(태양광 발전시설 화재) 화재 밸브 호사가 본 ESS 화재사고 2차 조사 결과
정부는 2020.2.6. 전기, 배터리, 소방분야와 국회 등의 전문가 20명으로 구성된 ESS 화재사고 2차 조사단 조사 결과, 지난해 8월 이후 발생한 에너지저장장치(ESS) 화재사고 5건 중 4건은 배터리 문제라고 발표했습니다.
에너지저장시스템 ESS(Energy Storage System)는 발전된 전기를 충전 보관하고 한국전력공사에 송전할 수 있는 시스템입니다.
Ⅰ. 국내 ESS 화재사고 현황
2017.8. 전북 고창 풍력발전 연계용 ESS 화재를 시작으로 2020년 2월 3일까지 28건(2017년 8월 2일부터 2019년 5월 26일까지 23건, 2019년 6월부터 현재까지 5건)의 화재가 발생하였습니다.
Ⅱ. 민관합동 ESS조사위원회 구성 및 운영
정부는 2018년 12월 27일 인명피해 방지를 위한 조치로 과학적이고 객관적인 사고원인 규명을 위해 전기, 배터리, 화재전문가, 학계, 연구소, 시험인증기관, 소방전문기관, 정부 등 19명으로 구성된 민관합동 ESS 화재사고 원인조사위원회를 구성하여 조사활동을 실시하였습니다.
가. 1차 결과(2019년 6월) 발표 내용
(1) 배터리 보호시스템 미흡
전기적 위해요인 중 지락, 단락으로 인한 전기충격(과전압/과전류)이 배터리 시스템으로 유입시 배터리 보호시스템인 랙퓨즈가 빠르게 단락전류를 차단하지 못해 절연성능이 저하된 직류접촉기가 폭발하여 배터리 보호장치 내에 버스터와 배터리 보호장치 바깥상자에서 2차 단락사고가 발생하게 되면 배터리에서 화재가 발생할 수 있음을 확인하였습니다.
(2) 운영환경관리 미흡
산지 및 해안에 설치된 EES의 경우 큰 일교차로 인한 결로와 다량의 먼지 등에 노출되기 쉬운 열악한 환경에서 운영되며 배터리 모듈 내에 결로 생성과 건조가 반복되어 먼지가 눌어붙고 이로 인해 셀과 모듈 외 상자 간 접지 부분에서 절연이 파괴되어 화재가 발생할 수 있음을 확인하였습니다.
한편 일부 회사 배터리 모듈은 냉각팬을 사용하는 구조이며 냉각팬이 먼지 수분의 이동 경로가 될 수 있어 분진에 대한 배터리 관리기준은 존재하나 현장에서 지켜지지 않는 경우가 다수 있었습니다.
(3) 설치 부주의
배터리 보관불량, 오결선 등 ESS 설치 부주의 시 화재가 발생할 수 있음을 확인하였습니다.
① 통합보호관리시스템 미흡
제작 주체가 다른 EMS, PMS, BMS가 SI 업체 주도로 유기적으로 연계 운영되지 못하는 등 ESS가 하나의 통합된 시스템으로 설계 및 보호되지 않은 것이 사고 예방, 화재 시 모든 시스템으로의 확산 방지 및 원활한 사고 원인 조사 등에 있어 문제입니다.표시임을 확인했습니다.
② 기타
일부 배터리 셀에서 결함이 발견되었지만, 배터리 자체의 발화로 이어지는 셀 내부 단락은 발견되지 않았습니다. 단 제조결함이 있는 상황에서 배터리의 충방전 범위가 넓어 만충전 상태가 지속적으로 유지될 경우 내부 단락에 의한 화재 발생 가능성이 높아질 수 있다.
나. 제2차 결과 (2020.2.6.) 발표 내용
(1)의 조사 내용
구분의 조사 내용, 충남 예산 ① 시스템 운영의 기록에 배터리 단락으로 추정되는 저전압 및 이상 고온, 신호 발생, ② 유사한 인접 사업장의 배터리 해체 분석 결과 일부 양극의 파편이 다른 양극 극판 점착되어 리튬 석출물의 확인, 강원도 평창의 위 ① 외 충전 상한 전압과 방전의 하한 전압의 범위를 넘는 기록을 확인하고 배터리 보호 동작도 제대로 작동하지 않고 유사 현장의 배터리 해체의 분석 결과 양극판 손상, 구리 성분 검출 등 확인, 경북 군위의 위 ① 외 CCTV를 통해서 배터리로 첫 연기 발생 확인 유사한 배터리를 해체 분석한 결과 음극 활물질 돌기 확인, 경남 하동의 외부에 설치된 CCTV를 통해서 배터리실의 연기 발생 후 폭발한 것으로 절연 감시 장치 분석 결과, 급격한 절연 저항 감소 확인, 경상 남도김해상 ① 외 배터리에서 첫 연기 발생 확인, 사고 전 6개월간 발화지점 배터리 간 전압편차 증가 확인, 유사시 배터리 분석 결과 양극 폴딩, 분리막 음극판에 갈변 황색 반점이 확인돼 분리막에서 구리와 나트륨 성분 등이 검출됐다.
(2)조사 결과이다
2차 조사위는 2019.8. 이후 5건(충남, 강원 평창, 경북 군위, 경남 하동, 경남 김해)의 에너지 저장장치에서 발생한 화재 중 경남 하동의 경우 노출된 가압충전부에 외부 이물질이 접촉해 화재가 발생한 것으로,
나머지 충남·강원 평창, 경북 군위, 경남 김해는 유사 또는 동일 사업장에서 발화지점과 유사한 방전 후 저전압, 큰 전압편차를 보인 배터리 등을 종합적으로 분석한 결과 배터리 이상이 화재원인인 것으로 나타났다.
높은 충전율의 조건(95%이상)으로 운영되는 방식과 배터리, 이상현상이 결합되어 화재가 발생한 것으로 추정하였습니다.
전부. 업계의 반박 (동아일보 2020.2.7. 자 기사 ‘ESS 화재 및 정부 배터리 이상의 탓’ 참조)
(1)LG화학의 반박
LG화학은 자체 조사 결과를 근거로 내부 발화 시 발생하는 용융적은 배터리 이외의 부분에서 불이 나더라도 배터리로 넘어가면 용융적이 남는다는 점과 화재 상황에 따라 누전차단장치가 작동하지 않을 수 있기 때문에 조사단의 결과가 맞다면 같은 배터리가 적힌 다른 곳에서도 불이 나야 한다며 ESS조사단의 결론에 문제를 제기했습니다.
(2)삼성SDI 반박
삼성SDI는 조사단의 충전 손상된 전압 범위를 넘어 충전된 것을 확인한 것은 화재 배터리 대신 유사시 배터리로 조사한 것으로 이를 배터리 결함으로 보는 것은 무리이며 초과 전압도 안전전압 기준에 부합하고 갈변 황색 반점이 나타난 것은 황색 반점은 모든 배터리 사용 과정에서 나타나는 일반적인 현상이라고 조사단의 결론을 반박했습니다.
(3)화학과 교수 등 의문제기
화재가 발생한 것과 동일한 종류의 배터리인데도 관리가 잘되는 건물 지하나 대형 사이트에 설치된 ESS는 화재가 발생하지 않았다는 점을 들어 정부 발표에는 관리 부실을 놓쳤다는 의견을 밝혔고, 또 다른 화학과 교수는 휴대전화 배터리 발화 사건이 발생했을 때 20만 대 이상의 완제품으로 테스트해 원인을 규명한 점을 들어 이번 조사의 결과와 같다.
(4)규붕리
업계에서는 조사단 결과가 맞다면 같은 배터리가 사용된 다른 곳에서도 화재가 발생해야 하지만 같은 배터리가 사용된 해외 사업장에서는 화재가 한 건도 발생하지 않았다며 설사 배터리가 발화 지점이라고 단정할 수 없는 것은 마치 휘발유가 있다고 해서 저절로 불이 붙지 않듯이 배터리는 가연성 물질일 뿐 점화원이 아니라는 것입니다.
D.조사단의 입장
조사단은 조사위 활동을 통해 EES의 효과적이고 정밀한 분석이 가능해졌으며, 사고 예방 및 관련 기록 보존에 기여했으며, 문제 발생 시 안전장치의 즉각적인 작동으로 에너지 흐름을 차단하는 등 신속한 소방요원의 출동으로 화재 확산을 줄인 점, 사고 예방과 원인 규명을 위해 기존 ESS와 신규 설치 시 시스템 배터리 운영 기록을 보존하고 보존하는 장치를 마련했습니다.
Ⅲ. 시사점
ESS는 태양광, 풍력, 조력, 파력 등 신재생에너지 또는 소규모 발전소에서 생산된 전기를 수시로 전력망에 공급하고, 갑작스럽게 전기가 소비될 때 전기의 불규칙한 수요와 공급을 조절하고 수시로 변화하는 주파수를 조정함으로써 전력망의 신뢰도를 높일 수 있는 신재생에너지로 평가받아 세계적으로 주목을 받았습니다.
그런데 국내에서 화재 논란이 계속되면서 한국 기업들의 글로벌 ESS 시장 경쟁력에도 빨간불이 켜졌습니다.
한 업체에 따르면 화재 원인이 배터리 이상으로 지목된 만큼 해외시장 영업에 차질이 생기고 중국 업체들이 ESS 시장에 급속히 진출하면서 성장세가 뚜렷한 만큼 이미 주도권을 넘겨받은 것 아니냐는 우려를 제기했습니다.
21년간 화재사고 관련 사건을 수행한 법무법인(유한) 금성화재, 손해배상 전문 김동구 변호사팀은 ESS 화재 조사단의 결과에 관심을 갖고 화재조사 결과에 주목하여 그 결과도 밝혀질 것을 기대하였습니다.
그러나 안타깝게도 조사위 결과는 업계의 반박 및 화학계 일부 교수의 지적처럼 아쉬운 부분이 있지만 향후 정확한 원인을 밝히기 위해서는 법률문제로 비화될 수 있다는 점에서 아쉬움을 남겼다고 할 수 있습니다.
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