A Study on the Operation Characteristics of Protection Device for Electrical Hazard in ESS

최근, 정부에서는 ESS 민관 합동 화재조사 위원회를 통해 ESS의 화재원인을 다양한 측면에서 분석하고 있는데, 이 중 전기적 위해요인에 대한 배터리 보호 시스템이 미흡한 것으로 평가되어, 관련 규정을 개정하여 관련 보호장치를 설치하도록 의무화하고 있다. 하지만, 전기적 위해요인에 대한 보호장치의 설치 위치 및 사양 등에 대한 자세한 지침이 마련되지 않아, 적절한 보호가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 전기적 위해요인으로부터 ESS를 보호하기 위한 지락검출장치(IMD), 서지보호장치(SPD), 순환전류 저감장치(NGR)의 동작 메커니즘을 제시하고, 모의 배전계통부, ESS부, 지락검출장치부, 서지보호장치부, 순환전류 저감장치부, 등으로 구성된 ESS의 안전성 평가 시험장치의 모델링을 수행하며, 이를 바탕으로 lab-scale의 안전성 평가 시험장치를 구현한다. 상기에서 제시한 모델링 및 시험장치를 바탕으로 전기적 위해요인에 대한 보호장치의 운용특성을 종합적으로 분석한 결과, 지락사고 시 IMD는 절연 저항의 변동을 측정하여 정확하게 지락사고를 판단할 수 있고, 적정용량의 SPD는 배터리로 유입되는 개폐서지를 저감시킬 수 있으며, NGR은 ESS용 연계변압기의 접지 측으로 유입되는 순환전류를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 따라서, ESS의 사양과 설치환경을 고려하여 적정한 보호장치를 설치하면, 전기적 위해요인에 의한 악영향을 감소시켜 ESS를 효과적으로 보호할 수 있음을 알 수 있다.