ESS용 LIB 모듈 열폭주에 대한 소화약제 성능비교 실험 연구

• 영문명: Study on Performance Comparison Experiment of Fire Extinguishing Agents for Thermal Runaway of ESS LIB Module
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회 학술대회논문집』2022년도 춘계학술대회 논문집, 31~31쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.04.27

국문 초록

전기저장시설(ESS; Energy storage system)은 전력계통에서 생산된 전기에너지를 저장하여 필요한 시기에 전력을 공급함으로써 에너지 이용 효율을 향상하고 신재생에너지 활용도 제고 및 전력공급 시스템 안전화를 위한 설비이다. ESS는 사용 목적에 따라 다수의 모듈로 구성된 랙을 직⋅병렬 접속 방식으로 연결하여 전기에너지를 저장하게 된다. ESS의 리튬이온배터리 열폭주 화재는 기본적으로 모듈 내 위치하는 단위 셀의 열폭주로 시작하며, 최초 열폭주 셀에서 발생한 열에너지가 주변 셀로 전달되어 사고 셀이 내장된 모듈 전체로 열폭주가 전파된다. 사고 모듈 전체로 열폭주가 전파되기 전에 이를 차단하지 못할 경우에는 주변 모듈 및 랙 전체로 화염을 동반한 열폭주가 전이되어 제어할 수 없는 상태를 초래하게 된다. 따라서 배터리 모듈의 발화특성을 확인하고 이에 적합한 소화약제를 개발하여 자동소화장치에 적용하는 것이 ESS 화재 대응을 위한 기본 단계라고 할 수 있다. 소화약제별 성능 비교를 통해 최적의 소화약제 개발에 필요한 자료를 축적하는 것이 필요하다. 이를 위해 열폭주 화재 진압용 소화약제로서 4가지 약제(FK-5-1-12, 물, 침윤제 및 강화액 소화약제)를 선정하여 화재 진압 성능을 비교하였다. 이들 약제는 냉각효과가 탁월한 약제로 알려진 물질로서, 리튬이온배터리 화재에 적응성이 있는 것으로 알려져 있다. 각각의 소화약제를 동일 에너지 조건의 배터리 모듈에 분사하여 모듈 내부 셀의 연쇄적인 열폭주를 어느 정도 차단할 수 있는지 확인해 보고자 하였다. 모듈의 열폭주를 유도하기 위해 모듈 내부 중앙셀에 필름히터를 설치하고, 풀콘형 노즐을 모듈 좌우측 상부에 2개씩 설치하여 열폭주 화재를 진압하였다. 약제 방출은 10분간 지속하였으며, 방출 종료 후 남아있는 셀의 수량을 파악하는 방식으로 성능평가를 하고자 하였다. 4가지 소화약제의 방출 시험을 통해 리튬이온배터리 모듈 화재에 있어 강화액 소화약제가 다른 소화약제의 성능보다 뛰어남을 확인할 수 있었다.

키워드

Energy storage system Lithium-ion battery Thermal runaway Extinguishing agent