본 연구에서는 국내에서 발생된 23건의 ESS 화재 사고사례에 대하여 현재까지 밝혀지거나 추정되는 원인에 대하여 분석하였으며, ESS 화재 시 발생된 고장경보신호를 구성부품 또는 시스템적 관점에서 분석하여 발생 가능한 부품별 또는 시스템별 고장 발생 원인을 추정하였다. 또한, ESS의 기능적 block diagram을 바탕으로 구성부품을 분류하고 FMEA를 통한 상위 10%의 위험순위를 도출하였고 시스템적 안정성을 평가하기 위하여 시스템의 구성 부품에 대한 실제 화재 원인, ...
본 연구에서는 국내에서 발생된 23건의 ESS 화재 사고사례에 대하여 현재까지 밝혀지거나 추정되는 원인에 대하여 분석하였으며, ESS 화재 시 발생된 고장경보신호를 구성부품 또는 시스템적 관점에서 분석하여 발생 가능한 부품별 또는 시스템별 고장 발생 원인을 추정하였다. 또한, ESS의 기능적 block diagram을 바탕으로 구성부품을 분류하고 FMEA를 통한 상위 10%의 위험순위를 도출하였고 시스템적 안정성을 평가하기 위하여 시스템의 구성 부품에 대한 실제 화재 원인, IEEE Std. 및 RIAC(Reliaility information assessment center)을 바탕으로 고장률과 기본사상을 도출하고 결함수를 작성하여 잠재적 고장의 원인을 분석하였다. 또한 ESS의 배터리 랙 사이의 격벽 유무에 대한 감지기 동작시간과 피난시간을 분석하여 ESS의 화재 확산을 예방하기 위한 최적 설계 방안을 분석하였다. 최종적으로 구성부품별, 안전장치 및 설치(환경적 제안)에 대한 현장적용방법을 제시하였다. 구체적인 내용은 다음과 같다. 첫째로, ESS 화재의 원인을 분석하기 위하여 현재까지 발생한 23건의 화재 원인에 대하여 용도, 사고유형, 설치위치, 건물형태, 운영기간, 배터리 제조사에 따라 분석하였다. 용도별로는 태양광·풍력 연계용이 17건, 사고유형별으로는 충전을 완료하고 발전대기 시간 중 화재가 14건, 설치위치에 따라서는 산지에서 14건, 건물 형태로는 조립식 패널이 15건, 운영기간별로는 1년 이하에서 16건이 발생하여 화재 중 가장 높은 비중을 차지하였다. 23건의 화재 중 특정 제조사의 배터리에서 12건이 발생하여 50%이상을 차지하는 것으로 분석되었다. 또한 23건의 화재 중 10건이 배터리, 배터리 모듈, BCU등 BMS 부분이 화재 원인으로 추정되고 있다. 둘째로, ESS의 기능적 블록 다이어그램을 바탕으로 실제로 추정되는 화재 원인과 IEEE Std. 및 RIAC을 바탕으로 FMEA와 FTA을 통하여 구성부품의 위험우선순위와 고장 및 화재의 발생확률을 분석하였다. 셋째로, 화재 및 피난 시뮬레이션을 활용하여 건물 내 실제 설치된 사례를 바탕으로 ESS 화재 시 배터리 rack 사이의 구획 여부에 따른 연기 유동 시간 및 피난 시간 등을 분석하였다. 최종적으로 ESS 화재를 예방하기 위한 안정적인 운영방법 및 제안을 제시하였다.
본 연구에서는 국내에서 발생된 23건의 ESS 화재 사고사례에 대하여 현재까지 밝혀지거나 추정되는 원인에 대하여 분석하였으며, ESS 화재 시 발생된 고장경보신호를 구성부품 또는 시스템적 관점에서 분석하여 발생 가능한 부품별 또는 시스템별 고장 발생 원인을 추정하였다. 또한, ESS의 기능적 block diagram을 바탕으로 구성부품을 분류하고 FMEA를 통한 상위 10%의 위험순위를 도출하였고 시스템적 안정성을 평가하기 위하여 시스템의 구성 부품에 대한 실제 화재 원인, IEEE Std. 및 RIAC(Reliaility information assessment center)을 바탕으로 고장률과 기본사상을 도출하고 결함수를 작성하여 잠재적 고장의 원인을 분석하였다. 또한 ESS의 배터리 랙 사이의 격벽 유무에 대한 감지기 동작시간과 피난시간을 분석하여 ESS의 화재 확산을 예방하기 위한 최적 설계 방안을 분석하였다. 최종적으로 구성부품별, 안전장치 및 설치(환경적 제안)에 대한 현장적용방법을 제시하였다. 구체적인 내용은 다음과 같다. 첫째로, ESS 화재의 원인을 분석하기 위하여 현재까지 발생한 23건의 화재 원인에 대하여 용도, 사고유형, 설치위치, 건물형태, 운영기간, 배터리 제조사에 따라 분석하였다. 용도별로는 태양광·풍력 연계용이 17건, 사고유형별으로는 충전을 완료하고 발전대기 시간 중 화재가 14건, 설치위치에 따라서는 산지에서 14건, 건물 형태로는 조립식 패널이 15건, 운영기간별로는 1년 이하에서 16건이 발생하여 화재 중 가장 높은 비중을 차지하였다. 23건의 화재 중 특정 제조사의 배터리에서 12건이 발생하여 50%이상을 차지하는 것으로 분석되었다. 또한 23건의 화재 중 10건이 배터리, 배터리 모듈, BCU등 BMS 부분이 화재 원인으로 추정되고 있다. 둘째로, ESS의 기능적 블록 다이어그램을 바탕으로 실제로 추정되는 화재 원인과 IEEE Std. 및 RIAC을 바탕으로 FMEA와 FTA을 통하여 구성부품의 위험우선순위와 고장 및 화재의 발생확률을 분석하였다. 셋째로, 화재 및 피난 시뮬레이션을 활용하여 건물 내 실제 설치된 사례를 바탕으로 ESS 화재 시 배터리 rack 사이의 구획 여부에 따른 연기 유동 시간 및 피난 시간 등을 분석하였다. 최종적으로 ESS 화재를 예방하기 위한 안정적인 운영방법 및 제안을 제시하였다.
This thesis researched identified or presumed causes of 23 ESS fire accidents in South Korea so far and analyzed alarms issued in the ESS fires from the perspective of component part or system to estimate causes of failure in terms of each possible part or system. Moreover, based on the functional E...
This thesis researched identified or presumed causes of 23 ESS fire accidents in South Korea so far and analyzed alarms issued in the ESS fires from the perspective of component part or system to estimate causes of failure in terms of each possible part or system. Moreover, based on the functional ESS block diagram, the component parts were classified and top 10% risk factors were identified by FMEA. To evaluate system stability, failure rate and basic event were found based on IEEE Std. and RIAC (Reliability assessment center), and number of defects was drawn up to examine potential causes of failure. Detector’s operating time and evacuation time were analyzed depending upon the existence of partitions between ESS battery racks in order to find the optimal design method to prevent ESS fire spreading. Finally, the thesispresented how to apply to the site safety devices and their installation (environmental proposition). To investigate the causes of ESS fire, the causes of 23 fire accidents that have occurred so far were examined according to purpose of use, type of accident, installation location, building type, operating period and battery manufacturer. With respect to the purpose of use, 17 of the accidents were about the purpose of using in connection with sunlight or wind power. In terms of accident type, 14 cases were fires during the standby for power generation after completing recharging. Fourteen of the cases took place in mountain areas in terms of installation location. In building type, 15 fires broke out in prefabricated panel structures. In terms of operating period, 16 fires took place in 1 year or under, accounting for the largest part among the fires. Of the 23 fire accidents, 12 cases took place in batteries made by a certain manufacturer, accounting for over 50%. Moreover, 10 out of the 23 fires seem to have been caused by BMS parts such as battery, Battery module and BCU. Based on the functional ESS block diagram, practically estimated fire causes were identified; and, based on IEEE Std. and RIAC, risk priority of component parts and failure and fire accident probability were analyzed by FMEA and FTA. Fire and evacuation simulation was utilized to examine smoke flow time and evacuation time depending upon the existence of partitions between battery racks in the event of an ESS fire accident based on the actual case of in-house installation. The finding indicates it is more effective to secure evacuation time to separate battery racks and install partitions between them as it delays smoke diffusion. Finally, to prevent ESS fires, this thesis presented a method and suggestions.
This thesis researched identified or presumed causes of 23 ESS fire accidents in South Korea so far and analyzed alarms issued in the ESS fires from the perspective of component part or system to estimate causes of failure in terms of each possible part or system. Moreover, based on the functional ESS block diagram, the component parts were classified and top 10% risk factors were identified by FMEA. To evaluate system stability, failure rate and basic event were found based on IEEE Std. and RIAC (Reliability assessment center), and number of defects was drawn up to examine potential causes of failure. Detector’s operating time and evacuation time were analyzed depending upon the existence of partitions between ESS battery racks in order to find the optimal design method to prevent ESS fire spreading. Finally, the thesispresented how to apply to the site safety devices and their installation (environmental proposition). To investigate the causes of ESS fire, the causes of 23 fire accidents that have occurred so far were examined according to purpose of use, type of accident, installation location, building type, operating period and battery manufacturer. With respect to the purpose of use, 17 of the accidents were about the purpose of using in connection with sunlight or wind power. In terms of accident type, 14 cases were fires during the standby for power generation after completing recharging. Fourteen of the cases took place in mountain areas in terms of installation location. In building type, 15 fires broke out in prefabricated panel structures. In terms of operating period, 16 fires took place in 1 year or under, accounting for the largest part among the fires. Of the 23 fire accidents, 12 cases took place in batteries made by a certain manufacturer, accounting for over 50%. Moreover, 10 out of the 23 fires seem to have been caused by BMS parts such as battery, Battery module and BCU. Based on the functional ESS block diagram, practically estimated fire causes were identified; and, based on IEEE Std. and RIAC, risk priority of component parts and failure and fire accident probability were analyzed by FMEA and FTA. Fire and evacuation simulation was utilized to examine smoke flow time and evacuation time depending upon the existence of partitions between battery racks in the event of an ESS fire accident based on the actual case of in-house installation. The finding indicates it is more effective to secure evacuation time to separate battery racks and install partitions between them as it delays smoke diffusion. Finally, to prevent ESS fires, this thesis presented a method and suggestions.
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