전력시장에 뜬 BTS…"ESS 화재 원천차단"

LS일렉트릭 BTS 온도 모니터링 시스템. /사진제공=LS일렉트릭

LS ELECTRIC(일렉트릭)이 광(光) 기술을 활용해 배터리 셀 단위까지 실시간으로 온도를 측정하고 일정 수준 이상 과열될 경우 ESS(에너지저장장치) 가동을 중단시키는 BTS(배터리 온도 감지, Battery Temperature Sensing) 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. ESS 화재의 원인 가운데 하나인 배터리 과열 현상을 예방할 수 있는 솔루션을 평가된다.


ESS 배터리 제조사도 온도 정보를 제공하지만 통신방식과 온도 외 대량의 배터리 정보 통합운용 방식 때문에 세부적인 온도 정보만 활용하기가 어렵다. 특히 완성품 단계인 랙(Rack) 수준에서 온도를 측정하는 데다 일정 온도 이상 넘어설 경우 랙과 모듈이 손상돼 과열 원인을 명확히 파악하는 데 한계가 있다.

LS일렉트릭이 개발한 BTS는 모듈을 구성하는 셀 단위에서 온도를 측정하기 위해 전기·전자기기에 간섭이 발생하지 않도록 특수 설계된 광섬유를 삽입, 30㎝ 간격으로 온도를 측정해 과열 구간을 더 정밀하고 빠르게 점검할 수 있다.

ESS 화재와 관련한 일련의 연구에 따르면 리튬이온 배터리는 대체로 40℃를 기점으로 성능에 문제가 생기기 시작해 60℃를 넘어서면 부풀어오르다가 150℃ 이상부터 가스가 발생해 이 상태가 30분 이상 지속될 경우 발화한다.

배터리는 부풀어오름 단계에 진입하면 이미 기계적으로 손상돼 재사용할 수 없기 때문에 화재가 발생하지 않더라도 교체해야 한다.

BTS가 적용된 LS일렉트릭 청주스마트공장 ESS스테이션. /사진제공=LS일렉트릭

LS일렉트릭의 BTS는 배터리가 정상적으로 작동하는 최적의 설정온도인 실온 25℃를 기준으로 모니터링을 시작하고 이상징후를 보이는 40℃ 직전부터 '알람', '위험' 경고를 한 뒤 운영시스템 강제 정지시켜 과열로 인한 화재는 물론 배터리 모듈과 셀 손상을 예방한다.

배터리 모듈의 3차원적 온도 분포를 통해 실제 과열 지점을 정확히 파악하고 셀 교체만으로 재과열을 막을 수 있어 설비교체 부담이 현저히 줄어드는 것도 장점이다.

LS일렉트릭은 BTS가 ESS 효율 개선에도 도움이 될 것으로 기대한다. LS일렉트릭 관계자는 "배터리 과충·방전에 따른 온도상승이 ESS 화재 원인 중 하나로 꼽히면서 정부가 배터리 출력을 80% 이하로 제한할 것을 권장했지만 BTS를 설치할 경우 특정 지점의 과열 여부를 곧바로 탐지할 수 있어 예전과 같이 90% 수준의 출력으로 가동할 수 있을 것"이라고 말했다.

BTS는 광 섬유를 삽입해 통신으로 연결하기 때문에 설치가 간편해 신규 프로젝트는 물론 현재 가동 중인 ESS에도 적용할 수 있다.

LS일렉트릭은 지난 7월 BTS를 자사 청주사업장 ESS에 설치해 실증 운용 중이다. 이달 중순 BTS 설치 현장에 한국전력공사, 한전KPS, 한전KDN, 에너지공단 관계자들을 초청해 해당 기술과 실제 운영결과를 설명하는 세미나를 개최했다.

LS일렉트릭 관계자는 "LS일렉트릭이 수주한 ESS 사이트는 현재까지 한번도 화재가 발생한 적이 없지만 최근 전국 곳곳에서 잇단 사고로 ESS 시장이 위축되고 있어 솔루션을 개발한 것"이라며 "ESS 시장이 활성화될 수 있는 계기가 되기 바란다"고 말했다.