[ESS 기획③]끝나지 않은 ESS 화재전쟁…대책 어디까지 왔나

[아이뉴스24 이시은 기자] 지난 2017년 8월 전북 고창에서 풍력발전 ESS(에너지저장시스템)에서 화재 사고가 발생하면서 안전성 논란이 시작됐다. 산업통상자원부와 소방청에 따르면 지난 2017년 8월부터 2021년 12월까지 ESS 화재는 32건, 약 466억원의 재산 피해가 발생했다.

산업부는 민간합동 조사위원회가 꾸려 전수조사에 나섰지만, 현재까지도 ESS 화재의 원인은 명확히 규명되지 않고 있다. 한국산학기술학회가 분석한 2022년까지의 ESS 화재 사건 34건 중 원인 불명 건수는 22건에 달한다.

화재는 특정한 문제보다는 △전기적 충격에 의한 보호 체계 미흡 △ESS배터리의 단위 셀 결함 △ESS 운영·관리를 위한 통합체계 미흡 등 복합적인 원인이 맞물려 일어나는 것으로 분석된다. 또 ESS 화재는 초기 진압 실패시 화재가 전소까지 이어지는 특성이 있어, 초기 진압 체계를 마련하는 것이 중요하다.

이에 따라 산업부는 지난 2019년 발표한 안전강화 대책을 비롯해 지속인 안전 인프라 구축에 나서고 있다. 작년 10월 발표한 ESS 산업 발전 전략에서도 △안전관리제도 개선 △안전관리 인프라 구축‧활용 △실시간 ESS 안전관리 강화를 추진하겠다고 밝혔다.

작년 9월부터는 대용량 이차전지 화재안전성 검증센터가 본격 가동됐다. 검증센터는 국비 288억원, 민간 410억원 총 689억원을 투입해 강원도 삼척시 소방방재산업특구 내 마련됐다. 30MW급 시험 설비의 경우 전기차 4대(대당 약 7MW) 화재시험 가능한 규모다.

센터는 △대용량 이차전지 제품개발 시험·사업화 등 전 주기 기술지원 △화재 사고 발생 시 원인분석·위해도 실증시험 △화재진압을 위한 대형소화설비 성능평가 등을 수행한다. 또 국제공인 시험기관으로 수출 시험을 진행할 수 있다.

아울러 신재생 연계 ESS 안전성 평가센터도 설립도 추진 중이다. ESS와 PCS(전력변환장치), 보호장치 등을 한꺼번에 포괄하는 시스템 단위의 복합적인 안전 검증 체계를 구축한다는 계획이다. 기존에는 제품 단위로만 안전성을 검증해 통합적인 분석 체계가 마련되지 못했다. 평가센터는 전체 부지면적 1만6654㎥에 지상 4층 규모다.

센터에는 설비 시험 공간을 비롯해 △연구·교육시설 △ESS △태양광 △연료전지 등 주요 신재생 에너지별 실증설비가 함께 들어선다. 4개년 사업 마지막 연차인 오는 2025년에는 디지털트윈 기반의 ESS 원격 진단 기술과 안전기준을 개발될 예정이다.

업계 관계자는 "ESS 화재 사고 역시 자동차 사고처럼 불가피한 외부 충격들로 인한 것으로, 기술·법제상으로 이를 최소화하기 위한 기술을 개발 중"이라며 "지금까지 화재가 난 사례와 원인을 분석해 미연에 방지하는 안전 기준을 더 강화해 나가고 있다"고 말했다.

기업 측면에서의 ESS 안전성 강화 노력도 지속되고 있다. 작년 5월 산업부와 전기안전공사, 배터리 3사(LG엔솔·삼성SDI· SK온)는 안전관리 체계를 공동으로 마련하는 안전협약을 체결한 바 있다.

LG에너지솔루션(당시 LG화학) 역시 지난 2020년 화재 사고 발생 후 ESS용 배터리 전량 교체하고, 확산 방지를 위한 특수 소화 시스템 적용하는 등의 안전대책을 내놨다. LG에너지솔루션의 소화 시스템(주수 시스템)은 배터리 랙 상단에 설치된 연기 감지기를 통해 화재가 감지되면 해당 모듈에 물을 주입해 진압한다.

회사 관계자는 "현재 모든 ESS 시설에 특수 소화 시스템이 적용돼 있다"며 "신규 시스템과 제품을 지속적으로 개발해 적용할 것"이라고 말했다. 또 "배터리와 EMS(모니터링) 시스템 개발을 통해 ESS 시스템 안전성을 강화하고 있다"고 덧붙였다.

삼성SDI는 2019년 이후 안전 대책의 일환으로 자체 기술로 개발한 소화시스템을 도입했다. ESS 시스템 내에 첨단 약품과 신개념 열확산 차단재를 적용해 특정 셀이 발화해도 바로 소화할 수 있어 인근 셀로 화재가 확산하는 것을 막을 수 있다.

SK온은 연면적 3392㎡(약 1026평) 규모의 자체 평가센터를 설립해 ESS를 포함한 배터리 안전성 검증 역량을 강화했다. 작년 7월 설립된 SK온 배터리 안전성 평가센터는 △다양한 안전성 검증 시험 △컴퓨터 단층촬영(CT)장비를 활용해 배터리 상태나 발화 원인 등을 파악하는 비파괴분석 △배터리 해체를 통한 구조 분석 등이 가능하다. 전기차 배터리 셀·모듈·팩과 에너지 저장장치 랙 등을 대상으로 시나리오 별 안전성 시험을 수행할 수 있다.