화재위험 없는 ESS로 !

화재위험 없는 ESS로!

17기 변은지

 

#ESS란?

ESS는 Energy Storage System 즉, 에너지 저장 장치이다. 생산된 전기를 배터리 같은 저장장치에 저장했다가 전력이 필요할 때 공급하여 전력 사용 효율 향상을 도모하는 것이다. 신재생에너지인 태양광, 풍력 같은 에너지를 저장하는데 많이 쓰이고 있다.

또한 ESS 에너지 저장장치는 신재생 연계, 비상발전 대체, 수요반응, 주파수 조정 등의 용도로 사용되고 있다. 소비와 생산이 동시에 이루어지는 전기의 문제점을 해소하고, 원하는 에너지 전기를 저장해뒀다가 필요할 때 사용할 수 있다. 그래서 ESS를 사용하면 전력 활용이 효율적으로 가능하다는 장점이 있다.

이러한 ESS에는 리튬이온 전지가 많이 쓰인다. 하지만 리튬 이온 전지 내부 분리막이 제대로 역할을 하지 못해 화재가 발생하기도 한다. 구조상 문제나 충격 등으로 리튬 이온 전지가 폭발하면 이를 탑재한 ESS 피해도 막대하다. 리튬 이온 전지가 안고 있는 고질적인 문제점이다.

리튬 이온 전지 화재 원인부터 확인해보면, 리튬이온 전지는 리튬이 양극 물질과 직접 닿는 것을 막기 위해 분리막이 있다. 하지만 전지를 급속 충전 시, 리튬이 날카로운 형태로 쌓이는 경우가 있다. 날카로운 리튬이 분리막을 찢어 양극 활물질과 만나면 화재가 발생하거나 폭발할 수 있다.

 

 

#흐름 전지란?

바나듐 레독스 플로 배터리(VRFB, Vanadium Redox Flow Battery)를 VRFB 흐름 전지라 한다. 흐름 전지는 액체 성분인 바나듐 전해액의 산화 환원 반응을 이용해 충·방전을 하는 원리다. 리튬 이차전지에 비해 충·방전 에너지 효율은 다소 떨어지나 화재나 폭발 위험이 없어 안전관리 문제가 불거지는 국내 신재생에너지 시장에서 더 적합하다는 평가가 있다.

VRFB는 전해액에 포함된 활성 물질을 산화·환원 반응으로 전기 에너지를 생성한다. 활성 물질이 반응하며 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 저장하는 방식이다. 이 활성 물질로 바나듐 이온을 쓰는 것이 VRFB이다.

VRFB는 분리된 두 개의 탱크에 양극 전해질과 음극 전해질을 담는다. 완전히 분리된 탱크에 양 극 전해질이 존재하기 때문에 화재 위험을 줄일 수 있다. 전지 자신은 변하지 않으면서 활성 물질만 전극에서 반응하는 것이 특징이다.

 

[자료 1. VRFB원리]

출처 : 네이버 블로그

 

#기대할 점

리튬이온 전지 ESS의 잇따른 화재 때문에 정부의 시각도 바뀌고 있다. 효율성과 경제성은 여전히 리튬이온 전지가 높지만, 안전 측면을 봤을 때 VRFB를 배제하기 힘들기 때문이다. 그동안 국내에서 정부의 신재생에너지 지원정책인 신재생 인증서(REC) 적용 대상이 되는 배터리는 리튬 이차전지로만 한정돼 있었다. 이로 인해 국내서 바나듐 흐름 전지를 포함한 이차전지 개발 및 사업화 동력이 위축된다는 지적이 끊이질 않았다. 지난해 4월 정부가 규제 샌드박스를 논의하면서 관련 법 개정이 급물살을 탔다. 산업통상자원부가 신재생 에너지 공급 인증에 VRFB까지 포함하는 방안을 검토하고 있다. 따라서 VRFB 시장이 본격적으로 개화할 것으로 보인다.

 

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참고문헌

1) 최재필, 이투뉴스, "Ess화재 절반 이상 LG화학 특정 배터리에 집중" , 2019.01.21, www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=206634

2) 최재필, 이투뉴스, "화재 걱정 끝, '흐름 전지 ESS'시장 흐름 바꾼다", 2020.02.11 , www.etnews.com/20200211000349