한국전기안전공사가 에너지저장장치(ESS)의 사고를 가상공간에서 미리 재현하고 위험요인을 사전에 찾아내는 종합 안전성 검증 시스템을 구축했다.

한국전기안전공사(사장 남화영)는 재생에너지의 변동성을 보완하는 ESS의 성능과 안전성을 종합적으로 검증할 수 있는 시스템을 구축하고 운영에 들어갔다고 밝혔다.

기존 ESS 안전성 시험과 인증은 배터리 등 개별 제품의 성능을 확인하는 데 초점이 맞춰져 있었다. 그러나 ESS 사고는 배터리 자체의 문제뿐 아니라 전력변환장치(PCS), 배선, 보호장치 등 여러 전기설비가 연결되는 과정에서 복합적으로 발생할 수 있다.

공사가 구축한 시스템은 이러한 한계를 보완해 배터리와 배선, 보호장치, 태양광 등 주요 설비가 연결된 실제 운전환경을 가상공간에 구현하고 시스템 전체의 성능과 안전성을 종합적으로 검증할 수 있도록 했다.

핵심 기술은 디지털트윈이다. 실제 ESS 설비와 동일한 환경을 가상공간에 구현하고 실제 설비의 운전상태를 초 단위로 실시간 동기화해 설비 상태를 지속적으로 모니터링하고 이상징후를 분석한다.

특히 실제 설비에서 발생할 수 있는 고장이나 사고 상황을 가상공간에서 미리 재현할 수 있어 위험요인을 사전에 파악하고 대응 방안을 마련할 수 있다.

이에 따라 ESS 안전관리 방식도 사고가 발생한 뒤 원인을 파악하고 대응하는 ‘사후 대응’ 중심에서 이상징후를 조기에 발견해 사고를 예방하는 ‘사전 예방’ 중심으로 전환될 것으로 기대된다.

공사는 현재 실제 ESS 사업장 10여 곳의 운영 데이터를 연계해 시스템을 운영하고 있다.

제품 개발과 상용화를 앞둔 기업들도 이 시스템을 활용할 수 있다. 설비 제작 전에 다양한 운전조건과 고장 상황, 장기간 운전에 따른 성능 변화 등을 가상환경에서 미리 검증할 수 있기 때문이다.

이를 통해 기업은 제품 개발 기간과 시험 비용을 줄이는 동시에 제품의 안전성과 신뢰성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

현재 이 시스템을 활용해 제품 시험을 진행한 기업은 3곳이다. 한 기업 관계자는 “이 시스템을 통해 제품 안전성을 검증받을 수 있어 판로 개척에도 도움이 될 것 같다”고 말했다.

공사는 전북특별자치도 완주군에 구축한 ‘신재생 연계 에너지저장장치 안전성 평가센터’를 중심으로 ESS 전기안전 컨설팅 서비스도 확대할 계획이다.

해당 평가센터는 2022년부터 2026년 6월까지 총 461억7천만원을 투입해 구축한 시설이다. 완주군 봉동읍 첨단산업5로 일원 약 1만6천653㎡ 부지에 조성됐으며, 태양광 1MW와 수소연료전지 0.4MW, ESS 12MWh 등의 실증설비를 갖추고 있다.

공사는 이곳을 기반으로 신재생에너지 발전설비와 ESS를 통합 운용하면서 시스템 단위의 안전성을 평가하고, 실증을 바탕으로 ESS 안전기준과 시험법을 마련하고 있다.

또 공통모드전압(CMV), 내부저항, 절연저항, 모듈퓨즈, 충전율(EoL), 온·습도 등 6개 분야의 안전기준과 시험·평가기준을 개발하고 국내외 표준화도 추진하고 있다.

공사는 그동안 축적한 ESS 화재조사 경험과 종합검증 기술을 바탕으로 안전성 평가 기준과 평가 절차를 고도화하는 한편 해외 연구기관과의 협력도 확대하고 있다.

세계적인 전력 연구기관인 미국 전력연구원(EPRI)과 노르웨이 에너지기술연구원(IFE) 등과 ESS 예방정비 및 안전관리 기준 마련을 위한 공동 연구과제를 추진하고 있다.

앞으로는 축적된 ESS 운영 데이터를 지속적으로 분석해 안전성과 운영 신뢰성을 높이고, 실증 결과를 국제표준에도 반영할 계획이다.

아울러 디지털트윈과 인공지능(AI)을 활용한 ESS 수명 예측과 최적 운전 알고리즘을 개발하는 등 미래형 안전관리 기술도 고도화할 방침이다.

남화영 한국전기안전공사 사장은 “재생에너지 확대와 함께 에너지저장장치에 대한 안전성 검증 기술이 필요하다”며 “전기안전 전문기관인 전기안전공사가 에너지저장장치의 위험 요인을 예측하고 안전성을 검증해 국민이 안심하고 전기를 사용할 수 있는 사회를 만들겠다”고 말했다. /오상근 기자