소형선박용 ESS 소화장치 개발에 관한 연구

A study on the Development of ESS Fire Suppression Module for Small Vessels

2020년, 정부는 한국형 친환경선박 추진전략을 수립하였고 2022년, 환경친화적 선박의 개발 및 보급촉진에 관한 법률에 따라 친환경선박 보급시행계획을 고시하였다(해양수산부 고시 제 2022-1호). 친환경선박이란 전기, 수소와 같은 친환경 에너지를 사용하는 선박을 의미하며, 고시에는 기존 디젤 기반의 소형 선박 연료를 전기, 수소 연료로 대체하는 계획이 포함되어 있다. 친환경선박 시스템의 핵심 요소 중 하나인 에너지저장장치(ESS)는 주로 리튬이온배터리(LiB)로 구성되어 있고 LiB는 과전류, 파손, ESS 냉각기 고장과 같은 원인에 의해 열폭주가 발생할 수 있다. 특히, ESS 내부 하나의 배터리 셀에서 열폭주가 발생하더라도 인접 셀로 전파되어 대형화재로 성장할 수 있고 선박의 특성상 인명피해로 이어질 가능성이 높다. 이러한 ESS 화재의 특성 상 소형 선박은 진압이나 인명 대피가 대형 선박에 비해 어려울 수 있으므로 이에 대한 대책을 연구하였다. 본 연구에서는 공간, 무게의 제약을 받을 수 있는 소형 선박에 특화된 ESS 소화장치를 개발하였고 시험을 통해 화재진압 성능을 확인하였다. 개발된 ESS 소화장치는 가변 적용이 가능한 모듈타입의 압축공기 포 소화장치로 배터리 모듈 내부에 설치된 Off-gas Sensor, 열감응형튜브를 통해 화재상황을 사전에 감지할 수 있고 화원에 직접적인 약제 분사가 가능하다. 개발된 소화장치를 100% 충전된 원통형 LiB 열폭주 시나리오에 적용하여 시험한 결과, 인접 셀로 전파 없이 화재 진압이 가능한 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 소형선박용 ESS 소화장치를 개발하고 장치의 화재진압 성능을 확인할 수 있었으며, 향후 방수, 진동시험을 수행하여 소화장치 안전성을 검증하고 파우치형 배터리에 대한 시험을 수행하여 배터리 형태에 대한 소화장치의 성능을 추가 검증할 계획이다.