[인더스트리뉴스 이건오 기자] 최근 ESS 산업에서 가장 큰 이슈는 단연 ‘화재’였다. 단기간에 급성장하며 글로벌 시장을 선도하던 국내 ESS 산업은 유독 우리나라에서만 발생하고 있는 화재에 몸살을 앓았다. 그러나 최근 리튬이온배터리를 기반으로 한 해외 ESS 현장에서 화재가 발생함에 따라 ‘화재’는 국내 이슈를 넘어 미래 에너지산업의 발전을 위한 공통 숙제가 됐다.

잇따른 ESS 화재에 대응해 다양한 솔루션을 내던 우리나라는 그간 선제적인 입장에 있었으나, 최근 리튬이온배터리를 적용한 ESS 화재와 관련해 해외 연구기관들의 오랜 연구 결과물들이 소개되면서 새로운 관점의 접근이 가능해졌다.

국내 기업인 티팩토리는 대용량 ESS 낙뢰방전 보호 및 감지시스템 연구를 시작해 에너지기술평가원 연구과제로 ‘MW급 ESS의 신뢰성, 안전성 향상기술 및 현장 평가기술 개발’ 과제를 수주해 주관기업의 역할을 하고 있다. 더불어 리튬이온배터리 화재 발생 메커니즘을 화학적으로 접근한 해외기업과의 협업을 통해 국내에 새로운 관점의 솔루션을 소개하고 있다.

화재 진압이 아닌 화재 예방에 초점을 맞춘 솔루션이 필요하다고 언급한 티팩토리 이주광 전무는 “ESS 화재 발생 이후, 소방시스템 등으로 화재를 잘 진압했더라도 억 단위로 들어간 ESS 설비들은 이미 사용할 수 없게 되고 사용전검사 및 시공 등 복구 전까지 발전도 어려워 피해 규모는 생각보다 크다”며, “티팩토리는 ESS 화재가 발생하기 전 PCS, 배터리룸 차단기에서 전원을 자동으로 내려 문제 발생 배터리만 AS 할 수 있도록 지원한다”고 설명했다.

티팩토리가 집중하고 있는 ESS 솔루션은 무엇인가?

미 해군의 개발요청에 의해 넥서리스(Nexceris)사가 10여년 만에 상용화에 성공한 ‘Off-가스 검출에 의한 ESS 화재 예방 솔루션’을 ESS 화재 예방 및 안전 확보 차원에서 보급하고자 한다.

국내 현장 28건의 ESS 화재 사고를 비롯해 미국 애리조나 변전소의 ESS 화재 사고 및 노르웨이 e-페리의 화재 폭발 사고에서 알 수 있듯이 ESS 화재는 이제 폭발성 가스에 의한 폭발위험 및 화재 진압에 초점이 맞춰져 있다.

2019년 11월에 발간된 DNV-GL의 보고서(Technical Reference for Li-ion Battery Explosion Risk and Fire Suppression)에 의하면 4,000Ah 이상의 배터리가 화재에 개입하면(63Ah 셀 64개, LG화학 모듈 2개 정도), 급속배기(Ventilation) 시스템을 설치하더라도 폭발을 막을 수 없다고 한다.

결국, 화재 징후를 조기에 감지하고 문제가 있는 배터리 셀을 열폭주 발생 이전에 분리해 화재를 예방하는 것이 최선의 방책임을 설명하고 있다. 티팩토리가 소개하는 새로운 솔루션이 바로 이러한 관점의 연장선에 있는 것이다.

화재 안정성을 위한 솔루션에 대해 조금 더 설명한다면?

전기자동차에 사용하던 배터리를 ESS 용도로 활용하는 배터리 Re-Use 케이스를 생각해보면, 어떤 경우에라도 배터리를 안전하게 보관하는 장소가 필요하다. 이때 배터리는 전기적 연결이 되지 않은 상태로 보관되는데 이러한 경우에도 화재가 발생할 가능성이 있다. BMS도 연계되지 않아 전기적인 어떤 정보도 제공되지 않는다.

이러한 경우, 적정 간격으로 Off-가스 센서를 설치하고, 배기 시스템과 연계해 운전하면 화재를 막을 수 있다. 즉, BMS가 없는 경우나 BMS가 정상적으로 작동되지 않는 최악의 경우에도 화재를 예방할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. 특히, 안전이 중요한 선박시스템에서는 이러한 이중화 개념의 안전장치를 요구하고 있다.

국내에 적용된 티팩토리 ESS 제품 및 솔루션이 있나?

현재 포천 창수면 태양광발전소, 청주 폴리텍, 충북테크노파크, 인천 간석 홈플러스, 공주 OCI 공장, 한전 고창 시험센터, 한전 서안성 변전소 등에 시범 적용하고 있으며, 국내 대형 EPC를 통해 해외프로젝트에 적극적 적용을 검토하고 있다.

REC 하락, 화재 등 침체된 ESS 시장에 대한 의견은?

전 세계에서 단기간에 28건의 ESS 화재를 경험한 사례는 전무후무할 것이다. 부정적으로 인식할 수도 있지만, 이러한 경험은 우리가 문제해결을 위해 어떤 태도를 취하느냐에 따라 다른 결과를 가져올 것이다. 전문영역 간의 경계를 허물고 문제해결에 적극적으로 나선다면 코로나 바이러스에 적극 대응했던 대한민국의 사례를 만들어 낼 수 있을 것이나, 감추고 계속 피하고자 하면 일본의 사례를 따라갈 가능성이 매우 크다고 생각한다.

이제라도 전기, 화학, 소방 간의 경계를 넘어 데이터를 놓고 진지하게 논의해서 문제를 풀어가야 한다. 다른 나라는 이미 전문영역, 국가, 업종 간의 경계를 허물고 2년간의 공동 연구를 통해 유의미한 결과를 내놓고 있다. 수입 제품이라도 ESS 화재 예방에 도움이 된다면 적극 도입해야 한다. 국산화가 모두 정답인 것은 아니다. 우선 시장을 살리고 봐야 한다. 지금 ESS 시장은 고사 일보 직전이다.

향후 국내 ESS 시장에 대한 전망은?

국가적 에너지전환 정책에 따라 ESS의 수요는 지속될 것이고, 전기차용으로 사용되던 배터리의 Re-Use에 의한 수요 또한 급증할 것이다. 또한, 산업 전 분야에서 백업전원 확보 및 탄소발자국 등 탄소저감 목적의 ESS 활용은 필수적이다.

문제는 리튬전지가 갖는 가스폭발 위험성, 화재 발생 시의 소화 문제를 어떻게 해결할 수 있는가에 달려있다. 이것을 해결하지 않고는 빌딩 내 설치에 제약이 따른다. 테슬라(Tesla)와 같은 기술 선도적 업체가 현재의 기술적 위험 요인을 모두 해결해 시장에 진입하는 경우, 그 위력은 상당할 것으로 보고 있으며 국내 ESS 업계에는 돌이킬 수 없는 어려움을 맞이하게 될 것으로 전망된다.

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