현재 리튬-이온 전지를 활용한 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)의 시장은 전 세계적으로 수요가 가파르게 상승하고 있다. 에너지저장장치는 초과 생산된 전력을 저장한 후에 그 전력이 필요한 시기에 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 에너지저장장치의 역할은 주파수 조정(F/R), ...
현재 리튬-이온 전지를 활용한 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)의 시장은 전 세계적으로 수요가 가파르게 상승하고 있다. 에너지저장장치는 초과 생산된 전력을 저장한 후에 그 전력이 필요한 시기에 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 에너지저장장치의 역할은 주파수 조정(F/R), 신재생에너지 출력 안정화, 피크 감소 등이 있다. 주파수 조정(F/R)은 계통주파수를 기준으로 전력계통을 운영 중인데, 이 계통주파수 범위를 초과하거나 미달하는 경우 전력공급에 악영향을 끼치게 된다. 하지만 에너지저장장치를 통해 실시간으로 변하는 전력계통 주파수에 즉각적인 충전, 방전으로 계통주파수를 유지할 수 있다. 신재생에너지 출력 안정화는 자연환경 변화나, 기상 상황에 따라 변하는 출력변동으로 인해 전력계통에 악영향을 줄 수 있다. 이러한 변동을 에너지저장장치를 통해 보완하여 신재생에너지의 출력을 안정적으로 유지할 수 있다. 피크 감소는 야간에 유휴전력을 저장하고 주간에 사용하는 부하 평준화를 통해 전력 운영에 최적화에 기여한다. 이토록 에너지저장장치는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 저장하고 관리하기에 급격히 사용량이 늘어나고 있다. 하지만 리튬-이온 전지를 활용한 에너지저장장치가 많이 사용됨에 따라 문제점이 드러나고 있다. 리튬-이온 전지는 열 폭주 현상에 의해 화재 발생이 많아졌으며, 그로 인한 안전성에 관한 문제가 두드러졌다. ESS 설비의 화재 발생은 가스방출 이후 열 폭주에 의해 설비가 전소되는 현상으로 이어지기도 하고, 특히 폭발에 의한 파편 비산, 유독성 연기와 가스 발생, 구조물 붕괴에까지 이른다. 또한, ESS시설이 건물 내에 설치 될 경우에는 연기나 가스에 의한 질식 위험 뿐만 아니라 비상 전원용 ESS의 경우에는 정전사태로까지 문제가 확산된다. 그에 따른 위험성이 최근 잇따른 화재사고로 인지하게 됐으며 이에 대한 예방대책과 제도화에 따른 관리가 절실하다. 본 논문에서는 리튬-이온 전지의 열 폭주 현상을 조기 감지할 수 있는 실험과 분석을 통해 화재 예방을 위한 활용방안에 대해 고찰하고자 한다. 리튬-이온 전지의 화재 예방을 위한 조기 감지 방법 및 도출 방법은 다음과 같다. 리튬-이온 전지의 열 폭주 현상 분석, 오프 가스 감지 및 분석결과, 실시간 모니터링을 통한 기능 알림 분석을 통해 화재 예방을 위한 조기 감지 방법에 대해 연구하였다.
현재 리튬-이온 전지를 활용한 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)의 시장은 전 세계적으로 수요가 가파르게 상승하고 있다. 에너지저장장치는 초과 생산된 전력을 저장한 후에 그 전력이 필요한 시기에 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 에너지저장장치의 역할은 주파수 조정(F/R), 신재생에너지 출력 안정화, 피크 감소 등이 있다. 주파수 조정(F/R)은 계통주파수를 기준으로 전력계통을 운영 중인데, 이 계통주파수 범위를 초과하거나 미달하는 경우 전력공급에 악영향을 끼치게 된다. 하지만 에너지저장장치를 통해 실시간으로 변하는 전력계통 주파수에 즉각적인 충전, 방전으로 계통주파수를 유지할 수 있다. 신재생에너지 출력 안정화는 자연환경 변화나, 기상 상황에 따라 변하는 출력변동으로 인해 전력계통에 악영향을 줄 수 있다. 이러한 변동을 에너지저장장치를 통해 보완하여 신재생에너지의 출력을 안정적으로 유지할 수 있다. 피크 감소는 야간에 유휴전력을 저장하고 주간에 사용하는 부하 평준화를 통해 전력 운영에 최적화에 기여한다. 이토록 에너지저장장치는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 저장하고 관리하기에 급격히 사용량이 늘어나고 있다. 하지만 리튬-이온 전지를 활용한 에너지저장장치가 많이 사용됨에 따라 문제점이 드러나고 있다. 리튬-이온 전지는 열 폭주 현상에 의해 화재 발생이 많아졌으며, 그로 인한 안전성에 관한 문제가 두드러졌다. ESS 설비의 화재 발생은 가스방출 이후 열 폭주에 의해 설비가 전소되는 현상으로 이어지기도 하고, 특히 폭발에 의한 파편 비산, 유독성 연기와 가스 발생, 구조물 붕괴에까지 이른다. 또한, ESS시설이 건물 내에 설치 될 경우에는 연기나 가스에 의한 질식 위험 뿐만 아니라 비상 전원용 ESS의 경우에는 정전사태로까지 문제가 확산된다. 그에 따른 위험성이 최근 잇따른 화재사고로 인지하게 됐으며 이에 대한 예방대책과 제도화에 따른 관리가 절실하다. 본 논문에서는 리튬-이온 전지의 열 폭주 현상을 조기 감지할 수 있는 실험과 분석을 통해 화재 예방을 위한 활용방안에 대해 고찰하고자 한다. 리튬-이온 전지의 화재 예방을 위한 조기 감지 방법 및 도출 방법은 다음과 같다. 리튬-이온 전지의 열 폭주 현상 분석, 오프 가스 감지 및 분석결과, 실시간 모니터링을 통한 기능 알림 분석을 통해 화재 예방을 위한 조기 감지 방법에 대해 연구하였다.
These days, the market for energy storage systems (ESS) using lithium-ion batteries is rapidly increasing in demand worldwide. An energy storage system increases energy efficiency by storing over-produced power and then using it when needed. The roles of energy storage systems include frequency adju...
These days, the market for energy storage systems (ESS) using lithium-ion batteries is rapidly increasing in demand worldwide. An energy storage system increases energy efficiency by storing over-produced power and then using it when needed. The roles of energy storage systems include frequency adjustment (F/R), stabilization of renewable energy output, and reduction of peak demand. Frequency adjustment (F/R) operates the power system based on the system frequency, which will adversely affect the power supply if it exceeds or falls short of the system frequency range. However, The energy storage system can maintain the system frequency by immediately charging and discharging power system frequencies that change in real time. Stabilizing the output of renewable energy can adversely affect the power system due to changes in the natural environment or changes in output depending on weather conditions. These changes can be supplemented by energy storage systems to keep the output of renewable energy stable. Peak reduction contributes to optimizing power operations by storing idle power at night and leveling the load used during the day. The use of Energy storage systems are rapidly increasing to store and manage energy efficiently. Problems, However, are emerging as many energy storage Systems using lithium-ion batteries are being popular. Lithium-ion batteries have more fire incidents caused by the heat surge phenomenon, and as a result the problem of fire safety has been highlighted. The occurrence of fires in ESS facilities can lead to the burning down the facilities by thermal and explosion events after the release of combustible gas, especially the scattering of debris caused by gas explosions, toxic smoke and combustible and toxic gas generation, and the collapse of structures. In addition, when ESS facilities are installed in buildings, problems spread not only to the risk of suffocation due to smoke or gas, but also to power outages in the case of ESS for emergency power sources. The risks have been recognized as a series of recent fire incidents, so that proper preventive measures and institutionalization are urgently needed. In this paper, we would like to consider the utilization methods for fire prevention through experiments and analysis that can detect the thermal runaway phenomenon of lithium-ion batteries as early as possible. Early detection methods and elicitation methods for fire prevention of lithium-ion batteries are as follows. The early detection method for fire prevention was studied through the analysis of thermal runaway phenomenon of lithium-ion battery, The off-gas detection and analysis results, and function notification analysis through real-time monitoring.
These days, the market for energy storage systems (ESS) using lithium-ion batteries is rapidly increasing in demand worldwide. An energy storage system increases energy efficiency by storing over-produced power and then using it when needed. The roles of energy storage systems include frequency adjustment (F/R), stabilization of renewable energy output, and reduction of peak demand. Frequency adjustment (F/R) operates the power system based on the system frequency, which will adversely affect the power supply if it exceeds or falls short of the system frequency range. However, The energy storage system can maintain the system frequency by immediately charging and discharging power system frequencies that change in real time. Stabilizing the output of renewable energy can adversely affect the power system due to changes in the natural environment or changes in output depending on weather conditions. These changes can be supplemented by energy storage systems to keep the output of renewable energy stable. Peak reduction contributes to optimizing power operations by storing idle power at night and leveling the load used during the day. The use of Energy storage systems are rapidly increasing to store and manage energy efficiently. Problems, However, are emerging as many energy storage Systems using lithium-ion batteries are being popular. Lithium-ion batteries have more fire incidents caused by the heat surge phenomenon, and as a result the problem of fire safety has been highlighted. The occurrence of fires in ESS facilities can lead to the burning down the facilities by thermal and explosion events after the release of combustible gas, especially the scattering of debris caused by gas explosions, toxic smoke and combustible and toxic gas generation, and the collapse of structures. In addition, when ESS facilities are installed in buildings, problems spread not only to the risk of suffocation due to smoke or gas, but also to power outages in the case of ESS for emergency power sources. The risks have been recognized as a series of recent fire incidents, so that proper preventive measures and institutionalization are urgently needed. In this paper, we would like to consider the utilization methods for fire prevention through experiments and analysis that can detect the thermal runaway phenomenon of lithium-ion batteries as early as possible. Early detection methods and elicitation methods for fire prevention of lithium-ion batteries are as follows. The early detection method for fire prevention was studied through the analysis of thermal runaway phenomenon of lithium-ion battery, The off-gas detection and analysis results, and function notification analysis through real-time monitoring.
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