산업통상자원부(이하 산업부)는 지난 11일 ‘민관합동 ESS 화재사고 원인조사 위원회(이하 조사위)’가 실시한 에너지저장장치(이하 ESS) 화재사고 원인조사결과를 공개하고, ESS 화재사고 재발방지를 위한 종합안전강화대책 및 ESS 산업 생태계 경쟁력 지원방안을 발표했다.

산업부는 과학적이고 객관적인 사고원인 규명을 통한 근본적인 문제 해결을 위해 지난해 12월 27일 ‘조사위’를 설치하고, 약 5개월여에 걸쳐 조사활동을 실시했다. 조사위는 ESS 분야의 학계, 연구소, 시험인증기관 등 19명의 전문가로 구성했으며, 총 23개 사고현장에 대한 조사와 자료분석, 76개 항목의 시험실증을 거쳐 이날 조사결과를 발표했다. 조사활동에는 한국산업기술시험원 등 9개 기관, 약 90명의 인원이 참여했다.

조사위의 분석결과에 따르면 전체 23건의 ESS 화재사고 중 14건은 충전완료 후 대기 중에 발생했으며, 6건은 충방전 과정에서 발생했고, 설치·시공 중에도 3건이 발생한 것을 확인됐다.

사고원인으로는 ▲전기적 충격에 대한 배터리 보호시스템 미흡 ▲운영환경 관리 미흡 ▲설치 부주의 ▲ESS 통합제어·보호체계 미흡 등 4가지 요인이 확인됐고, ▲일부 배터리 셀에서 제조상 결함을 발견했지만 이러한 결함을 모사한 실증에서 화재가 발생하진 않았다.

▲배터리 보호시스템 미흡 - 전기적 위해요인 중 지락·단락에 의한 전기충격(과전압·과전류)이 배터리 시스템에 유입될 때 배터리 보호체계인 랙 퓨즈가 빠르게 단락전류를 차단하지 못했고, 이로 인해 절연성능이 저하된 직류접촉기가 폭발해 배터리보호장치 내에 버스바와 배터리보호장치의 외함에서 2차 단락사고가 발생하면서 배터리에서 화재가 발생할 수 있음을 확인했다.

▲운영환경관리 미흡 - 산지 및 해안가에 설치된 ESS의 경우 큰 일교차로 인한 결로와 다량의 먼지 등에 노출되기 쉬운 열악한 환경에서 운영돼 배터리 모듈 내에 결로의 생성과 건조가 반복(Dry Band)되면서 먼지가 눌러 붙고, 이로 인해 셀과 모듈 외함 간 접지부분에서 절연이 파괴되고 화재가 발생할 수 있음을 확인했다. 한편 일부社의 배터리 모듈은 냉각팬을 사용하는 구조로 냉각팬이 먼지·수분의 이동경로가 될 수 있음을 지적했다.

▲설치 부주의 - 배터리 보관불량, 오결선 등 ESS 설치 부주의시에 화재가 발생할 수 있음을 확인했다.

▲통합보호·관리체계 미흡 - 제작주체가 다른 EMS·PMS·BMS가 SI업체 주도로 유기적으로 연계·운영되지 못하는 등 ESS가 하나의 통합된 시스템으로 설계·보호되지 못했던 점이 사고예방, 화재 시 전체 시스템으로의 확산 방지 및 원활한 사고원인 조사 등에 있어서 문제요인임을 확인했다.

▲일부 배터리셀에서 결함이 발견됐고, 이를 모사한 시험을 했지만 배터리 자체 발화로 이어질 수 있는 셀 내부단락은 발견되지 않았다. 다만 제조결함이 있는 상황에서 배터리 충방전 범위가 넓고 만충상태가 지속적으로 유지되는 경우 자체 내부단락으로 인한 화재발생 가능성이 높아질 수 있음을 지적했다.

정부는 분석된 화재원인을 토대로 ESS 제조·설치·운영 단계의 안전관리를 강화하고, 소방기준 신설을 통해 화재대응 능력을 제고하는 종합적인 안전강화대책을 시행키로 했다.

첫째, 제품 및 시스템 차원의 안전관리를 강화키로 했다. 이에 따라 ESS용 대용량 배터리 및 전력변환장치(PCS)를 안전관리 의무대상으로 해 ESS 주요 구성품에 대한 안전관리를 강화토록 했다.

올해 8월부터 배터리 셀은 안전인증을 통해 생산공정상의 셀 결함발생 등을 예방하고, 배터리 시스템은 안전확인 품목으로 관리할 계획이다. 또한 PCS는 올해 말까지 안전확인 용량범위를 현행 100kW에서 1MW로 높이고, 2021년까지 2MW로 확대키로 했다.

또한 국제표준화기구(IEC)에서 논의 중인 국제표준(안)을 토대로 세계에서 처음으로 ESS 전체 시스템에 대한 KS 표준을 지난 5월 31일에 제정했으며, 이번 실증시험을 통해 확보한 다양한 데이터를 활용해 향후 ESS분야 국제표준 제안 등 국제표준화 논의를 주도해나갈 계획이다.

아울러 전기산업진흥회, 스마트그리드협회, 전지산업협회, 관련업계 등 민간이 자율적으로 협력해 배터리시스템 보호장치 성능사항, ESS 통합관리 기준 등을 올해 안에 단체표준에 추가하고, 고효율 인증, 보험 등과 연계해 실효성을 확보토록 할 계획이다.

둘째, 옥외 전용건물 설치 유도 및 안전장치 의무화를 추진키로 했다. 이에 따라 ESS 설치기준을 개정해 옥내설치의 경우 용량을 총 600kWh로 제한하고, 옥외에 설치하는 경우에는 별도 전용건물 내 설치토록 규정해 안전성을 제고토록 했다.

또한 누전차단장치, 과전압보호장치, 과전류보호장치 등 전기적 충격에 대한 보호장치 설치를 의무화하는 한편 배터리 만충 후 추가충전을 금지하고, 배터리실 온도·습도 및 분진 관리는 제조자가 권장하는 범위 내에서 관리되도록 기준을 설정할 계획이다.

아울러 과전압·과전류, 누전, 온도상승 등 이상징후가 탐지될 경우 관리자에게 통보하고, 비상정지되는 시스템을 갖추도록 하며, 사고시 원활한 원인규명을 위해 배터리 상태(전압, 전류, 온도 등) 등 ESS 운전기록을 안전한 곳에 별도 보관토록 의무화했다.

셋째, 점검 강화를 통한 운영·관리 단계의 안전성을 제고키로 했다. 이에 따라 정기점검주기를 4년에서 1∼2년으로 단축하고, 전기안전공사와 관련업체가 공동점검을 실시해 실효성을 높이도록 했다.

또한 안전과 관련된 설비의 임의 개조·교체에 대한 특별 점검을 수시 실시하고, 미신고 공사에 대해 처벌하는 규정도 마련키로 했다. 변경공사 인가·신고 대상을 공조시설 변경 등까지 확대(전기사업법 및 시행규칙 개정 필요)하고, 미신고시 1천만원 벌금 또는 1년이하 징역에 처할 수 있도록 할 방침이다.

넷째, 화재대응 능력 강화를 위한 기준을 마련키로 했다. 이에 따라 ESS를 특정소방대상물로 지정(소방시설법 시행령 개정)해 소방시설 설치를 의무화하고, ESS에 특화된 화재안전기준을 올해 9월까지 제정키로 했다. 또한 소화약제의 최적 활용방안을 마련하고 ESS 화재에 특화된 표준작전절차(SOP)를 올 하반기에 제정해 화재 시 조기 진압이 가능토록 소방대응능력도 강화키로 했다.

기존 사업장의 안전조치와 관련해서는 ‘공통안전조치’로 모든 사업장에 대해 ▲전기적 보호장치, 비상정지 장치를 설치토록 하고 ▲각 사업장에서 배터리 만충 후 추가충전 금지, 온도·습도·먼지 등 운영환경이 엄격하게 관리되도록 할 계획이다. 공통안전조치는 배터리, EPC 업체를 중심으로 지난해 12월부터 자체적으로 기 진행 중이라고 산업부는 밝혔다.

또 ‘추가안전조치’로 가동중단 사업장 중 옥내 설치된 시설에 대해서는 공통안전조치 외에 방화벽 설치, 이격거리 확보 등 추가 조치를 적용한 이후 재가동토록 조치키로 했다. 아울러 가동중단 사업장 중 소방청이 인명피해 우려가 높다고 판단한 ESS시설(판매시설, 숙박·체육·병원·교육시설, 업무시설 등)에 대해서는 국민안전 확보를 위해 소방특별조사를 실시하고, 그 결과에 따라 필요할 경우 옥외이설 등 안전조치를 시행할 예정이다.

이와 같은 안전조치를 이행하는데 소요되는 비용과 관련해 ‘공통안전조치’는 각 사업장 ESS 설비의 안전강화를 위한 것이므로 소유자·업계가 비용을 부담토록 했으며, 방화벽 설치 등 ‘추가안전조치’는 옥내 설치된 ESS 설비의 화재발생시 인명피해 방지를 위한 것으로 정부가 비용의 일부를 지원할 계획이다. 또한 ‘소방특별조사’에 따른 후속 비용은 조사 결과에 따라 결정되므로 향후 업계와 비용분담 방안을 협의해나갈 예정이다.

산업부는 안전조치의 이행여부 확인을 위해 전기안전공사 등으로 ‘ESS 안전조치 이행 점검팀’을 구성해 사업장별 이행사항을 안내하고 확인·점검할 계획이다.

또한 정부의 가동중단 권고에 따라 ESS 설비 가동을 자발적으로 중단한 사업장에 대해서는 가동중단 기간에 대해 ‘수요관리용 ESS’는 전기요금 할인특례 기간 이월을 한전과 협의해 지원할 예정이며, ‘재생에너지 연계 ESS’에 대해서는 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치를 추가로 부여할 예정이다.

산업부는 이번 ESS의 안전제도 강화 조치를 기반으로 국내 ESS 산업 생태계의 질적 성장을 위해 분야별 경쟁력 강화를 지원할 계획이다.

ESS 핵심 구성품인 배터리 분야에는 화재 위험성이 적고 효율이 높은 차세대 배터리 개발 및 조기 상용화를 지원하고, PCS는 신뢰성 및 안전성 강화기능 향상을 위한 기술개발을 지원키로 했다. 또한 ESS 생태계 전분야 구성원들이 참여하는 (가칭)ESS 협회 설립을 추진해 업계 소통과 협업 수준을 대폭 제고할 계획이다.

아울러 이번 화재사태로 위축된 성장활력 회복을 위해 단기 인센티브를 제공하고, 향후 유망분야에서 새로운 수요 창출을 지원할 예정이다. 이에 따라 화재사태 이후 ESS 설치 중단기간을 고려해 신재생에너지 공급인증서(REC) 가중치 적용을 6개월 연장키로 했다. 또 안전조치에 따른 설치비용 증가 부담을 완화키 위해 기존 보험료를 낮출 수 있는 단체보험 신규 도입을 추진하고, ESS에 대한 ‘고효율 에너지기기 인증제’ 활용 확대를 지원키로 했다.

강화되는 ESS 설치기준 개정 완료 전(8월말 예정)까지 신규발주 지연에 대한 업계의 우려에 대해서는 6월 중순에 ‘사용전 검사’ 기준에 ESS 설치기준 개정사항을 우선 반영해 ESS 신규발주에 차질이 없도록 하고, 중장기적으로는 해외에서도 수요가 확대되고 있는 가정용 ESS 등 신규 비즈니스 모델 개발·적용을 지원할 계획이다.

박재구 기자 다른기사 보기