전기저장시설 화재안전기준

왜 배우는가: 전기저장시설은 리튬이온 배터리 기반 ESS 보급으로 화재 사례가 늘면서 설치 대상과 소화 설비 기준이 빠르게 정비되고 있다. 기술사 시험에서는 설치 대상, 구성, 소방시설 종류를 묻는 문제로 반복 출제되므로 법령 체계와 기준 수치를 정확히 구분해 익혀야 한다.

출제 이력: 제129회 2교시 5번, 제127회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

전기저장시설은 생산된 전기를 배터리에 저장했다가 필요한 때 공급하는 전기저장장치를 설치한 시설로, 화재안전기술기준(NFTC 607)에 따라 소방시설을 갖춘다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 전기저장장치
• 배터리실
• 옥외형 전기저장장치 설비
• 옥내형 전기저장장치 설비
• 배터리용 소화장치
• 더블인터락 방식
• BESS

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 전기저장시설은 남는 전기를 배터리에 모아 두었다가 전기가 부족하거나 비싼 시간대에 꺼내 쓰는 시설이다. 여기서 배터리는 이차전지에 한정된다. 「전기저장시설의 화재안전성능기준(NFPC 607)」 제3조는 전기저장장치를 배터리, 배터리 관리 시스템, 전력 변환 장치, 에너지 관리 시스템 등으로 구성되어 발전·송배전·일반 건축물에서 단계별 저장이 가능한 장치라고 정의한다.

정식 정의에 따르면 전기저장장치는 생산된 전기를 전력 계통에 저장했다가 전기가 가장 필요한 시기에 공급해 에너지 효율을 높이는 장치다. 배터리 형식의 ESS를 BESS(Battery Energy Storage System)라고 하며, 실무에서 ESS라고 하면 대개 BESS를 가리킨다.

설치 형태는 두 가지로 나뉜다. 옥외형 전기저장장치 설비는 컨테이너나 패널 등 전용 건축물 형태로 옥외의 구획된 실에 설치된 장치다. 옥내형 전기저장장치 설비는 전용 건축물이 아닌 건축물 내부에 설치되며, 옥외형이 아닌 설비를 말한다.

배터리실은 전기저장장치 중 배터리를 보관하기 위해 별도로 구획된 실이다. 소방 설비의 적용 범위를 정할 때 이 구분이 기준이 된다. 예를 들어 스프링클러헤드는 배터리실 외의 장소에는 설치하지 않을 수 있다.

3. 등장 배경과 필요성

재생에너지 확대로 출력이 일정하지 않은 태양광·풍력 발전이 늘었다. 이를 안정적으로 공급하려고 전력 계통에 ESS를 설치하는 사례가 증가했다.

그런데 리튬이온 배터리는 과충전, 열폭주, 셀 간 열전파 등으로 화재가 발생하면 일반 소화 방식으로 진압이 어렵다. 배터리 내부에서 산소 공급 없이 열과 가스가 계속 발생하므로 초기 냉각과 열 확산 방지가 중요하다. 이 때문에 일반 건축물 기준만으로는 대응하기 어려워 전기저장시설 전용 기준이 마련되었다.

기준의 체계도 정리해 둘 필요가 있다. 2022-12-01부터 화재안전기준은 성능기준(NFPC, 고시)과 기술기준(NFTC, 공고)으로 나뉘었다. 전기저장시설 기준은 NFPC 607과 NFTC 607이며, NFTC 607은 「소방시설 설치 및 관리에 관한 법률」에 따라 성능기준을 충족하는 구체 방법을 제시한다. 구 명칭인 NFSC 607은 경과조치 문구에만 남아 있다.

NFTC 607 시행 기준

최근 개정된 시행 규정이 있다. 개정 과정에서 스프링클러설비와 배터리용 소화장치 관련 기준이 정비되었다. 기준이 바뀌면 경과조치 적용 여부를 함께 확인해야 한다.

4. 구성요소·원리·절차

전기저장장치는 배터리, 배터리 관리시스템(BMS), 전력 변환 장치(PCS), 에너지 관리 시스템(EMS)으로 구성된다. 기준 정의상 배터리는 이차전지에 한정한다. 화재 측면의 핵심은 셀의 열폭주(Thermal Runaway)이며, 소방설비는 이를 조기에 감지하고 냉각·배출하는 역할을 맡는다.

설치 형태는 옥외형과 옥내형으로 나뉜다. 옥외형은 컨테이너나 패널 등 전용 건축물 형태로 옥외의 구획된 실에 설치한다. 옥내형은 전용 건축물이 아닌 건축물 내부에 설치하며 옥외형이 아닌 설비를 말한다. 옥외형은 컨테이너 내부 설치 여부와 외부 이격거리에 따라 배터리용 소화장치 대체 조건이 달라진다.

화재 원리는 다음과 같다. 셀 내부 온도가 상승하면 열폭주가 일어나 가연성 가스와 열이 발생한다. 감지기가 초기 연기나 가스를 잡아 경보를 내고, 스프링클러가 배터리실을 냉각하며, 배출설비가 가스와 열을 외부로 뺀다. 열폭주 가스는 배출설비로 제거하고, 배터리실은 스프링클러로 냉각한다.

설계·검토 절차는 다음과 같다.

• 설치 위치 확인: 지면으로부터 지상 22m 이내, 지하 9m 이내에 설치한다(2.7.1).
• 방화구획 판단: 배터리실 외의 장소와 옥외형 설비는 방화구획을 생략할 수 있다(2.8.1).
• 감지기 선정: 공기흡입형 감지기 또는 아날로그식 연기감지기를 사용한다(2.4.2.1).
• 스프링클러 방식 결정: 습식 또는 준비작동식으로 하며, 준비작동식은 더블인터락 방식을 제외한다(2.2.1.1).
• 배출설비 설계: 강제 배출, 화재감지기 연동, 옥외와 면한 벽체 설치를 확인한다(2.6.1).
• 비상전원과 송수구 확보: 스프링클러를 30분 이상 작동할 비상전원과 소방차 송수구를 갖춘다(2.2.1.5, 2.2.1.7).
• 배터리용 소화장치 대체 검토: 2.3.1의 두 조건 중 하나에 해당하는지 확인한다.

5. 관련 법령·기준·표준

근거 기준은 「전기저장시설의 화재안전기술기준(NFTC 607)」이다. 성능 기준은 「전기저장시설의 화재안전성능기준(NFPC 607)」이며, 이 기술기준에 적합하면 성능기준을 충족하는 것으로 본다(1.2.2). 소방시설 설치 근거는 「소방시설 설치 및 관리에 관한 법률」이다. 구 「전기저장시설의 화재안전기준(NFSC 607)」은 경과조치 대상에만 적용된다(1.5.1).

위 표의 기준은 NFTC 607 원문에 따른 값이다. 배터리용 소화장치는 중앙소방기술심의위원회의 심의와 소방청장 인정 시험방법을 거쳐, 2.9.2의 시험기관에서 소화성능을 인정받아야 한다. 시험기관은 한국소방산업기술원, 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원, 소방청장이 인정한 비영리 국가 공인시험기관이다.

개정 연혁으로는 스프링클러 방식과 배터리용 소화장치 관련 조항이 정비됐고, 감지기 관련 조항은 삭제됐다. 2.9.1은 시험 인정 범위 안에서 2.2와 2.3의 적용을 면제할 수 있게 한다.