소방기술사 기출문제 풀이 - 에너지저장장치 ESS 및 배터리용 소화장치

2023년 129회 소방기술사 기출문제 2-5 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)를 의무적으로 설치해야 하는 대상, ESS 설비의 구성, 「전기저장시설의 화재안전성능기준」에서 규정하고 있는 배터리용 소화장치에 대하여 설명하시오.

 

개념

1. 건축물에 ESS 설치 시 전력피크의 억제 및 전기요금 절감 효과 있음
2. ESS는 한정된 공간에 다수의 배터리 설치로 열축적에 의한 화재에 취약함
3. 특히, 에너지 효율이 높은 리튬이온배터리에 대한 화재 대응이 필요

 

ESS 의무 설치대상

1. 공공기관 건축물의 계약전력이 1,000kW 이상시 계약전력의 5% 이상을 ESS로 설치
2. 공공기관은 중앙행정기관, 지방자치단체 및 시도 교육청, 지방공사 및 지방공단, 병원, 국·공립학교를 말함
3. 예외 : 임대건축물 ∙ 발전시설(집단에너지 공급시설을 포함한다), 전기공급시설, 가스공급시설, 석유비축시설, 상하수도시설 및 빗물 펌프장 ∙ 공항, 철도 및 지하철 시설 ∙ 기타 최대 피크전력이 계약전력의 100분의 30 미만이거나 전력피크대응 건물 등으로서 산업통상자원부장관이 인정하는 시설

 

ESS 설비의 구성

1. 배터리 팩 : PCS에 의해 전력을 저장하고 공급하는 장치, 리튬이온 배터리셀이 모여 모듈을 이루고, 모듈로 랙을 구성
2. BMS(Battery management system) 배터리 상태를 제어하고 배터리 전압, 충전상태 모니터링, 셀간 충방전이 같게 셀밸런스, 과충전방지, 과전류 및 단락시 외부 스위치를 차단 기능 및 EMS와 통신기능, 잔량 계산, 전압·전류·온도 확인 PCS(Power conversion system) 전기에너지를 배터리로 충전 및 전력망에 방출하기 위해 전기특성(교류/직류, 전압, 주파수)을 변환하는 장치
3. EMS(Energy Management System) 배터리 및 PCS의 상태를 감시 및 제어하고, 제어실 등에서 ESS를 통합 모니터링하고 제어하기 위한 운영 시스템
4. PMS:PCS 및 BMS와 통신하여 충·방전 전력량을 제어, 시스템과 연계된 보호계전기 등과 보호협조 기능을 수행하는전력관리시스템

 

배터리용 소화장치 배경 및 개념

ESS설비에는 스프링클러를 설치해야 하지만 일부 제한된 조건에서는 유효한 배터리용 소화장치로 설비를 대체할 수 있음

설치대상

• 옥외형 전기저장장치 설비가 컨테이너 내부에 설치된 경우
• 옥외형 전기저장장치 설비가 다른 건축물, 주차장, 공용도로, 적재된 가연물, 위험물 등으로부터 30m 이상 떨어진 지역에 설치된 경우

 구조

• 감지장치, 제어장치, 소화약제 저장용기, 작동장치 등으로 구성
• 감지장치 : 이융성금속, 유리벌브, 온도센서 및 열감지튜브 사용, 가스 감지장치는 오프가스 또는 열폭주시 발생하는 가스를 유효하게 감지할 것
• 제어장치, 작동장치  : 「가스·분말자동소화장치의 형식승인 및 제품검사 기술기준」에 적합할 것
• 소화약제 저장용기 : 「소화기 형식승인 및 제품검사 기술기준」에 적합할 것
• 방출구는 금속재이며, 방출구 및 방출유도관은 내압시험시 누설되거나 변형 없을 것

국소방출방식의 자동소화시스템

• 배터리 랙에 설치된 감지기(교차회로 방식) 작동 시 소화약제 방사
• 배터리 전용 소화약제(침윤제)를 사용하여 모듈 내부로의 침투력 및 냉각효과 향상
• 재발화 방지 위해 1차 소화약제 방사 후 랙 내부의 온도를 모니터링하고, 랙 내부의 온도가 재상승할 경우 소화약제를 추가로 방사함

인정조건

• 중앙소방기술심의위원회의 심의를 거쳐 소방청장이 인정하는 시험방법으로 소화성능을 인정받은 배터리용 소화장치를 설치
• 시험기관 : 한국소방산업기술원, 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원, 소방청장이 인정하는 시험방법으로 화재안전 성능을 시험할 수 있는 비영리 국가 공인시험기관