ESS 화재원인 '미세 아크' 사전 차단 기술개발

생기원-대경산전, 미세 아크 신호 80%까지 포집해 화재 예방

생산기술연구원과 대경산전이 공동개발한 배터리 커넥터(왼쪽)와 피라미드 엠보싱 구조의 뚜껑(오른쪽) 내부모습. [출처=한국생산기술연구원]

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국생산기술연구원(원장 이낙규)은 대경산전과 함께 ESS 화재의 원인이 되는 미세 아크를 감지,차단할 수 있는 기술을 개발했다고 6일 발표했다.

개발한 ‘ESS(Energy Storage System) 미세 아크 감지 시스템’ 은 배터리에서 발생하는 미세 아크(전자 불꽃)를 사전에 감지해 전원을 차단함으로써, 대형화재를 예방할 수 있게 한 기술이다.

일반적으로 ESS는 수많은 배터리와 커넥터 등이 결합돼 만들어진다. 때문에 하나의 배터리에서 작은 불꽃인 미세 아크가 발생하면 다른 배터리로 옮겨 붙으면서 대형화재로 이어지기 쉽다. ESS 대형화재를 예방하기 위해서는 1차적으로 미세 아크 발생 자체를 줄이면서도, 2차적으로 발생된 미세 아크를 조기 발견하는 것이 중요하다.

ESS 생산업체인 대경산전은 배터리를 연결하는 커넥터 체결부가 헐거워지면서 에너지 전달 효율이 감소하고, 결국 과부화로 인해 미세아크가 발생해 화재로 이어진다고 보고 이를 개선하기 위해 배터리와 커넥터 사이에 완충부를 추가했다. 또한 배터리 트레이 상단 안쪽을 피라미드 엠보싱 형태로 제작, 미세 아크의 빛 반사를 통한 센서의 신호 포집률을 높이는 아이디어를 냈다. 이를 위해 자외선 반사율이 90%이상인 알루미늄을 소재로 선택했다.

생기원은 이러한 아이디어를 완성하는 데 필요한 기술을 지원했다. 생기원 탄소소재응용연구그룹 심지연 박사는 전자기력 기반 고속접합·성형기술을 기반으로 배터리 커넥터(동)와 완충부(알루미늄) 사이의 이종소재 접합 문제와, 일반 프레스 성형으로는 완벽하게 해결하기 어려운 뾰족한 피라미드 엠보싱 형태의 트레이 제작에 성공했다.

피라미드 엠보싱 구조는 어느 배터리에서 미세 아크가 발생하든 빛 반사를 통해 단 1개의 센서만으로도 미세 아크 신호를 80%이상 포집할 수 있다.

대경산전은 이번에 개발된 제품 관련 3건의 특허를 출원하고 올해 상반기에 출시할 예정이다.

ESS 앞에서 생기원 심지연 박사(왼쪽), 대경산전 김경호 연구소장 [생기원]

최상국기자 skchoi@inews24.com

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