표제지
목차
요약문 9
1. 서론 11
1.1. 연구의 필요성 11
1.2. 연구 목적 11
1.3. 연구 범위 및 수행절차 12
1.4. 용어의 정의 14
2. 에너지저장장치(리튬이온)의 개요 및 화재특성 17
2.1. 에너지저장장치(ESS, Energy storage System) 개요 17
2.2. 리튬이온배터리의 화재위험성 21
3. 화재사고 사례 분석 29
3.1. 화재사고 개요 29
3.2. 배터리 용량 31
3.3. 진화 소요 시간 32
3.4. 에너지저장장치 용도별 화재 발생 건수 37
3.5. 화재 발생 시 배터리 충전율의 영향 38
3.6. 발화열원 및 발화요인 40
3.7. 연소현상 43
3.8. 소화설비 현황 46
3.9. 화재사고사례 분석 결과 48
4. 국내ㆍ외 실험자료 분석 50
4.1. KFI 소화약제 적응성 실험 50
4.2. 고창전력연구센터 실증센터 실험 52
4.3. Flammability Assessment of Bulk Packed, Nonrechargeable Lithium Primary Batteries in Transport (운송수단에서의 리튬이온 배터리 연소성 실험) 55
4.4. Testing of Aerosol Fire Extinguishing Aagent for Li-ion Battery Fires(DNV-GL) (리튬이온배터리에 대한 에어로졸 소화약제 시험) 58
4.5. DNV-GL의 에너지저장장치에 대한 소화약제 적응성 연구 59
4.6. Exponent의 에너지저장장치 점화 및 연소 실험 64
4.7. DNV-GL의 Off-gas 측정에 대한 연구 66
4.8. 리튬 이온 배터리 화재로 인한 독성 불소 가스 배출 68
5. 국내ㆍ외 기술기준 분석 71
5.1. 국내외 기술기준 현황 71
5.2. 설치 및 유지관리에 대한 기술기준 비교 분석 75
5.3. 에너지저장장치의 화재시험에 대한 시험 기준 94
6. 에너지저장장치 화재진압 및 대응방안 96
6.1. 에너지저장장치의 화재위험요인 96
6.2. 에너지저장장치 화재대응지침의 현장대응절차 주요 내용 96
6.3. 에너지저장장치 화재진압 경험조사 98
6.4. 에너지저장장치 화재진압 대응지침에 대한 의견 102
6.5. 에너지저장장치(ESS) 화재진압 대응지침 신ㆍ구조문 비교 105
7. 에너지저장장치의 화재안전기준 제정 (안) 107
7.1. 에너지저장장치 화재안전기준(안) 조문 및 해설 108
8. 결론 118
9. 참고문헌 119
[부록 1] 에너지저장장치의 화재안전기준 (안) 121
[부록 2] 에너지저장장치(ESS) 화재대응절차 개정안 124
[부록 3] UL9540A 등의 에너지저장장치에 대한 해외 시험 기준 도입 방안 126
1. ESS 시험ㆍ인증구축 도입 현황 및 필요성 128
2. ESS 안전기준 동향 130
3. UL9540A 시험의 이용 131
4. ESS 화재안전등급의 도입 133
5. 결론 138
[부록 4]/[부록 5] 에너지저장장치 화재에 대한 소방관 진압 경험 조사 139
1. 거창소방서 141
2. 경산소방서 144
3. 문경소방서 148
4. 양산소방서 150
5. 영주소방서 154
6. 울산남부소방서 156
7. 제천소방서 159
〈표 1〉 에너지저장장치의 종류 및 특징 18
〈표 2〉 전해질의 성분에 따른 리튬이온 배터리의 특성 23
〈표 3〉 에너지저장장치 화재 발생 현황 30
〈표 4〉 배터리 용량에 따른 에너지저장장치 설비 설치 및 사고 건수 31
〈표 5〉 에너지저장장치 화재 진화 소요 시간 34
〈표 6〉 에너지저장장치 화재 진화 시간 범위에 따른 화재 수 34
〈표 7〉 화재진압 소요시간 및 관련 데이터 35
〈표 8〉 배터리 용량에 따른 평균 진화 소요 시간 36
〈표 9〉 에너지저장장치 용도에 따른 화재 사건 수 37
〈표 10〉 배터리 충전율에 따른 그룹 정의 38
〈표 11〉 화재 사건 별 배터리 충전률 산출 근거 39
〈표 12〉 에너지저장장치 화재 사건 별 발화 특성 41
〈표 13〉 에너지저장장치 화재 사건 별 연소 특성 44
〈표 14〉 에너지저장장치 화재 사건 별 소화설비 현황 47
〈표 15〉 Summary of methodologies and results of the water requirement calculation 64
〈표 16〉 에너지저장장치에 대한 국내외 기술기준 74
〈표 17〉 에너지저장장치의 설치 및 유지관리에 대한 국내외 기술기준 주요 내용 89
〈표 18〉 소방관 화재진압 경험 인터뷰 조사 대상 98
〈표 19〉 에너지저장장치 화재안전기준(안) 조문 구성 107
〈표 20〉 NFSC 103의 수평거리에 따른 살수밀도 111
[그림 1] 연구 범위 및 절차 13
[그림 2] 에너지저장장치의 구성요소 18
[그림 3] 에너지저장장치의 응용시장 종류 및 목적 20
[그림 4] 리튬이온 배터리 형태 21
[그림 5] Li-ion Battery Components 22
[그림 6] Mass Distribution of LiB (2.9Ah, pouch) 23
[그림 7] 배터리 화재 단계 25
[그림 8] 리튬이온배터리의 화재 확산 과정 27
[그림 9] Gruber motor Company Fire 28
[그림 10] 에너지저장장치 화재 발생 위치 29
[그림 11] 에너지저장장치 설비 배터리용량에 따른 평균 진화 소요 시간 36
[그림 12] 전체 실험장치 구성도 51
[그림 13] 소화약제 적응성 시험 장면 52
[그림 14] 고창전력연구센터 실증센터 실험 컨테이너 구성 54
[그림 15] 고창전력연구센터 실증센터 실험 장면 54
[그림 16] THE 64-CUBIC-FOOT TEST CHAMBER 55
[그림 17] 실험 전후의 CELL 형상 57
[그림 18] Large battery abuse chamber 58
[그림 19] 배터리 배치 (붉은 원은 열전대) 59
[그림 20] 모듈단위 시험 장치 60
[그림 21] 소화약제별 에너지저장장치 화재 냉각 효과 61
[그림 22] 에너지저장장치 구성 65
[그림 23] Off-gas 검출 시험 조건 67
[그림 24] 실험 장치 구성 67
[그림 25] The sensor response precedes thermal runaway and provides early warning, enabling the use of staged extinguishers 68
[그림 26] Off-gas 검출 시험 조건 69
[그림 27] 7가지 유형의 리튬 이온 배터리 셀 및 다양한 충전 상태 상태 에서 공칭 전기 에너지 용량 및 에너지 비율로 표준화 된 FTIR로 측정한 HF 총량 70
[그림 28] 물 미스트의 사용 여부에 관계없이 100 % SOC에서 B형 셀에 대한 결과 70
[그림 29] 소방관 인터뷰 장면 99
[그림 30] 조사 대상 소방서 위치 99
[그림 31] 대체소화설비 이용 예시 (미부분 관창) 103
〈표 1〉 ESS 성능안전성 평가항목 예시 129
〈표 2〉 에너지저장장치에 대한 해외 기술기준 현황 130
〈표 3〉 UL 9540A 적용 기준 131
[그림 1] ESS의 구성 요소 128
[그림 2] UL 9540A 시험 개요 132
[그림 3] UL9540A 성적서 활용 예시 132