등부표 부동충전용 연축전지 폭발사고 사례 고찰: 과충전 원인 중심 분석

A Study on the Case of Explosive Accidents of Lead Storage Battery for Maritime Light Buoy System: Focusing on the Cause of Overcharging

해양 부표 시스템(MBS)은 선박의 안전과 경제적 항행 및 해양환경 보호 등을 위해 국제항로표지협회(International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities, IALA)로 부터 표준화와 개정되어 사용되고 있다. 우리나라는 환경 변화와 항해기술의 발전에 대응하기 위해 2006년 IALA에 처음 가입하여 현재까지 이사국으로 활동해 오고 있으며, IALA에서 규정한 해양 부표시스템을 도입하고 설치 운영된다. 특히 광파 부표 시스템은 빛을 이용한 항로표지로서 야간 항해의 안전과 장애물 존재, 항로의 광파표지 등 안전을 위해 세계적으로 많이 사용된다. 이러한 광파 부표 시스템은 품질관리기준에 따라 계획수립되고 표준형 등부표로 제작된다. 광파 부표 시스템의 품질관리기준에는 부표 몸체 재질, 부표의 강재 사용, 부표의 금속 계류구 기준, 침추의 종류와 규격, 태양전지, 부표의 전원설비 등이 제시되어 있다. 그러나 등부표의 전원공급시스템에서 중요한 요소인 축전지에 대한 세부규정이 마련되지 않아, 축전지에서 발생하는 폭발과 화재로 인한 사고사례가 최근 증대되는 실정이다. 해양 등부표 시스템에 사용되는 축전지는 염분에 대한 강인성과 외부 충격과 요동에 대한 내구성 등을 고려하여 주로 연축전지가 사용된다. 본 논문에서는 태양전지에 의해 반복적으로 충방전되고 운영되는 연축전지의 폭발 화재사고 원인을 규명하기 위하여, 연축전지의 종류 특정, 분해 검사, 잔류전압 측정 등의 기초 분석을 진행하고, 특히 충방전 조절기의 회로 추적과 축전지의 과충전 여부 등을 계측하여 축전지의 주요 사고 원인을 분석하고자 한다.

The marine buoy system (MBS) has been standardized and revised by the International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities (IALA) to ensure vessel safety, facilitate efficient navigation, and protect the marine environment. South Korea became a member of the IALA in 2006 to respond to environmental changes and advancements in navigation technology. Since then, it has continuously served as a council state and has adopted and operated the MBS in compliance with IALA regulations. Especially, the light buoy system functions as an optical aid to navigation by utilizing light signals and is widely employed worldwide to enhance the safety of nighttime navigation, indicate the presence of obstacles, and mark navigational routes. This light buoy system is designed in accordance with quality management standards and is manufactured as a standardized light buoy. The quality management standards for the light buoy system specify the material of the buoy body, the use of steel components, the criteria for metallic mooring fittings, the types and specifications of sinkers, solar power modules, and the buoy’s power supply system. However, detailed regulations regarding batteries, a critical component of the power supply system for light buoys, have not been established, leading to an increasing number of incidents related to battery explosions and fires in recent years. The batteries used in marine light buoy systems are primarily lead-acid batteries, selected for their resistance to salt exposure and durability against external shocks and oscillation. This study aims to identify the causes of explosion and fire incidents in lead-acid batteries that are repeatedly charged and discharged by solar cells during operation. To achieve this, a fundamental analysis is conducted, including the identification of battery types, disassembly inspections, and residual voltage measurements. Additionally, circuit tracing of the charge-discharge regulator and an assessment of battery overcharging are performed to analyze the primary causes of battery-related incidents.