[FE금융경제신문=정순애 기자] 전국에서 잇따라 발생한 에너지저장장치(ESS) 화재 사고 원인이 배터리 셀이 아닌 배터리 보호시스템 미흡, 운영환경관리 미흡 등 4가지로 확인됐다.

산업통상자원부(이하 산업부)는 11일 민관합동 ESS 화재사고 원인조사 위원회(이하 조사위)가 진행한 ESS 화재사고 원인조사결과를 공개했다.

산자부 등에 따르면 ESS 사고는 지난해 5월부터 빈발해 정부는 같은해 12월27일 전기·배터리·화재 등 ESS 분야 학계, 연구소, 시험인증기관, 소방전문기관, 정부 등 19명의 전문가로 구성된 조사위를 구성하고 약 5개월간 사고 원인 규명을 위한 조사를 진행했다.

총 23개 사고 현장에 대한 조사, 자료 분석후 정기 및 수시 회의, 현장조사·기업면담 등 회의·조사, 화재 사고와 직접 관련 있는 기업 시험 실증 계획 설명 등을 했다.

이 결과 전체 23건 사고 중 충전 완료 후 대기(휴지) 중 발생 14건, 충·방전 과정 중 발생 6건, 설치·시공 중 발생 3건 등으로 파악됐다.

용도별로는 태양광·풍력 연계용 17건, 수요관리용 4건, 주파수 조정용 2건 등의 순이었으며 설치 위치 별로는 산지 14건, 기타 공장 등 5건, 해안가 4건 등으로 집계됐다.

건물 형태 별로는 조립식 패널 15건, 컨테이너 4건, 콘크리트 4건이었으며 운영 기간 별로는 1년 이하 16건, 1～2년 3건, 2년 이상 4건으로 나타났다.

사고원인은 전기적 충격에 대한 배터리 보호시스템 미흡, 운영환경 관리 미흡, 설치 부주의, ESS 통합제어·보호체계 미흡 등 총 4가지로 분석했다.

조사위는 전기안전공사, 한국전력공사 등 9개 기관의 약 90명이 참여해 ESS 구성품(배터리, PCS), 시스템 단위의 총 76개 항목에 대한 시험 실증 진행 등 원인 추정 내용을 과학적·객관적 입증을 위한 시험 실증을 거쳤다고 설명했다.

실증 결과 지락·단락에 의한 외부 전기충격(과전압·과전류)이 배터리 시스템에 유입될 때 배터리 보호 체계인 랙 퓨즈가 빠르게 단락 전류를 차단하지 못한 점을 확인했으며 이 때문에 절연 성능이 저하된 직류접촉기(DC Contactor)가 폭발, 배터리보호장치 내 버스바(Busbar) 및 배터리보호장치 외함을 타격하는 2차 단락 사고 발생으로 화재가 발생할 수 있다고 조사위는 판단했다.

지락은 전로와 대지 간 절연 저하로 전로 또는 기기 외부에 전압·전류가 나타나는 상태를 뜻하며 단락은 전기 양단 접촉으로 과다한 전류가 흐르는 현상을 의미한다.

산지나 해안가에 설치된 ESS 시설의 경우 배터리 모듈 내 결로 생성과 건조가 반복(Dry Band)되면서 먼지가 눌어붙고 셀과 모듈 외함 간 접지 부분에서 절연 파괴 가능성이 있는 등 큰 일교차로 인한 결로와 다량의 먼지 등에 노출되기 쉬운 열악한 환경에 놓여 있어 화재 발생 가능성이 크다는 분석이다.

조사위는 배터리 보관 불량, 오결선 등 설치 과정에서의 부주의에서도 화재 가능성이 있는 것으로 판단했다.

ESS 시설이 하나의 통합된 시스템으로 설계·관리·보호되지 못해 사고예방, 화재시 전체 시스템으로 확산 방지 및 원활한 사고원인 조사 등도 문제 요인으로 확인됐다.

제작 주체가 다른 에너지관리시스템(EMS)·전력관리시스템(PMS)·배터리관리시스템(BMS)이 시스템통합(SI)업체 주도의 유기적 연계·운영되지 못한다는 지적이다.

이와관련 조사위는 다수의 사고가 동일 공장에서 비슷한 시기에 생산된 배터리였던 점이 확인됨에 따라 배터리 생산 과정에서의 결함을 확인을 위해 셀 해체 분석을 한 결과 1곳 회사 일부 배터리 셀에서 극판접힘, 절단불량, 활물질 코팅 불량 등 제조상 결함이 발견됐다.

이는 모사한 실증에서 화재가 발생하진 않지만 충·방전 범위가 넓고 만충 상태가 지속적으로 유지될 경우 위험 요소가 될 수 있다고 조사위는 밝혔다.

일각에선 이번 정부 발표를 두고 LG화학, 삼성SDI 등 ESS에 들어가는 배터리 셀 생산 업체들은 정상 영업활동을 어렵게 했던 불확실성이 해소돼 안도하는 분위기이면서도 배터리 보호 시스템 미흡은 배터리 업체들의 일부 책임이라는 정부 지적에 업계 리스크를 완전히 해소하지 못하거나 직접적인 화재 원인은 아니지만 LG화학의 경우 일부 배터리 셀에 중대 결함이 발견되기도 하는 등 혼란만 부추겼다는 시선이 나오고 있다.

산업부는 이날 이번 조사결과를 바타으로 종합 안전 강화 대책을 발표했다.  

앞서 지난 2017년 8월  ESS 화재 사고는 전북 고창군에서 첫 발생한 후 경북, 전남, 경남, 충북, 충남, 경기, 강원 등 전국 각지에서 총 23건 발생했다.