'전자 불꽃' 사전 감지로 'ESS 화재' 막는다

생기원-대경산전, ESS 미세아크 감지기술 개발
전자기력 기반 고속접합, 성형기술 적용 '난제' 해결

심지연 생기원 박사(왼쪽)과 김경호 대경산전 연구소장이 미세 아크를 사전 감지해 ESS 화재를 막을 수 있는 시스템을 개발했다. 생기원 제공

생기원과 대경산전이 개발한 'ESS 미세 아크 감지 시스템'의 내부 모습, 배터리 커넥터(왼쪽)와 피라미드엠보싱 구조의 뚜껑(오른쪽)이 미세 아크의 발생을 사전에 감지해 ESS 화재로 이어지는 것을 예방한다. 생기원 제공

배터리에서 발생하는 미세 아크(전자 불꽃)를 사전 감지해 에너지저장장치(ESS) 화재를 예방할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국생산기술연구원은 심지연 박사 연구팀이 ESS 생산기업인 대경산전과 공동으로 'ESS 미세 아크 감지 시스템(사진)'을 개발했다고 6일 밝혔다.

ESS는 수많은 배터리와 커넥터 등을 결합해 만든 것으로, 하나의 배터리에서 작은 불꽃인 미세 아크가 발생하면 다른 배터리로 옮겨 붙어 대형 화재로 이어질 수 있다. 미세 아크는 배터리를 연결하는 커넥터 체결부가 헐거워지면서 에너지 전달 효율이 감소해 과부하로 발생한다.

연구팀은 전자기력을 이용해 배터리 커넥터인 '동(銅)' 소재를 배터리와 커넥터 사이에 있는 완충부 소재인 '알루미늄'과 초당 200m 이상 고속으로 충돌시켜 접합하는 데 성공했다.

이어 전자기력으로 알루미늄을 고속 성형하는 방식으로 배터리 트레이 상단 안쪽을 뾰족한 피라미드 엠보싱 구조로 제작해 미세 아크의 빛 반사가 센서에 도달해 감지하도록 구현했다.

대경산전은 생기원과 협업을 통해 실증 테스트를 한 후, 상반기 중 제품으로 출시할 예정이다.

심지연 생기연 박사는 "ESS 미세 아크 감지 시스템은 대경산전의 독자적 아이디어와 생기원의 기술력이 더해진 협업의 결과물"이라고 말했다.

김경호 대경산전 연구소장은 "이종소재 간 접합 문제와 미세 아크 신호의 포집률을 높이기 위한 기업의 아이디어를 생기원의 기술력으로 현실화해 성과를 거둘 수 있었다"고 밝혔다.

한편 이 연구성과는 국가 R&D혁신을 주도하고, 소재·부품·장비 기술자립을 위한 생기원의 대표 기술 '키-테크'로 선정됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr