LS일렉트릭, 배터리 셀 단위 온도측정 'ESS화재 예방'
LS일렉트릭, 배터리 셀 단위 온도측정 'ESS화재 예방'
  • 이상복 기자
  • 승인 2020.09.28 09:39
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BTS 시스템 개발 선봬…셧다운 시 냉방·공조도 조정
▲LS일렉트릭 ESS화재예방 감지시스템
▲LS일렉트릭 ESS화재예방 감지시스템

[이투뉴스] LS일렉트릭(LS ELECTRIC)이 광(光) 기술을 활용해 배터리 셀(Cell) 단위까지 실시간으로 온도를 측정하고, 이상 과열이 감지될 경우 ESS(에너지저장장치) 가동을 중단시키는 시스템을 개발했다.

LS일렉트릭은 ESS화재의 원인 중 하나인 배터리 과열 현상을 조기감지·가동제어하는 BTS(Battery Temperature Sensing)를 선보인다고 28일 밝혔다.

ESS업계에 따르면 배터리 제조사 역시 온도정보를 제공하고 있지만 통신방식과 온도 외 대량의 배터리 정보를 통합 운용하므로 세부적인 온도 정보만을 활용하기에는 어려웠다.

특히 완성품 단계인 랙(Rack) 수준에서 온도 측정이 이뤄졌고, 최근 들어선 보다 세분화된 모듈(Module) 단계까지 확대되는 추세이나 일정 온도 이상 넘어설 경우 랙과 모듈 손상이 불가피해 과열 원인을 명확히 파악하는데 한계가 있었다.

LS일렉트릭이 개발한 BTS는 모듈을 구성하는 셀 단위 온도측정을 위해 전기·전자 기기에 간섭이 발생하지 않도록 특수 설계된 광섬유를 삽입해 30cm 간격으로 연속적인 온도를 측정해 과열 구간을 보다 정밀하고 빠르게 모니터링 할 수 있다.

ESS 화재 관련 연구에 의하면 리튬이온 배터리는 대체로 40℃를 기점으로 성능에 문제가 생기기 시작해 60℃를 넘어서면 화학가스 발생으로 부풀어오르고 150℃ 이상부터 ‘오프가스(Off-gas)'가 발생하며 이 상태가 30분 이상 지속될 경우 발화한다.

배터리는 부풀어오름 단계에 진입하면 이미 기계적 손상으로 인해 재사용이 불가능해 화재가 발생하지 않더라도 교체해야 한다.

▲LS ELECTRIC 청주 사업장 ESS
▲LS ELECTRIC 청주 사업장 ESS

LS일렉트릭의 BTS는 배터리가 정상적으로 작동하는 최적의 설정온도(실온 25℃)를 기준으로 모니터링을 시작하고 이상 징후를 보이는 40℃ 직전부터 알람으로 위험 경고를 한 뒤 운영시스템을 강제 정지시켜 과열로 인한 화재와 배터리 모듈 및 셀 손상도 예방할 수 있다.

또 배터리 모듈의 3차원적 온도 분포를 통해 실제 과열 지점을 정확히 특정하고 셀 교체만으로 재과열을 막을 수 있어 설비교체 부담을 크게 줄여준다.

ESS 효율운전도 높여 고객 이익을 극대화 한다는 설명이다. ESS 효율운전을 위한 최적 온도 기준은 25±5℃로, 이 구간에서 1℃ 차이만 발생해도 효율이 급격히 떨어지는 만큼 미세한 온도 변화까지 감지해 ESS 운전성능을 최적화 해준다.

배터리 과열로 ESS 중단 시 고객이 원할 경우 원격으로 냉방·공조 시스템을 즉시 가동시켜 신속한 운전 재개가 가능한 서비스도 제공한다.

앞서 정부는 잇단 ESS화재 이후 배터리 과충전·과방전 예방을 위해 충전율(SOC)를 80% 이하로 제한하고 있다. LS일렉트릭은 BTS를 설치할 경우 특정 지점 과열 여부를 즉시 탐지할 수 있어 과거처럼 90%로 SOC가 가능할 것으로 기대하고 있다.

또 광 섬유를 삽입해 통신으로 연결하므로 설치가 간편하고 기존 가동 ESS에도 적용 가능하다고 설명했다.

LS일렉트릭은 지난 7월부터 BTS를 자사 청주사업장 ESS에 설치해 실증 운용하고 있고 이달 중순 BTS 설치 현장에 한전, 한전KPS, 한전KDN, 에너지공단 관계자들을 초청해 기술 설명회를 열었다.

LS일렉트릭 관계자는 “당사가 수주한 ESS 사이트의 경우 현재까지 화재 발생이 전무했으나 잇단 사고로 ESS 시장이 급격히 위축되고 있어 설비 온도 상승에 따른 발화를 원천 방지할 수 있는 솔루션을 개발했다"며 “ESS 설비 보호는 물론 효율운전을 통해 사용자의 이익을 극대화할 수 있는 기술인 만큼 널리 확대돼 시장 전체가 활성화 되기를 기대한다"고 말했다.

이상복 기자 lsb@e2news.com



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