LS일렉트릭, ESS 배터리온도감지시스템 개발…과열 시 가동 중단

셀 단위까지 실시간으로 온도 측정…모듈·셀 손상도 예방

LS일렉트릭(구 LS산전)은 에너지저장장치(ESS) 배터리가 일정 온도 이상으로 과열되면 가동을 멈춰 안전을 확보하는 배터리온도감지시스템(BTS, Battery Temperature Sensing)을 개발했다고 28일 밝혔다.

이 시스템은 배터리 셀(Cell) 단위까지 실시간으로 온도를 측정한다. 전기·전자 기기에 간섭이 발생하지 않도록 특수 설계된 광섬유가 30센티미터(cm) 간격으로 온도를 측정해 과열 구간을 정밀하고 빠르게 관리할 수 있다.

리튬이온 배터리는 대체로 40도(℃)를 기점으로 성능에 문제가 생기기 시작해 60℃를 넘어서면 부풀어오른다. 150℃ 이상부터 가스가 발생, 이 상태가 30분 이상 지속되면 발화한다. 만약 배터리가 부풀기 시작하면 이후엔 재사용이 불가능하다.

LS일렉트릭 ESS 배터리 온도 모니터링 시스템. 사진=LS일렉트릭

LS일렉트릭이 개발한 BTS는 배터리가 정상적으로 작동하는 최적의 설정온도인 25℃를 기준으로 모니터링을 시작한다. 이상 징후를 보이는 40℃ 직전부터 '알람', '위험' 경고를 한 뒤 운영시스템을 강제로 정지해 과열로 인한 화재는 물론 배터리 모듈·셀 손상도 예방 가능하다.

배터리 모듈의 3차원적인 온도 분포를 통해 실제 과열 지점을 정확히 특정하고, 셀 교체만으로도 재 과열을 막을 수 있어 설비교체 부담이 줄어드는 것 또한 이 시스템의 장점이다. 

이에 배터리 출력 90% 수준으로 가동도 가능할 것으로 LS일렉트릭은 내다봤다. 정부는 화재 예방 차원에서 ESS 배터리 출력을 80% 이하로 제한할 것을 권장한 바 있다.

LS일렉트릭 청주 스마트공장 ESS 스테이션 전경. 사진=LS일렉트릭

LS일렉트릭은 지난 청주사업장 ESS에 BTS를 설치해 실증 중이다. 이달 중순엔 현장에 한국전력공사·한전KPS·한전KDN·한국에너지공단 관계자들을 초청해 기술과 운영결과를 설명하기도 했다.

LS일렉트릭 관계자는 "ESS의 효율운전을 위한 온도 기준은 25±5℃로, 이 구간에서 1℃ 차이만 발생해도 효율이 급격히 떨어진다"며 "배터리 과열로 인한 ESS 중단 시 고객이 원할 경우 원격으로 냉방·공조를 즉시 가동해 신속한 운전 재개가 가능한 서비스도 제공할 것"이라고 설명했다.

이어 "당사가 수주한 ESS 사이트는 현재까지 화재 발생이 전무했지만, 잇단 사고로 인해 ESS 시장이 급격히 위축되고 있어 설비 온도 상승에 따른 발화를 원천 방지할 수 있는 솔루션을 개발한 것"이라며 "설비 보호는 물론, 효율운전을 통해 사용자의 이익을 극대화할 수 있는 기술인 만큼 널리 확대돼 시장 전체가 활성화 될 수 있는 계기가 되길 바란다"고 강조했다.