ESS 모듈 열폭주 전이 방지를 위한 하이브리드 시스템 적용에 관한 실험 연구

• 영문명: Experimental Study on Application of Hybrid System to prevent Thermal Runaway Propagation of ESS Module
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회 학술대회논문집』2022년도 춘계학술대회 논문집, 29~29쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.04.27

국문 초록

전기저장시설(ESS; Energy storage system)은 친환경 정책에 발맞추어 국내외 태양광 및 풍력 발전소 등에서 사용하고 있다. 발전소에서 생산된 전기를 ESS에 저장하였다가 필요할 때 전력을 공급하여 에너지 사용을 효율화하는 역할을 한다. SNE리서치에서도 ESS의 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예측하고 있다. 그러나, 국내외 ESS의 지속적인 화재사고로 그 성장성에 제동이 걸리고 있다. 2017년도 전북 고창에서 시작된 ESS 화재는 원인규명이 명확치 않아 ESS 산업 전반을 둔화시키고 있다. ESS에는 리튬이온전지를 사용하는데 리튬이온전지 열폭주로 인한 화재는 진압하기 매우 어렵다. 리튬이온전지의 전해액은 대부분 유기화합물로 증발 시 가연성의 특징을 보이고, 리튬이온전지 내 양극과 음극 간 단락으로 인하여 불꽃이 발생하면 화재 및 폭발을 동반한다. 리튬이온전지 열폭주 시 셀의 온도 상승 영향은 인접 셀로 지속적으로 전파하면서 모듈 전체를 전소시키는 위험성이 있다. 따라서 ESS 모듈 전체로 열폭주가 전이되지 않도록 하기위해서는 열폭주가 발생한 셀과 인접 셀에 대한 신속한 냉각이 요구된다. ESS 모듈 열폭주 전이 방지를 위해 셀 단위 열폭주 실험 및 소화약제 방출실험을 수행하였다. 또한, 모듈 단위 열폭주 전이 방지를 위해 FK 5-1-12 소화약제 및 강화액 소화약제를 동시에 분사하는 하이브리드 시스템을 적용하여 열폭주 전이 방지 특성을 분석하였다. 실험결과 셀 단위 열폭주 방지 실험에서는 FK 5-1-12 또는 강화액 소화약제를 통해 열폭주 전이를 방지할 수 있었다. 그러나, 하이브리드 시스템을 이용한 모듈 열폭주 전이 방지 실험에서는 초기에 열폭주를 진압하는 특성을 보였으나, 셀에서 발생하는 발열로 인해 인접 셀을 지속적으로 가열하여 열폭주 전이를 방지하지 못하였다. 실험결과를 통하여 열폭주 전이방지를 위해서는 열폭주가 발생한 셀 및 인접셀에 대한 빠른 냉각을 요구하는 것으로 나타났다.

키워드

Energy storage system Lithium-ion battery Thermal runaway Hybrid system