폭발 시뮬레이션(FLACS)을 활용한 ESS 컨테이너용 폭발 방호 장치 설계 요소 도출

Derivation of Deflagration Vents Design Elements for ESS Containers Using Explosion Simulation (FLACS)

친환경 에너지가 주목받으면서 에너지를 저장하는 데 필요한 Energy Storage System (ESS)의 중요성이 증가하 고 있다. 그러나 ESS의 활용이 증가함에 따라 화재 및 폭발 위험성에 대한 우려도 커지고 있어 안전한 설계와 방호 장치의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 FLame ACoustic Simulation (FLACS)를 활용하여 ESS 컨테이너의 폭발 시뮬레이션을 수행하고, 이를 바탕으로 중형 ESS 컨테이너의 효과적인 폭발 방호 장치 (Deflagration Vents)의 설계 요소를 도출하고자 한다. 시뮬레이션 조건으로 부피 100 m3의 컨테이너를 기준으로 인화성 가스의 양은 6 m3로 설정하였다. 해당 조건을 바탕으로 세 가지의 Case를 선정하여 시뮬레이션을 수행하였다. Case 1은 NFPA 68에 명시된 조건을 바탕으로 폭발 방호 장치를 설계하여 시뮬레이션 수행하였고 Case 2는 ESS 컨테이너 폭발 시 최악의 시나리오 를 가정하여 Vent Area의 최적화 설계 요소 도출하고자 하였다. Case 3은 배터리에서 발생하는 Off-gas 배기 시스템의 성능 검증을 통하여 폭발성 가스 배출 성능을 확인하였다. 본 연구에서는 Case 1을 통해 NFPA 68에서 요구하는 사전 계산식과 FLACS의 결과 비교를 통하여 NFPA 68 기반 설계에 대해 검증하고자 한다. Case 2는 컨테이너 내 폭발 시나리오를 선정하여 Case 1과의 비교분석을 통하여 효율적인 Deflagration Vents 설계 요소를 제시하고자 한다. Case 3은 Ventilation Fan 및 Intake 위치 두 가지를 선정하여 배출성능을 확인하고자 한다. 세 가지 시뮬레이션을 통하여 도출된 연구 결과를 바탕으로 중형 ESS 컨테이너용 폭발 방호 장치 설계 요소를 도출하여 추후 연구에서 폭발 방호 장치 설계 시 반영하고자 한다.