Off-가스 검출시스템 및 배터리 CMS로 ESS 운용 건전성 확보 나서

[인더스트리뉴스 이건오 기자] 2010년에 설립된 티팩토리는 2015년부터 대용량 ESS 낙뢰방전 보호 및 감지시스템을 연구해 왔으며, 2017년 ‘MW급 ESS의 신뢰성, 안전성 향상기술 및 현장 평가기술 개발’이라는 주제의 산업부 연구과제를 받아 에너기기술평가원 평가로 수행하고 하고 있다. 현재 국내 유일의 ESS 화재 관련 연구과제로 업계의 관심을 모으고 있으며, 전기적-화학적-소방적 관점 통합적 접근을 통해 ESS 화재에 대응하는 비즈니스 모델도 제시하고 있다.

임직원의 50%가 연구 인력인 티팩티리는 무선통신망을 구성하고 있는 기지국에 전원솔루션, 피뢰 및 접지 솔루션, RF솔루션을 제공하고 있으며, SPD(서지 보호기기), 자동복구형 누전차단기, 전력품질 관리기기가 포함된 스마트 큐비클(Smart Cubicle)을 제공하고 있다.

2014년부터 ESS를 개발해 갤러리아 백화점, 제주 실증단지, KT국사에 설치 운영하고 있으며, ‘배터리 CMS(Battery Condition Monitoring System)’ 솔루션 등 ESS 화재에 대응하기 위한 티팩토리 만의 사업 전략을 준비하고 있다. 특히, ESS 화재에 대해 전기적-화학적-소방적 관점의 통합적 접근을 위한 조사를 하던 중 미국 넥서리스 사와 연결돼 획기적인 솔루션을 국내에 독점 공급할 수 있게 됐다.

2008년 미국 해군 잠수함에서 발생한 1MWh 규모의 리튬이온배터리 화재 사건에 대해 예방 솔루션 개발을 이어온 넥서리스는 미국 정부의 자금 지원으로 9년 동안 화재원인 및 예방 솔루션을 연구해 ‘Off-가스 모니터링 시스템’을 개발했다. 2018년 상반기에 상업화에 성공했다.

티팩토리가 최근 집중하고 있는 분야와 성과는?

국내에 많은 ESS 연구과제가 있었으나 ESS 화재와 관계되는 안전성 관련 연구과제는 티팩토리가 수행하고 있는 연구과제가 유일하다. 이 연구과제는 2020년 완료 예정인데, 배터리 CMS로 접지지원 감시, 랙간 전위차 감시, EMI/EMC 대응, 제어전원의 이중화, 필터 솔루션 등을 포함하고 있으며, 모두 전기적 관점에서 문제를 정의하고 해결하고자 하는 솔루션이다. 현재 프로토 타입을 개발해 티팩토리 현장에서 테스트하고 있다.

그러나 현재 ESS 화재 문제를 해결하기엔 CMS 투입 시기도 적절하지 않고, 부족한 점이 있기에 화학적 관점에서 문제를 정의하고 해결하고자 하는 Off-가스 검출에 의한 ESS 화재 예방 솔루션을 확보해 배터리 CMS와의 결합을 추진할 예정이다.

배터리에 전기적, 열적, 기계적 스트레스가 가해져 배터리 셀을 구성하는 전해질의 온도가 상승하면서 압력이 증가해 가스가 ‘픽’ 하고 새어나오는 벤트(Vent)가 발생한다. 이때 새어 나오는 가스를 Off-가스라고 하는데, ‘Off-가스 모니터링 시스템’은 이를 조기에 검출해 배터리 셀을 전원 및 부하 분리하면 열폭주를 회피할 수 있게 돼 화재를 회피할 수 있도록 하는 시스템이다. 티팩토리는 배터리 화재 문제를 해결하는데 전력투구 할 것이다.

티팩토리가 주력하고 있는 ESS 솔루션의 특징과 장점은?

ESS의 화재를 예방하기 위한 Off-가스 검출시스템과 배터리 및 BMS의 운용 환경 건전성을 확보하기 위한 배터리 CMS를 한국의 ESS 사용 고객의 실정에 맞게 최적화할 것이다. 또한, 소방 설비와의 연동을 통해 적절한 장소, 적절한 시각에 소화시스템을 가동해 ESS 화재의 초기에 검출 및 진압을 지원할 수 있는 테크니컬한 소화시스템을 개발하고자 한다. ESS 화재를 극복하지 못하면 중소기업에게 있어 ESS는 그림의 떡이 될 가능성이 크다. 티팩토리는 ESS 화재를 사전에 예방하고, 화재 발생 시에는 이를 조기에 검출 진압하는 가장 안전한 ESS를 공급하고자 한다. 그것이 우리가 가야할 길이라 생각하고 있다.

ESS 시장 확대를 위한 전략과 주목하고 있는 비즈니스 경쟁력은?

현재의 ESS 화재 문제를 극복하지 못하면 동북아 슈퍼그리드, 신재생에너지원 확대를 통한 온실가스 저감, 에너지효율화 사업, EMS 사업, DR 사업 등도 진행하기 어렵다. ESS는 금융의 종합통장 같은 기능을 한다. 다양한 파생상품이 이 종합통장과 연결돼 있다. 종합통장의 계좌가 동결되면 모든 것이 정지돼 어려움을 겪듯이 ESS 화재는 필히 극복해야 할 요소다.

티팩토리는 1,400여개 현장에 설치돼 있는 ESS의 안전성 확보를 위한 ‘Off-가스 검출에 의한 ESS 화재예방 솔루션’을 우선 공급하고, 국책 과제로 개발 중인 배터리 CMS를 조기 상용화해 공급하고자 한다. 이로써 ESS 화재에 대한 고객의 불안감을 해소하는데 주력하고, 신규 ESS 프로젝트에는 기술적인 소화시스템을 적용할 수 있도록 ESS 랙 및 모듈 업체와 적극 협력해 나갈 계획이다. 물론 현재 진행 중인 ESS 관련 KS 제정 작업, 설치기준 정립 등에도 적극 참여해 많은 사용자들의 고민을 덜 수 있도록 하겠다.

ESS 시장의 주요 이슈 및 현황에 대한 의견은?

경제성보다 안전이 우선돼야 한다. ESS 화재 문제를 조기에 극복하고 대안을 마련한 상태에서 추가 비용의 상승을 검토하고, 이 비용을 상쇄하기 위한 정책적 대안을 생각해야 한다. 또한, ESS 사업에 종사하고 있는 다양한 기술과 이해관계자가 터놓고 이야기할 수 있는 장이 마련돼야 한다. 전기전자와 화학이 만나고 소방시스템 전문가가 하나의 이슈에 집중해 답안을 찾아가는 의미 있는 과정을 기대한다.

ESS 시장 확대를 위해 개선되거나 바뀌어야 할 부분이 있다면?

BMS에 대한 접근 권한이 보장돼야 한다. Off-가스가 검출되고 이 정보와 연계해 배터리 파트가 셧 다운되면 이 상황이 사용자에게 자동 통보될 수 있어야 한다. 이후 사용자는 BMS 데이터에 접근해 Off-가스가 발생한 랙의 각 모듈별 BMS 데이터를 조회하고 전압, 온도 등의 의미 있는 변화를 통해 이상이 발생한 모듈을 골라낼 수 있어야 한다. 더불어 이러한 BMS 데이터는 블랙박스와 같이 화재의 원인을 파악하는 데 결정적 도움을 주는 도구로서 활용될 수 있어야 한다.

향후 사업 계획 및 목표가 있다면?

소방관련 전문가, 화재보험협회 전문가들을 대상으로 한 교육을 강화해 ESS 화재 예방에 대한 이해의 폭을 넓히고자 한다. 이로써 ESS화재는 제압할 수 있다는 믿음을 주고자 한다. 랙별·모듈별 소화약제가 투입될 수 있도록 설계하는 것을 비롯해 off-가스 검출에 의해 화재 가능성이 큰 랙 또는 모듈을 찾아내고, 능동적 연기감지 센서의 동작에 의해 소화약제가 투입되는 시각을 결정해 주면 ESS 화재 조기 진압이 가능함을 알고자 한다.

DNV-GL에서 권고하고 있는 Redundancy 시스템 개념의 off-가스 검출시스템과 테크니컬 소화시스템을 널리 소개해 한국의 ESS 산업이 경쟁 우위에 설 수 있도록 기여할 것이다. 더불어 이러한 과정을 통해 기술 중심의 지속적 성장을 지향하는 Technology Factory로 계속해서 나아가겠다.

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