㈜이에스엔, 전기 자동차 리튬이온 배터리 화재 진화 소화장치 솔루션... > IT/과학기사 | natenews rank

전 세계적으로 친환경 정책의 확산과 함께 리튬이온 배터리 시장이 급성장하고 있다. 이러한 성장세는 배터리 화재의 빈도 증가라는 도전을 안겨주었는데, 이는 특히 수초 내에 최대 1000℃ 이상의 온도에 도달하는 리튬이온 배터리에서 두드러진다. 이러한 화재는 전통적인 소화 방법으로는 제어가 어려워, 소방 당국은 주로 화재 확산 방지에 집중하고 있으며, 전세계가 주목하고 있다.

또한, ‘네이처’ 수록된 해외 연구논문의 리튬배터리 화재실험 결과를 보면, 시험에 동원된 7가지 상업용 셀은 제조사와 형태, 핵심소재를 불문하고 가열하자 배터리용량Wh당 20~200mg의 불산을 생성했다.

제조사는 물론 소재도 코발트, 인산철, 니켈코발트알루미늄NCA 등으로 다르고 셀 형태도 원통형과 파우치형, 각형 등으로 다양했으나 유형과 충전율SOC에 따라 배출총량과 방출속도가 달랐을 뿐 화재 시 다량의 불산을 내뿜기는 마찬가지였다.


불산은 한두 모금만 연기를 마셔도 즉각 사망에 이를 수 있는 맹독성 물질이다. 리튬배터리 전해질로 사용되는 육불화인산리튬LIPF6이 공기 중의 물 등을 만날 때 만들어진다. 미국 산업안전보건연구원의 유해물질 노출기준값IDLH, 즉각적인 생명위험은 ㎥당 0.025g30ppm.

실험결과대로라면 화재 시 100kWh 배터리를 장착한 전기차는 200만~2000만mg2~20kg, 1MWh ESS는 2000만~2억mg20~200kg에 달하는 막대한 양의 불산을 방출하는 셈이다. 이는 위험기준의 80만배전기차에서 최대 800만배ESS를 초과하는 양이다.

이는 2차 오염확산으로 리튬이온배터리 진화시 사용하는 10만리터 물에 불산이 함유되어 인근지역이나 식수원 오염으로 우리의 실생활에 많은 피해가 예상 되고 있다.

이에스엔ESN은 환경과 안전의 문제인 2마리 토끼를 잡기위해서 특별한 솔루션을 개발했다. 이 솔루션은 고온의 배터리를 신속하게 진화화 냉각으로 열폭주와 재발화를 위험을 줄이면서 화재를 효과적으로 진압했다. 현재 이 솔루션은 리튬이온 배터리를 대상으로 한 열폭주를 차단하는데 큰 성공을 거두고 있으며, “재한국건설생활환경시험연구원KCL에서 실시한 실험에서도 우수한 성능을 인증 받았다.

ESN의 기술은 전기자동차 및 에너지 저장 시스템ESS에 특화된 소화장치 형태로도 개발되었다. 이 소화장치들은 배터리 팩이나 모듈에 직접 연결되어 자동으로 화재를 감지하고 개발된 솔루션을 화재가 발생한 전기자동차 팩이나, ESS의 모듈에 직접 분사하는 시스템으로, 초기 화재 대응에 큰 도움이 될 수 있으며, 이 개발된 솔루션은 1350℃에 달하는 배터리셀의 온도를 단시간 내에 20℃까지 급격히 낮춤으로써 재발화 없이 화재 진압이 가능하다.

김병복 ESN 의장은 리튬배터리 화재발생시 “우리의 재산, 우리의 동료에 피해가 발생해도 지금은아무것도 할수 없다”는 것에 매우 안타까움과 “국민의 생명과 재산을 보호하기 위한” 방안을 고민중에 리튬배터리 화재 발생시 초기 진화가 가능한 솔루션과 누구나가 사용가능한 시스템개발에 목표로 개발하였으며, “우리의 리튬배터리 진화 솔루션은 이미 시장에 나와 있는 제품들보다 우수한 성능을 입증했다“며 “재한국건설생활환경시험연구원KCL로부터 ‘인접 셀로 열전이 없음’의 성적서를 받았으며, 환경오염도 거의 일으키지 않는 친환경적인 솔루션”이라고 강조했다.

리튬배터리 전용 소화장치는 리튬 배터리에 최적화되어 설계되었으며, 특히, 전기자동차는 배터리 팩이 자동차 하부에 완전 밀봉으로 화재 발생시 차량외부에서는 진화가 어려워 타공 드릴을 통해 배터리 팩에 직접 솔루션을 분사할 수 있는 기능을 갖추게 되어 화재 예상 장소에 선제적으로 비치후 화재 발생시 초기진화에 사용한다면, 화재 확산방지와 골든타임을 확보하여 인명과 재산피해를 줄이고, 출동한 소방관도 손쉽게 화재진화가 가능하리라 본다.

또한, 화재 발생시 대형화재와 경제적 손실을 주는 ESS 화재에 대비하여, 자동 소화 장치를 배터리 모듈단위로 직접 연결된 디렉셔널 벤트를 통해 개발한 솔루션을 직접 분사하며, 실시간 화재 탐지 센서와 함께 작동하여 화재를 신속히 진압하여 대형화재로부터 예방이 가능하다.

김병복 ESN 의장은 “우리가 사용하는 솔루션은 한국소방산업기술원KFI 형식 인증과 출하시 품질관리 인증KC을 받았다”고 밝혔다. 또한, 이 제품들은 환경오염을 최소화하면서도 화재 진압 성능을 극대화하는 것을 목표로 한다. 이러한 혁신적인 솔루션은 리튬이온 배터리의 안전성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라, 전기자동차 및 에너지 저장 시스템의 화재 위험에 대응하는 데 있어 새로운 기준을 제시하고 있다. ESN의 기술은 앞으로도 지속적인 연구와 개발을 통해 ‘국민의 생명과 안전 지킴이’ 역할을 위해 더욱 발전될 것으로 기대된다”고 말했다.

강석봉 기자 ksb@kyunghyang.com

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