배터리 저장 시스템 등의 혁신 기술

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Data centers and battery energy storage systems are some of the potential areas where off-gas detection could be useful.

 

“왜 이 기술이 데이터 센터, 배터리 에너지 저장 시스템 등에서 ‘중요한 혁신’으로 여겨지는가
2025년 8월 15일”

 

### 데이터 센터와 에너지 저장 시스템, 오프가스 감지기 활용의 잠재적 영역

2020년, FM Global의 연구팀은 다른 곳에서는 불가능한 방식으로 리튬 이온 배터리를 안전한 실험실 환경에서 실험하기 시작했습니다.

연구진은 배터리를 금속 튜브에 넣고 히팅 패드로 감싸거나, 전선을 연결해 높은 전압을 흘려보냈습니다. 그리고 안전한 실험 챔버를 닫고 기다렸습니다. 때로는 한 시간 이상 기다린 후, 특징적인 '펑' 소리와 '쉭' 소리를 들을 때까지 말이죠.

이런 실험을 수개월에 걸쳐 수십 차례 반복했습니다. 전 세계 기업들이 궁금해하는 중요한 질문에 답하기 위해서였습니다. "리튬 이온 배터리 화재 및 폭발의 전조를 충분히 일찍 감지하여 사고를 막을 수 있을까?"

이 연구를 이끈 FM Global의 선임 연구 엔지니어인 수짓 푸루쇼타만(Sujit Purushothaman)은 동료에게 연구 결과를 보여줬을 때의 반응을 아직도 기억합니다. "와, 진짜 되네요\!"

맞습니다. 푸루쇼타만이 IEEE 컨퍼런스에서 발표한 논문은 일부 시나리오에서 오프가스 감지기(off-gas detectors)라는 제품이 열폭주(thermal runaway)라는 연쇄 반응을 막고 폭발과 화재를 예방할 만큼 충분히 조기 경보를 제공할 수 있다고 결론지었습니다.

푸루쇼타만이 수행한 이 실험은 오프가스 감지에 대한 최초의 독립적인 평가였으며, 새로운 주요 위험에 대한 과학적 발전에 기여했습니다.

"누군가 주장을 한다면, 우리의 임무는 그 주장을 평가하는 것입니다"라고 푸루쇼타만은 말했습니다.

푸루쇼타만과 같은 FM 연구원들에게 주장을 평가하는 것은 이론적인 것을 넘어섭니다. 이 연구를 위해 수십 개의 리튬 이온 배터리가 한계까지, 그리고 일부는 한계를 넘어섰습니다. 아래 영상은 열폭주까지 이어진 배터리 실험을 보여줍니다. '펑' 소리, '쉭' 소리 이후에 '쾅' 소리와 함께 폭발했습니다.

안전한 실험실에서 발생한 이 폭발은 바로 당신의 사업장에서 절대 일어나기를 원치 않는 사고입니다.

### 기업이 오프가스 감지에 대해 알아야 할 세 가지

#### 1\. 오프가스 감지 원리

대부분의 리튬 이온 배터리(예: 이 글을 읽는 데 사용되는 컴퓨터의 배터리)는 문제없이 작동합니다. 하지만 뉴스 헤드라인에 등장할 때는 보통 열폭주 때문입니다.

**열폭주**는 손상되거나 결함이 있는 배터리에서 발생하는 연쇄 반응으로, 화재와 폭발을 일으킵니다. 일단 열폭주가 시작되면 멈출 수 없습니다.

오프가스 감지는 리튬 이온 배터리가 열폭주에 들어가기 몇 분 전에 방출하는 **전해질 증기**를 감지하여 작동합니다. (이 오프가스가 바로 FM 연구원들이 기다리던 '펑' 소리와 '쉭' 소리였으며, '쾅' 소리는 열폭주였습니다.) 이 연구에는 컨설턴트 엔지니어인 안잘리 라테시(Anjali Rathesh)와 짐 알메이다(Jim Almeida)가 참여했습니다.

FM 연구의 작동 방식에 대한 더 자세한 내용: 푸루쇼타만 팀은 오프가스 감지기가 장착된 실험 챔버에서 배터리를 과충전하거나 과열시켰습니다. 이 감지기들은 배터리 셀이 증기를 방출했을 때 그 존재를 포착할 수 있었습니다. 감지기가 작동한 직후, 푸루쇼타만 팀은 배터리의 과충전이나 과열을 중단했고, 그 배터리들은 열폭주에 이르지 않았습니다. 오프가스 방출과 열폭주 사이의 시간 간격은 약 5분에서 20분이었습니다.

#### 2\. 오프가스 감지기의 수혜 대상

FM Global의 재생 에너지 부문 수석 엔지니어인 에릭 벌룹(Erik Verloop)은 오프가스 감지가 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)을 포함해 리튬 이온 배터리가 사용되는 환경에서 가치 있는 안전 대책이라고 말합니다. 또한 데이터 센터와 같이 리튬 이온 배터리에 노출될 수 있는 모든 곳에서 유용할 수 있다고 덧붙였습니다.

  * **데이터 센터**: 많은 최신 데이터 센터는 데이터 처리 장비실에서 리튬 이온 배터리 모듈을 사용하는 무정전 전원 공급 장치(UPS)로 전환하고 있습니다. 이는 적절한 안전 조치가 없을 경우 열폭주, 화재, 유독 가스 방출의 위험에 중요한 인프라를 노출시킬 수 있습니다.
  * **BESS(배터리 에너지 저장 시스템)**: 열폭주는 에너지 저장 개발자 및 보험사에게 가장 중요한 위험 중 하나이며, 특히 인구 밀집 지역이나 밀폐된 환경의 고용량 BESS는 강력한 위험 완화 전략의 시급성을 높였습니다.

벌룹은 FM의 지속적인 연구가 자사의 **재산 손실 예방 데이터 시트(Property Loss Prevention Data Sheets)**, 예를 들어 \*\*데이터 시트 5-33 '리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템'\*\*을 정기적으로 개선하여 고객과 업계 전반이 중요한 자산을 보호하고 복원력을 향상시키는 데 도움이 된다고 말했습니다.

FM은 또한 최근 리튬 이온 배터리 제조 및 보관에 관한 **업계 최초의 데이터 시트**를 발행했습니다. 이 데이터 시트에 대한 더 자세한 정보는 (https://www.google.com/search?q=%EB%A7%81%ED%81%AC)에서 찾을 수 있습니다. 또한 데이터 센터용 FM 데이터 시트는 리튬 이온 배터리 백업 장치가 있는 경우 화재 방지 시스템 옵션으로 비저장 시설, 위험 범주 2(HC-2) 보호를 위한 **FM Approved 워터 미스트 시스템**을 권장합니다.

#### 3\. FM Approved 리튬 이온 오프가스 감지기

2025년, 이러한 손실 예방 노력은 계속되었습니다. FM Global의 제3자 국제 공인 테스트 및 인증 기관인 **FM Approvals**는 업계 최초로 리튬 이온 배터리 오프가스 감지기인 \*\*Nexceris의 'Li-ion Tamer (LT-SEN-M)'\*\*에 대한 승인(Approval)을 발표했습니다. 이 시스템은 개방된 공간에 적합하며, 데이터 센터 룸을 보호하는 데 이상적입니다.

또한 FM Approvals는 소형 배터리 캐비닛 또는 인클로저 보호를 위한 비용 효율적인 솔루션을 제공하는 'Li-ion Tamer'의 **Gen2+ 시스템**도 인증했습니다. 이 시스템은 국부적인 배터리 보호가 필요한 데이터 센터와 같은 애플리케이션에 적합합니다.

FM Approvals의 운영 부사장 겸 그룹 매니저인 패트릭 번(Patrick Byrne)은 "이것은 큰 의미가 있습니다. 지금까지는 화재가 시작된 후에 무엇을 해야 하는지에 초점을 맞췄기 때문입니다. 이제는 실제로 화재가 시작되는 것을 막는 데 집중하고 있는 것입니다"라고 말했습니다.

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**관련 내용:**
5월, FM Global은 인공지능(AI)과 클라우드 컴퓨팅의 급증, 그리고 이로 인해 요구되는 데이터 센터 및 전력 생산 필요성에 직면한 고객들을 돕기 위한 프로그램인 \*\*'Intellium'\*\*을 발표했습니다.