리튬이온배터리의 화재발생메커니즘을 고려한 ESS 화재감지 알고리즘에 관한 연구

최형석; 황소연; 김남현; 김현재; 김지명; 노대석

doi:10.5762/KAIS.2024.25.2.538

주제분류

...

저널정보

한국산학기술학회
한국산학기술학회 논문지 학술저널
한국산학기술학회논문지 제25권 제2호
2024.02 538 - 547 (10page)
DOI : 10.5762/KAIS.2024.25.2.538

저자정보

최형석 (한국기술교육대학교)
황소연 (티팩토리)
김남현 (한국산업기술시험원)
김현재 (한국산업기술시험원)
김지명 (한국기술교육대학교)

이용수
내서재: 9

내서재에 추가
되었습니다. 내서재에서
삭제되었습니다.

초록·키워드

오류제보하기

정부의 녹색성장 및 탄소 중립 정책에 따라, 대용량 ESS(energy storage system)의 보급이 급속히 확산되고 있지만, 2017년 8월부터 시작된 ESS의 화재사고로 인하여 관련 업계가 큰 타격을 받고 있다. 이에 정부의 권고사항과 배터리 제조사의 화재대응 대책이 적용되고 있지만, 여전히 ESS의 화재가 발생하고 있다. 한편, ESS의 화재는 한번 발생하면 쉽게 진압되기 어렵고, 대규모 화재로 이어질 가능성이 높은데, 그 이유는 ESS에 사용된 리튬이온배터리의 화재 특성이 일반 화재 특성과 큰 차이가 있기 때문이다. 또한, ESS 화재의 발생 단계에 따라 조기에 진압하거나 화재 확산을 방지해야 하는데, 현재는 ESS의 화재 발생단계를 구분할 수 있는 방안이 없어 화재 발생 시 ESS가 전소될 가능성이 많은 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 ESS용 리튬이온배터리의 화재를 예방하거나 조기에 검출하기 위하여, ESS용 리튬이온배터리의 화재 특성을 분석하고, 이를 기반으로 리튬이온배터리의 화재 이상징후를 선정하며, 이를 검출할 수 있는 방안을 제안한다. 또한, 화재 발생단계를 구분하여 판단하는 ESS 화재감지 알고리즘을 제시하고, 제안한 알고리즘의 유효성을 검증할 수 있는 화재시험장치를 구현한다. 이를 토대로 ESS 화재시험을 수행한 결과, 리튬이온배터리의 화재 이상징후를 조기에 검출하고 ESS 화재단계를 정확하게 구분할 수 있어 제안한 알고리즘의 유효성을 확인하였다.

According to the government"s green growth and carbon-neutral policy, the supply of large-capacity energy storage systems (ESS) is rapidly spreading, but related industries are being severely impacted by ESS fire accidents that began in August 2017. Despite the implementation of government recommendations and fire response measures by battery manufacturers, ESS fires continue to occur. Moreover, once a fire breaks out in an ESS, it is difficult to extinguish easily, and there is a high possibility that it will lead to a large-scale fire because the fire characteristics of the lithium-ion battery in the ESS are significantly different from those of a general fire. In addition It is necessary to suppress the fire early or prevent its spread based on the stage of the ESS fire, but there is currently no way to distinguish the fire"s stage, which could result in the complete destruction of the ESS. Therefore, this paper presents the fire occurrence mechanism of an ESS and proposes parameters and sensors capable of evaluating the fire occurrence stage. Based on this, a assessment algorithm is presented to classify the stages of fire occurrence, and a fire occurrence testing device is implemented to verify the algorithm"s effectiveness. The step-by-step ESS fire test using the assessment algorithm and test device presented in this paper confirms that the algorithm is effective in distinguishing the fire occurrence stages.

#Li-ion Battery #ESS #Fire Occurrence Mechanism #Fire Detection #Detection Algorithm