테슬라 메가팩 화재로 본 배터리 안정성 이슈

 

세계 최대 규모로 호주 빅토리아주에 설치된 테슬라의 '빅토리안 빅 배터리( Victorian Big Battery ) 프로젝트에서 발생한 메가팩 (Megapack) 화재로 인해 전력망용 신재생에너지를 저장하는데 사용되는 배터리 안정성에 대한 우려가 커지고 있습니다.

 

컨설팅 업체 우드 맥킨지에 따르면 지난해 설치된 ESS는 62% 증가했으며 ESS 시장은 2030년까지 27배 성장할 전망이라고 합니다. 참고로 ESS(Energy Storage System)는 풍력, 조력, 태양열 등으로 만든 전기에너지는 축적해 주는 쉽게 말해 재생에너지용 보조배터리라고 생각하시면 됩니다.

삼성SDI ESS

 

뉴캐슬대학교 폴 크리스텐슨 교수에 따르면 2018년 이후 발생사 대형 리튬이온배터리 화재는 총 38건으로 리툼이온 배터리가 과충전이나 변형으로 인한 '열 폭주'가 원인으로 작용하고 있다고 합니다.

 

국내의 ESS 관련 화재 현황

 

'2017~2021년 국내 ESS 화재 발생 현황' 자료에 따르면 이 기간 31건 발생하였으며, 이중 태양광 연계형이 21건 피크부하 저감용 4건, 풍력 연계형 3건 주파수 조정용 2건으로 태양광 연계형이 압도적으로 많은 것으로 나타났습니다.

 

태양광 연계형은 작년 7월 기준 전체 ESS 배터리 보급량) 8583MWh)의 절반가량인 (4173MWh)를 점유하고 있어 비중이 가장 높은 부분을 감안하더라도 전체 화재 발생 비중은 유독 높은 편입니다.(67%) 특히 태양광의 경우 옥외 컨테이너나 임시 건물을 사용하기 때문에 환경이 열악하고 배터리 충전율(SOC) 또한 옥내용은 80%인데 반해 옥외용은 90%를 유지하고 있다는데 그 원이 있습니다. 게다가 태양광 연계형은 배전계통에 직접 접속하고 태양광발전 특성상 전력출력과 품질이 불안정다는 점도 간과해서는 안 된다고 전문가들은 말하고 있습니다.

 

원인 분석 결과 전체 31건 중 20여 건의 화재 발생 시간이 오후 4~8시에 몰려있고 그중 22건(70%) 배터리가 가득 찬 상태(완충)에서 방전을 앞두고 있다가 폭주하면서 화재가 발생한 것으로 확인되었습니다. 즉 배터리가 완전히 충전된 상태에서 가장 취약하다는 것이죠.

 

완충 상태는 잔에 물이 찰랑찰랑 한 하여 넘치기 직전의 상태로 비유할 수 있는데 이때 가장 취약한 셀 이나 노화된 셀에 과충전이 일어나 화재로 이어질 수 있습니다.

ESS 화재, 이제 일상됐나…충남 홍성서 또 불뉴스 내용(지디넷코리아=박영민 기자)에너지저장장치(ESS) 화재가 또 발생했다. 지난 2년간 정부가 내놓은 두 차례의 원인 규명과 안전성 강화 대책에도 언제든 화재가 일어날 수 있다는 불안감은 여전하다.업계와 소방당국에 따르면 지난 6일 오후 4시경 충남 홍성군 광천읍 가정리에 위치한 태양광 연계 ESS에서 화재가 났다.이 불로...출처ZDNet Korea

 

ESS 관련 업계의 방향

 

2019년부터 사실상 ESS 관련 투자가 중단되면서 국내시장에서는 사실상 휴업 상태입니다. 신재생에너지 관련 가격 폭락과 정부 지원도 단계적 축소되었고 게다가 규제는 많아져 어려움이 가중되고 있는 상황입니다.

 

정부는 그동안의 화재사건에 대한 장기간에 걸친 조사 결과 화재 원인을 배터리고 돌리고 있습니다. 하지만 업계는 해당 결과를 받아들이지 못하고 있어 이후로도 논란은 줄지 않고 있습니다.

20년 정부에서는 옥외 배터리 충전율(SCO)를 90%에서 80%으로 하향 조정하도록 권고하였고 이에 따른 손실 또한 ESS 업체 몫이 되면서 수익성은 더욱 악화된 상태입니다. 그에 따라 국내 ESS 시장은 정체를 벗어나지 못하는 모습입니다.

 

이런 이유로 LG 에너지솔루션, 삼성SDI, 효성중공업 등은 해외로 눈을 돌려 사업기회를 확대하고 있습니다.

LG 에너지솔루션은 미국 캘리포니아주 몬터레이 카운티에 1.2GWhr 규모의 ESS 배터리 공급을 완료했습니다. 무엇보다도 글로벌 안전 인증인 UL 공인시험인 'ESS 열 폭주 화재전이 안전성 시험'을 무사히 통과해 화재 관련 표준도 충족했다고 합니다.

삼성SDI는 지난해 4분기부터 테슬라에 ESS 배터리 공급을 진행 중이며 21년 1분기 ESS 설치량은 445MWh로 전년대비 71% 증가한 상태입니다.

 

재생에너지는 앞으로의 환경 변화를 보더라도 필수 불가결한 요소입니다. 이에 발생된 전기의 보관을 위해서 ESS 또한 없어서는 안되는 존재입니다. 다만 리튬이온배터리의 위험성은 간과해서는 안되겠습니다.

 

그러나 언제나 실패 속에서 길을 찾아 왔듯이 그동안의 화재사건을 통해서 다양한 안전장치와 기술들이 개선되었고, 표준이나 규제 또한 명확해 진 만큼 앞으로 ESS 사업의 성장속도는 높아질 것으로 기대합니다.