태양광 발전설비의 주요 구성요소 중 에너지저장장치(ESS, Engergy Storage System)는 주요 화재 원인으로 꼽힌다. 현재 ESS의 배터리로 주로 사용하고 있는 것은 리튬이온 배터리이다. ESS 관련 화재가 잇따르자 정부는 지난해 ESS화재 1차 민관조사단을 조직하여 조사를 실시했는데, 그 결과 “부실한 설치·관리 때문”이라는 진단을 내놓고 이에 대한 관리 보강을 하였다. 하지만 이후에도 추가 화재가 이어지자 정부는 2차 합동조사단을 꾸려 최근 5건의 화재를 면밀히 분석한 결과 이중 4건이 “배터리 원인”이라고 최종 결론지었다. 이처럼 ESS는 화재에 취약한 데 이것을 주거지 근처에 설치하는 것은 다음과 같은 이유로 더더욱 바람직하지 않다.
첫째, 화재발생 후 건축자재 폐기 시 독성물질이 유출될 수 있다는 점
리튬배터리 연소 후 잔류물과 그을린 컨테이너, 벽돌 등 건축자재의 폐기 시 불산, 벤젠, 톨루엔, 바이페닐, 아크롤레인, 탄산에틸메틸, 디에틸카보네이트, 탄산 에틸렌, 일산화탄소, 카보닐 설파이드 등의 독성물질이 검출되어 유출에 의한 2차 피해의 가능성이 높다. 특히 불산의 경우에는 지난 2012년 구미 불산가스 누출사고를 통해 그 유해성이 잘 알려져 있다. 이 사고로 사고현장 주변 주민이 피를 토하는 증상을 보였고 인근 농작물도 말라 죽었다. 또한 가축 3654마리가 도살됐고, 나무 2만2000여 그루가 벌목됐으며, 현장에서 진압활동을 벌인 소방관 200여명에게 피부발진이 나타났다. 주변 200m에 달하는 곳을 초토화 시킨 것이다. 이외에도 리튬배터리 연소 후 독성물질 유출에 대해 네이처(nature) 등 국제적인 전문학술지에서는 화재실험을 통해 그 위험성을 증명하고 있다.
둘째, 선진국의 경우 주거지 근처에 ESS를 구축한 사례가 거의 없다는 점
미국 등 선진국의 경우 ESS의 폭발위험성으로 인한 대량 인명피해를 우려해서 주거지 근처에 ESS를 구축하지 않고 있다. 구축 사례도 극히 드물다. 특히 미국방화협회(NFPA, National Fire Protection Association)에서는 주거지 근처에서 떨어진 장소라고 하더라도 ESS 설치 시 다음 조건을 만족해야 한다고 규정하고 있다.
먼저 ESS에 화재 시 경보시스템이 필요하다. 특히 독성가스를 안전하게 배출할 수 있는 HVAC(Heating, Ventilating, and Air Conditioning)시스템 설치가 필수적이다. 그리고 배터리의 잔여 전압에 의한 감전 위험을 막기 위해 인근 소방서와의 정보를 연계하여야 하고, 배터리 관리 시스템의 Shut-down 기능, 적절한 장비 비치 그리고 전기 및 화재 전문가가 24시간 상주하여야 한다. 또한 배터리 폭발 사전 감지 및 잠재적인 화재 위험성을 사전에 알려줄 수 있는 수소감지기, 연기감지기 등도 설치해야 한다. 배터리 폭발 전 수소를 함유한 증기가 방출되는 까닭이다.
안전을 위해 전기 및 화재전문가를 제외한 인원의 ESS 출입제한 및 고전압 표지판, NFPA 704(Fire Diamond)에 의한 응급상황 발생시, 필요한 장비, 처리절차, 대책 등에 따른 경고표시도 필요하다. 이밖에도 배터리관리시스템(BMS, Battery Management System) 상태 및 배터리 충전 상태를 화재진압을 위해 출동한 소방관에게 정보제공. 화재 진압 전 시스템 Shut-down 및 배터리 방전기능도 있어야 한다.
마지막으로, ESS 건축물 벽체공사의 위험성을 우려하고 있다는 점
ESS를 컨테이너에 설치한 경우 외부온도에 의한 열이 축적된다. 때문에 이에 대한 대책도 필요하다. 또한 ESS을 일반 건축물에 설치하는 경우에도 여전히 문제는 존재한다. SCI급 저널인 Fire Technology에서는 다양한 실험을 통해서 ESS 건축물 벽체공사를 통한 방법의 위험성을 우려하고 있다. 벽돌벽의 경우 화재 시 열에 의해 벽돌 접착제인 모르타르(mortar)와 벽돌의 열팽창계수가 다르므로 미세한 균열이 발생하고 이에 부하가 걸리면 붕괴의 위험이 있다는 것이다. 실제로 800도 내외의 실험 결과에서 균열 및 붕괴가 발생했다. 800도로 실험했다면, 실제 화염 온도는 1000도가 넘어가므로 안전이 보장되지 않는다. 일반 건축물과 달리 기둥이 존재하지 않으므로 붕괴 위험성이 더 크다.
건축물 붕괴 시 낙하물에 의해 불이 붙지 않은 배터리에 손상이 가고, 배터리가 훼손됨에 따라 폭발이 되면 동시다발적 화재로 인해 화재확산이 빨라지며, 이 때문에 화재진압이 어려워질 수 있다고 발표하였다.
결론적으로 주거지 근처에 ESS를 설치하면 화재발생 후 건축자재 폐기 시 독성물질이 유출될 수 있다는 점과 선진국에서는 주거지 근처에 ESS를 구축한 사례가 없다는 점, 그리고 ESS 건축물 벽체공사의 위험성을 우려하고 있다는 점 등의 문제점이 존재하므로 이에 대한 철저한 대책이 필요하다.