ESS 충전잔량 제한, 3배수 배터리 용량 권고 개선 요구돼
  • 박관희 기자
  • 승인 2018.09.09 17:30
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최근 빈번하게 발생한 ESS 화재가 렉(Rack)에 장착된 배터리 모듈의 전기적 발열과 배터리제어시스템 오류로 발생한 것으로 나타났으며, 이에 따른 ESS 충전잔량을 70%로 제한하라는 권고가 막대한 전력손실로 이어질 것이라는 문제가 제기됐다.

리튬배터리 안전성에 대한 철저한 실태조사 필요

[인더스트리뉴스 박관희 기자] 최근 ESS 화재사고 보고가 잇따르고 있는 가운데, 향후 5년간 ESS를 70%까지만 사용할 경우, 3조1,000억원 이상의 손실비용이 발생할 수 있다는 의견이 제기됐다. 따라서 화재 사고에 대한 명확한 실태조사가 요구되고, 이를 통해 합리적인 ESS 충전잔량 기준 마련과 전력손실을 막아야 한다는 주장이 설득력을 얻고 있다.

김규환 의원은 ESS 화재 사고에 대한 명확한 실태조사가 요구되고, 이를 통해 합리적인 ESS 충전잔량 기준 마련과 전력손실을 막아야 한다고 주장했다. [사진= dreamstime]
김규환 의원은 ESS 화재 사고에 대한 명확한 실태조사가 요구되고, 이를 통해 합리적인 ESS 충전잔량 기준 마련과 전력손실을 막아야 한다고 주장했다. [사진= dreamstime]

국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 김규환 의원이 한국전력공사로부터 제출받은 국립과학수사연구원(이하 국과수)의 안전감정서에 따르면, 작년 8월 발생한 고창실증시험장 화재는 렉(Rack)에 장착된 배터리 모듈의 전기적 발열에 의해 발화가 시작됐고, 배터리제어시스템(이하 BMS)은 전원이 꺼져 있어 작동되지 않은 것으로 확인됐다.

국과수는 수사 자료를 바탕으로 화재당시 컨테이너에는 분전반(AC) 주 차단기가 꺼짐으로 되어 있었다고 확인했다. 이는 분전반(DC)에 전원이 인가되지 않았다는 것을 의미한다. 당시 배터리 모듈은 신제품으로 30% 정도만 충전되어 있었던 점을 감안하면, 고밀도 에너지원인 리튬배터리의 ‘전기적 발열’이 화재발생의 주된 원인이라는 분석이다.

실제로 국과수가 화재 설비를 검사한 결과, 분전반(AC)의 주 차단기는 ‘꺼짐’이고, 현장자료 등을 고려할 때, 렉(Rack)의 배터리 모듈 외에는 전원이 인가된 설비는 없었다고 밝혔다. 장착된 배터리 모듈은 버스바(Bus Bar)와 모듈 측면에서 불특정 다수의 전기적 발열 현상이 식별되고, 해당 부위를 중심으로 연소가 확대된 특이점이 있는 것으로 나타났다.

BMS 시스템 화재발생 진행경과 [자료=한국전력공사, 김규환 의원실 재구성]
BMS 시스템 화재발생 진행경과 [자료=한국전력공사, 김규환 의원실 재구성]

김규환 의원은 “배터리 모듈에서 전기적 발열이 발생했다는 것은 배터리 취급상의 문제, 자체결함 등의 다양한 요인일 수 있다”고 말하며, “리튬배터리 안전성에 대한 철저한 실태조사가 필요하다”고 강조했다.

경산변전소의 경우 BMS에 문제가 있는 것으로 나타났다. 관련해 한전은 제품 설계상의 문제를 지적했는데, 메인 부스와 제어케이블간 절연 이격거리 근접문제, 케이블 고정미비, DC전압 변성없이 BMS 보드에 직접인가에 문제가 있다고 밝혔다. 한전은 이로 인해 BMS시스템 박스의 절연열화 발생과 절연파괴 가능성을 지적했다.

김 의원은 “전기설비는 년도마다 생산되는 모양, 성질, 부품단가, 설계구조, 모든 것이 달라질 수 있다”고 말하며, “ESS를 도입할시 설계방식이 모두 다를 수 있는데, 정부는 이에 대한 안전검증 조차하지 않아 사고가 발생했다”고 설명했다.

김 의원의 지적은 특정 년도에 생산된 BMS가 문제를 발생할 수 있다는 것을 말한다. 실제로 한전은 경산변전소 ESS와 같은 BMS(2015년 설계방식)를 조사한 것으로 드러났다. 다만 조사 건수가 2건으로 제한됐고, 따라서 산업부가 도입한 1,008개소의 BMS시스템 오류와 구조, 리튬배터리 발열 문제점 등을 밝히는 전면 실태조사가 필요하다는 주장이다.

지난 7월 배터리 공급업체인 S사는 ESS 화재로 인한 SOC(충전잔량) 운영조건을 70% 이내로 감축하라는 공문을 발송했다. 고밀도에너지원인 리튬배터리의 취약점을 인정한 것으로 해석할 수 있고, 이로 말미암아 충전잔량 감축과 30%의 전력손실이 발생하고 있는 것이다.

ESS 70% 운영감축시 전력손실 발생비용 [자료=국회입법조사처, 김규환 의원실 재구성]
ESS 70% 운영감축시 전력손실 발생비용 [자료=국회입법조사처, 김규환 의원실 재구성]

김 의원은 만약 앞으로 5년간 ESS를 70%까지만 사용할 경우, 3조1,000억원 이상의 손실비용이 발생할 수 있다”고 경고했고, “실제로 당분간 이상고온의 개연성, 배터리 자체결함, BMS오류 등의 사고원인이 명확하게 밝혀지지 않으면 충전잔량 70%의 운영조건을 바꾸기는 쉽지 않을 것이다”고 우려했다.

이어 김 의원은, “배터리 모듈 내부에서 단일 셀이 열 폭주가 발생하면 인접 셀에 열이 전달되어 주위의 셀 또한 열 폭주가 발생하는 연쇄반응이 일어나게 된다”고 말하며, “산업부는 ESS보급에만 몰두할 것이 아니라, 리튬배터리 안전성, BMS오류 등의 문제를 철저히 검증해 화재사고를 사전에 막아야 한다”고 강조했다.

한편, ESS 구축시 2배수 이상으로 설치되고 있는 배터리 용량도 과하다는 지적이 나오고 있다. 발전업계 관계자는 “제조사의 가이드라인을 따라 배터리가 3배수 이상 과하게 설치되고 있다”면서, “배터리에 대한 실태조사를 통해 적정 수준의 그리고 배터리 효율을 최대한 극대화해 사업자에 과하게 부과되고 있는 부담을 완화해야 할 것이다”고 말했다.

이어 그는 “제조사의 지침을 일방적으로 따르면 제도 개선이 어려운 만큼 실태조사 간 정부차원의 가이드라인이 제시되길 바란다”고 밝혔다.


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