성 및 개선방안이 마련돼야 한다는 목소리가 높아졌다.

특히 올해 여름은 40도를 육박하는 폭염이 한반도를 덮쳤으며, 지난 7월 한달간 3곳의 ESS시설에 화재가 발생하는 사고가 발생했다.

ESS는 태양광 및 풍력발전과 연계돼 설치될 뿐 아니라 아니라 한국전력에서도 주파수조정용으로 전국 변전소에 설치된 바 있다. 또 빌딩 및 공장 등에서도 비상전원으로 설치돼 신성장동력산업의 한축을 형성했던 분야였다.

지난해 8월에 발생한 전북 고창 해상풍력연계 화재발생을 비롯해 올해 7월에는 전남 해남에 설치됐던 태양광발전 연계 ESS설비, 경남 거창의 풍력연계 ESS설비를 비롯해 세종시에서 산업용 피크제어를 위해 설치됐던 ESS설비에 화재사고가 발생한 바 있다.

화재로 인한 ESS설비 피해규모는 9억원에서 많게는 30억원이 훌쩍 넘는다.

민홍철 국회의원 주최로 8월 23일 국회의원회관 제2간담회의실에서 ‘리튬이온에너지저장소 폭발화재사고 예방 및 제도개선 세미나’가 열렸다.

ESS, 지난해 5월기준 874개소 설치… 신재생발전에 한몫
휘발성 높은 전해물질 인해 화재발생시 피해규모 커

화재발생시 진압 및 방호대책 필요
한국화재감식학회 주관으로 국회위원회관 제2간담회의실에서 열린 ‘리튬전지에너지저장소 폭발화재사고 예방 및 제도개선 세미나’는 ▲ESS 폭발·화재위험성 및 피해 저감방안 ▲국내·외 ESS 기술기준 및 국내법령의 제,개정(안) ▲ESS 화재사고 조사사례 및 연구방향 검토 3건의 주제발표에 이어 종합토론이 형식으로 진행됐다.

리튬배터리 ESS는 산업용과 민수용 ESS로 활용분야가 넓어 발전, 송전, 변전, 배전, 통신, 가스, 해양, 차량 등을 비롯해 공공기관건물이나 상업건물 주거건물, 병원, 학교 등에서 전기저장이나 정전시 비상용 전원 등으로 활용되고 있다.

일반적으로 전기는 저장할 수 없어 발전원별로 생산된 전력을 곧바로 소비해야 하는 단점을 ESS가 보완한다는 점에서 차세대 성장동력으로 각광을 받았다.

하지만 지난 2017년 전북 고창에서의 발생한 ESS설비 화재을 시작으로 올해에만 6건의 ESS 설비에서 화재가 발생해 화재에 대한 대책이 필요하다는 지적의 목소리가 높다.

특히 대형 ESS설비는 리튬이온 배터리를 적층한 셀 형태가 랙으로 구성돼 발화위험성이 높고 고열발생으로 건물내부에 빠르게 화재가 확산된다는 위험성을 안고 있다.

김광선 한국화재감식학회 회장은 ‘리튬배터리 ESS화재 위험성 검토 및 대책논의’ 주제발표에서 “리튬배터리 셀 내부 및 외부 영향에 의한 발화위험성에 대한 방호대책과 리튬배터리 셀 BMS 및 외부 전기회로에 의한 발화위험성에 대한 방호대책이 필요하다”고 지적했다.

이어 “제품 위해사고 등 중대사고 발생시 대통령령으로 정한 사항을 고려해 필요시 사고원인을 규명하기 위해 사업자에게 사고경위 및 원인에 대한 조사를 명령할 수 있도록 관련법령 제정이 필요하다”고 제언하며 “국내외 산학연 전문가를 중심으로 구성된 리튬배터리 ESS 화재감식 전문조사팀을 구성해 공청회 등을 거쳐 보다 근본적인 대책마련이 필요하다”고 지적했다.

화재 예방대책 및 제도화에 의한 관리 절실
화재발생시에 행동요령에 대한 구체적인 방안도 논의됐다.

ESS 설비의 화재발생은 가스방출 이후 열폭주에 의해 설비가 전소되기 때문에 유독성 연기와 가스발생, 폭발에 의한 파편비산, 구조물 붕괴에까지 이른다.

최현호 한국화재감식학회 기술위원장은 “ESS시설이 건물내에 설치될 경우에는 연기나 가스에 의한 질식위험 뿐만 아니라 비상전원용 ESS의 경우에는 정전상태로까지 문제가 발생된다”며 “리튬배터리를 구성하는 전해질은 휘발성이 높아 화재가 발생하면 열폭주로 이어지기 마련이다. 특히 건물안의 화재는 소방진입이 용이치 않다는 점도 단점이다”라고 설명했다.
이어 “확산방지 냉각용 다량의 소화용수가 필요하다”고 지적했다.

리튬전지는 국내외적으로 보다 활성화될 전망이며 산업전반과 국민생활에 보급이 확산될 것이란 전망이다. 하지만 그에 따른 위험성이 최근 잇따른 화재사고로 인지하게 됐으며 이에 대한 예방대책과 제도화에 따른 관리가 절실하다는 지적이다.

최현호 기술위원장은 “국제적 안전기준과 기술기준이 강화돼 제·개정 되었듯이 국내 ESS 관련된 규격과 기술기준도 조속히 재검토해 화재사고에 대한 대책을 강구해야 한다”며 “운영중인 에너지저장시설에 대해 리튬전지, 모듈, 랙 사이에 차화기능, 불연소재로 화재확산을 방지하고 전기·제어·차단기반 등에는 자동소화장치를 설치해 화재시에 초기진압으로 설비전소를 방지해야 한다”고 말했다.

김재현 한국전기안전공사 전기안전연구원 선임연구원은 리튬이온배터리의 열폭주 및 화재위험성에 대해 주제 발표하며 화재발생에 따른 ▲화재진압 매뉴얼 ▲긴급상황대처 매뉴얼 ▲제도개선이 필요하다고 설명했다.

이와 함께 ESS 시스템의 구조적인 개선안으로 열폭주 확산을 방지할 수 있는 구조조건 및 모듈 적정 이격거리 검토가 필요하다고 말했다.

한편 종합토론에서는 ESS시스템의 잦은 화재발생으로 정부의 에너지 전환정책과 신재생 보급확대에 영향을 미칠 수 있다는 우려의 목소리도 나왔다. 풍력·태양광발전에 ESS시스템이 연계돼 활용되는 터라 화재발생으로 인해 신재생의 전력공급 불안정성을 거론한 것이다.

특히 배터리 제조업체들의 자료공유 시스템 구축이 마련돼야 한다는 지적도 나왔다.