ESS 설치공간 안전기준의 현재: KFS 412에서 KEC까지, 기준이 현장에 도달하기까지의 거리
1. 서론: 기준은 있지만, 현장은 다르다
열 편의 글에서 우리는 ESS 화재의 기록과 원인, 기술적 대응, 제도적 변화, 산업 생태계의 위기와 회생까지를 종합적으로 살펴보았다. 그러나 이 모든 논의에서 한 가지 질문이 아직 충분히 다루어지지 않았다. "현장의 설치 공간은 실제로 안전한가?"
안전기준은 존재한다. NFPA 855가 미국에서, FMDS 0533이 글로벌 보험 시장에서, IFC 2018이 국제 건축 코드에서, 그리고 KFS 412가 한국 화재보험협회에서 각각 ESS의 안전을 규정하고 있다(citation:8). 국가기술표준원은 ESS 시스템 전체에 대한 KS 표준을 세계 최초로 제정했고, 「전기용품 및 생활용품 안전관리법」에 근거한 KC 62619가 산업용 배터리의 안전을 규율하고 있다(citation:2)(citation:3).
그러나 기준이 존재한다고 해서 현장이 안전해지는 것은 아니다. 2017년 8월 전북 고창에서 첫 ESS 화재가 발생한 이후 2026년 4월까지 국내에서 발생한 ESS 화재는 총 61건에 이른다(citation:11). 21건의 화재가 집중적으로 발생한 2018년(citation:8)(citation:11)에는 이미 해외 기준들이 존재하고 있었음에도 불구하고, 국내 현장에서는 그 기준들이 충분히 적용되지 못했다.
2025년 한국전기기술인협회와 (주)건일이엔지가 공동으로 수행한 연구(citation:9)는 이 문제를 정면으로 다루었다. "ESS 설치 공간의 화재예방·차단 시스템 및 유지관리 가이드라인 개발"이라는 제목의 이 연구는, 국내외 ESS 관련 표준·규정·가이드라인을 조사·비교하고, ESS 설치 공간에 대한 안전 기준안을 개발하며, 화재 진행 단계별 비상행동 가이드라인을 수립하고, ESS 운용 관리 요구사항 단체표준을 개정하는 것을 목표로 했다(citation:9).
이 글에서는 그 연구 성과를 중심으로, ESS 설치공간 안전기준의 현재를 종합적으로 조망한다. KFS 412와 NFPA 855·FMDS 0533·IFC의 비교(citation:8), 설치공간 안전기준안의 주요 내용, 화재 단계별 비상대응 가이드라인, 정밀점검 체계, 단체표준의 개정, 그리고 선박용 ESS의 안전성 평가체계까지 — 기준이 현장에 도달하기까지의 거리를 측정하는 글이다(citation:9)(citation:12).
2. ESS 안전관리 기준의 지형: 누가 무엇을 규정하는가
2-1. ESS 관련 주요 안전관리 기준의 분류
ESS의 안전을 규정하는 기준은 출처에 따라 크게 세 갈래로 분류된다(citation:8).
첫째, 국제 민간 기준. NFPA 855(미국 소방방재협회), FMDS 0533(글로벌 재물보험 전문회사 FM Global), IFC 2018/2024(국제 건축 코드 위원회), UL 9540A(미국 안전 시험 기관), NEC 706(미국 전기 코드), IEC 60364-5-57:2022(국제전기기술위원회) 등이 대표적이다(citation:8)(citation:9).
둘째, 국내 법정 기준. 한국전기설비규정(KEC), KESCO 제25조에 따른 세부 검사·점검 기준, 「전기용품 및 생활용품 안전관리법」에 근거한 KC 62619, 「소방시설법」 시행령에 근거한 소방청 고시 등이 있다(citation:2)(citation:3)(citation:9).
셋째, 국내 민간·산업 기준. 화재보험협회 KFS 412, 한국에너지공단의 공공기관 ESS 설치 가이드라인, 한국산업안전보건공단 E-185-2021, 한국전기기술인협회 단체표준(SPS-C KEEA 0020-7457) 등이 있다(citation:9).
2-2. 기준 간의 상호 관계
흥미로운 사실은 국내 기준들이 주로 해외 기준을 참조하여 제정되었다는 점이다. 화재보험협회에서 제정한 KFS 412 기준은 NFPA 855와 FMDS 0533을 주로 참조하여 제정되었고, 전기설비기술기준은 IFC 2018을 주로 참조하여 제정되었다(citation:8). 이는 국제 기준이 국내 기준의 원형 역할을 하면서도, 국내 실정에 맞는 수정과 보완이 이루어지고 있음을 보여준다.
다만 "각 기준의 특징이 상이하고, 특히 FMDS 0533에서는 일부 세부적인 내용은 제조사 매뉴얼에 따르도록 되어 있어 명확한 비교가 어려운 측면이 있다"(citation:8). 이는 기준 간의 정합화가 완전하지 않으며, 현장에서 적용 시 혼란이 발생할 수 있음을 시사한다.
3. KFS 412 vs NFPA 855 vs FMDS 0533: 주요 내용 비교
3-1. KFS 412의 탄생
KFS 412, 「리튬이온배터리 에너지 저장장치(ESS)의 안전관리 가이드」는 화재보험협회가 2018년에 제정한 국내 최초의 ESS 전용 안전관리 기준이다(citation:8). 국내 ESS 화재가 집중적으로 발생하기 시작한 2018년에 제정되었다는 것은, 화재 사태의 심각성을 인식한 선제적 대응이었다.
KFS 412의 주요 내용은 NFPA 855와 FMDS 0533을 참조하면서도, 국내 설치 환경과 운영 관행을 반영한 수정이 이루어졌다.
3-2. 설치 환경 기준의 비교
설치 환경 기준에서 세 기준은 다음과 같은 차이를 보인다(citation:8).
옥내 설치 용량 제한: KFS 412는 총 600kWh로 제한하고 있으며, 이는 미국 기준과 동일한 수준이다. 다만 옥내 설치 시 방화벽, 격벽, 이격거리 등의 추가 안전 조치가 요구된다.
이격거리: NFPA 855는 이격거리를 상세하게 규정하고 있으며, ESS의 규모와 설치 환경에 따라 달라진다. KFS 412는 미국 수준의 이격거리를 적용하고 있으나(citation:8), FMDS 0533의 경우 일부 세부 사항을 제조사 매뉴얼에 따르도록 하고 있어 기준 간 차이가 존재한다.
환기: NFPA 855는 밀폐 공간에서의 ESS 설치 시 환기 요구 사항을 매우 상세하게 규정한다. KFS 412도 환기 기준을 포함하고 있으나, NFPA 855 수준의 세밀함에는 미치지 못하는 것으로 평가된다.
3-3. 화재 감지·소화 기준의 비교
화재 감지 및 소화 기준에서의 차이가 특히 두드러진다(citation:8).
화재 감지: NFPA 855는 Off-gas 감지, 연기 감지, 열 감지 등 다중 감지 체계를 요구하며, UL 9540A 시험 결과에 기반한 감지 시스템 설계를 권장한다. KFS 412는 기본적인 화재 감지기 설치를 요구하지만, Off-gas 감지에 대한 상세한 기준은 포함하지 않았다.
소화 시스템: NFPA 855는 ESS의 규모와 설치 환경에 따라 적합한 소화 시스템의 설치를 요구하며, 자동 소화 시스템의 경우 열폭주 확산을 효과적으로 억제할 수 있는 성능이 검증되어야 한다. KFS 412는 소화 설비의 설치를 권고하고 있으나, 열폭주 억제 성능에 대한 시험 기준은 상대적으로 덜 구체적이다.
BOS(Balance of System) 기준: 2026년 NFPA 855 개정에서 특히 강화된 BOS 기준은 PCS, 냉각 시스템, 전기 배선 등 배터리 이외의 모든 설비에 대한 안전 기준을 포괄한다. KFS 412에는 이와 같은 포괄적 BOS 기준이 아직 포함되어 있지 않다(citation:8).
3-4. 비교의 시사점
세 기준의 비교에서 드러나는 가장 중요한 시사점은, KFS 412가 NFPA 855와 FMDS 0533을 참조하여 제정되었지만(citation:8), 화재 감지·소화·BOS 분야에서 NFPA 855의 최신 기준 수준까지는 도달하지 못했다는 것이다. 이 격차를 줄이는 것이 향후 KFS 개정의 핵심 과제다.
4. ESS 설치공간 안전기준(안): 현장 연구의 성과
4-1. 연구의 배경과 목표
2025년 한국전기기술인협회와 (주)건일이엔지가 공동으로 수행한 연구(citation:9)는 산업통상자원부(한국에너지기술평가원)의 지원을 받아 수행되었다. 연구의 핵심 목표는 다음과 같다.
- 국내외 ESS 관련 표준, 규정 및 가이드라인을 조사·분석
- 화재 예방 및 진압을 중심으로 ESS 화재 예방/진압 시스템 장치 적용 기준 설정
- 각 단계별 안전 기준 요구사항 정의
- ESS 설치 공간에 대한 안전 기준안 개발
연구진은 "국내외 ESS 관련 문서를 비교하고 분석하여, ESS 설치 공간에 대한 안전 기준안을 지속적으로 보완하고 연구할 예정"이라고 밝혔다(citation:9).
4-2. 참조된 국내외 기준의 범위
이 연구가 참조한 국내외 기준의 범위는 매우 포괄적이다(citation:9).
해외 기준: NFPA 855(2023), NEC 706, Fire Protection Handbook, UL 9540A(4th Edition), IEC 60364-5-57:2022, IFC 2024 Section 1207 등이 활용되었다.
국내 기준: 한국전기설비규정(KEC), KESCO 제25조에 따른 세부 검사·점검 기준, 소방청 고시 2024-21호, 한국산업안전보건공단 E-185-2021, KFS 412, 한국에너지공단 공공기관 에너지저장장치(ESS) 설치 가이드라인 등이 활용되었다(citation:9).
4-3. 설치공간 안전기준안의 주요 내용
연구진은 국내외 기준 및 표준 현황에 대한 조사와 비교 분석을 통해 ESS 화재 예방 및 진압 시스템 장치의 적용 기준을 정의했다(citation:9). 이 기준안의 주요 특징은 다음과 같다.
화재예방 시스템 적용 기준: ESS 설치 공간의 환경 조건(온도, 습도, 환기 상태 등), 배터리의 운전 조건(SOC, 충방전 패턴 등), 화재 감지 시스템의 종류와 설치 기준 등을 포괄한다. 특히 NFPA 855와 IFC 2024의 설치 환경 기준을 국내 실정에 맞게 적용하는 방안이 제시되었다.
화재차단 시스템 적용 기준: 열차단 패키징, 방화벽, 격벽 등 화재 확산을 물리적으로 차단하는 구조물의 설치 기준, 소화 시스템의 종류와 성능 기준, 가스배출 시스템의 설치 기준 등이 포함된다.
유지관리 가이드라인: ESS의 운영 단계에서의 안전 관리를 위한 정기 점검 항목, 점검 주기, 점검 방법 등이 체계적으로 정리되었다.
5. ESS 화재 진행 단계별 비상행동 가이드라인
5-1. 4단계 대응 체계
이 연구의 가장 실질적인 성과물 중 하나는 ESS 화재 진행 단계별 비상행동 가이드라인의 개발이다(citation:9). 이 가이드라인은 화재의 진행 단계에 따라 4단계로 구분된다.
1단계: 사고 발견 및 상황 파악
- 사고 발견
- 사고 현장 파악
- 사고 정보 수집
이 단계의 핵심은 화재의 초기 징후를 빠르게 인식하는 것이다. Off-gas 감지기가 설치되어 있다면, 배터리 셀에서 Off-gas가 방출되는 시점에서 1단계가 시작된다. BMS의 이상 경보, CCTV 모니터링, 현장 작업자의 시각적·후각적 감지도 1단계의 발동 요소가 된다.
2단계: 상황 전파 및 인명 보호
- 사고 발생 알림
- 기술적 구조작업이 필요한 경우 119에 사고발생 통지 및 관련조치 수행
- 사고발생 지역 인근 작업 중인 모든 사람에게 사고발생 알림 및 대피
- 사고에 노출되어 대피에 어려움을 겪는 피해자의 구조 진행
- 전기차단 조치 실시(citation:9)
이 단계에서 가장 중요한 것은 인명 보호다. ESS 화재 시 발생하는 불화수소(HF) 등 유독 가스의 위험성을 고려하여, 현장 인원의 즉각적인 대피가 최우선 과제다. 아울러 전기차단 조치를 통해 감전 위험을 제거하고, 119 신고를 통해 소방 대응의 트리거를 작동시킨다.
3단계: 화재 확산 방지 및 진압
- 화재 또는 폭발의 확산을 제한하기 위한 사고통제 조치 시행
- 가연성 가스 축적 방지를 위한 환기·배기 수행
- 필요시 천장, 벽 관통부에 설치된 방화장벽(방화문 등)을 사용하여 열·연기 확산 차단
- 사고발생 장소, 물질에 따른 억제·진화활동 수행
- 위험물질의 유출 관리를 통한 담수·배수경로 오염 방지(citation:9)
이 단계에서의 핵심 과제는 열폭주의 연쇄 확산을 차단하는 것이다. 인접 셀·모듈·랙으로의 화재 확산을 물리적으로 차단하기 위한 방화벽과 격벽의 역할이 결정적으로 중요하다. 아울러 가연성 가스의 축적을 방지하기 위한 환기·배기 조치가 이루어져야 한다.
4단계: 사후 조치
- 사고종료 후 가스 누출부 주위 환기구 등 점검, 잔류가스 존재 확인 및 확산방지
- 시설 피해확인, 설비 안전점검 실시 및 손상된 시설 철거·폐기·복구
- 사고보고서 작성 및 사후조사 수행(citation:9)
이 단계에서는 화재의 원인을 철저히 규명하고, 그 결과를 안전 기준의 개선에 반영하는 피드백 루프가 작동해야 한다. CCTV와 EMS 기록, 블랙박스 데이터의 보존이 이 단계에서 결정적으로 중요하다.
5-2. 가이드라인의 실무적 가치
이 4단계 가이드라인의 가장 큰 실무적 가치는, 화재 발생 시 현장 관리자가 '무엇을 해야 하는가'를 명확하게 알고 있다는 것이다. 일반적인 화재 대응 절차를 ESS에 그대로 적용하면, 리튬이온배터리 화재의 특수성을 반영하지 못하여 오히려 상황을 악화시킬 수 있다. 이 가이드라인은 ESS 화재의 특수성을 반영한 맞춤형 대응 절차를 제공한다.
다만 이 가이드라인이 현장에서 실제로 작동하기 위해서는, 정기적인 훈련과 시뮬레이션이 뒷받침되어야 한다. SOP가 문서로만 존재하고 현장에서의 교육·훈련이 이루어지지 않으면, 실제 화재 발생 시 효과적인 대응이 어렵다.
6. ESS 정밀점검 체계: 설비별 점검 항목의 체계화
6-1. 정밀점검의 필요성
정부는 ESS 화재 사고 이후 정기검사 주기를 4년에서 1~2년으로 단축했다. 그러나 정기검사의 주기만 단축한다고 해서 안전이 확보되는 것은 아니다. 검사의 내실화, 즉 무엇을 어떻게 점검하는가가 더 중요하다.
ESS 정밀점검 점검항목(citation:9)은 이 문제에 대한 실질적인 해답을 제시한다. 설비별로 구분된 점검항목은 현장 검사원이 체계적으로 점검할 수 있는 구조로 정리되어 있다.
6-2. PMS 점검 항목
PMS(Power Management System)는 주파수 제어기, 서버, UPS, HMI, GPS 등으로 구성되며(citation:9), 다음과 같은 점검이 이루어진다.
- 케이블 접속 상태 확인
- 발열 상태 점검
- 청소 상태 확인
- 전원 확인
- 알고리즘 셋팅값 확인
- 주·예비 절체 시험
- HMI 화면 상태 확인
- DB 정확도 확인
- 서버 가용 용량 확인
PMS는 ESS의 전체적인 에너지 흐름을 관리하는 두뇌 역할을 하므로, PMS의 정상 작동 여부는 ESS 안전의 전제 조건이다.
6-3. PCS 점검 항목
PCS(Power Conditioning System)는 DC와 AC를 상호 변환하는 장치로(citation:9), 다음과 같은 점검이 이루어진다.
- PCS 외관 확인
- 분전반, 소방, 공조설비, HMI, UPS 상태 확인
- 케이블 발열 상태 점검
- 전원 확인
- 통신(주·예비) 확인
- 절연저항 측정
- 접지 상태 확인
- 차단기 동작 시험
- 보호장치 동작 시험
- HMI 화면 상태 확인
- DB 정확도 확인
PCS는 고전압 DC를 교류로 변환하는 과정에서 상당한 열이 발생하므로, 발열 상태 점검과 절연저항 측정이 특히 중요하다. ESS 화재 사고 중 PCS 결함으로 인한 사고도 보고된 바 있어(citation:11), PCS 점검의 내실화가 요구된다.
6-4. 배터리 점검 항목
배터리는 ESS 화재의 가장 직접적인 원인이 되는 구성품이므로(citation:1)(citation:10), 가장 상세한 점검이 이루어진다(citation:9).
- Cell, Tray, Rack, BMS, 분전반, 소방, 공조설비 외관 확인
- 케이블 발열 상태 점검
- 전원 확인
- 통신(주·예비) 확인
- 배터리 전압 측정
- SOC(State of Charge) 확인
- SOH(State of Health) 확인
- 차단기·보호장치 동작 시험
- BMS 화면 상태 확인
- DB 정확도 확인
SOC와 SOH의 확인이 이 점검 항목에 포함되어 있다는 것은 매우 중요하다. SOC가 화재에 직접적인 영향을 미친다는 것이 3차례의 조사를 통해 확인되었기 때문이다(citation:1)(citation:10). SOH는 배터리의 열화 상태를 나타내는 지표로, SOH가 일정 수준 이하로 떨어진 배터리는 화재 위험이 높아진다.
6-5. 변압기 점검 항목
변압기는 ESS와 전력계통을 연결하는 핵심 설비로(citation:9), 다음과 같은 점검이 이루어진다.
- 외함 상태 확인
- 절연유 상태 확인
- NLTC(Noload Tap Changer) 탭 전압 확인
- 보호장치 상태 확인
- 외관점검
- 케이블 접속 상태 확인
- 절연유 분석
- NLTC 탭 전압 측정
- 절연저항 측정
- 보호장치 연동 시험
- 냉각장치 점검
7. ESS 운용 관리 요구사항 단체표준: 전기안전관리자의 역할 정의
7-1. 단체표준 개정의 배경
한국전기기술인협회는 전기 에너지 저장 시스템(EESS)의 운용 관리에 대한 전기안전관리자에게 요구되는 사항을 체계적으로 정리하고, 이를 바탕으로 단체표준(SPS-C KEEA 0020-7457) 개정안을 개발하고 있다(citation:9).
이 단체표준 개정의 핵심 목표는 다음과 같다(citation:9).
- EESS 운용의 안전성과 효율성 향상
- 전기안전관리자의 역할 및 책임 명확화로 운용 관리의 체계적 개선
- 지속 가능한 EESS 운영을 위한 기준 마련
7-2. 전기안전관리자의 역할 확대
ESS 화재 사고의 원인 분석에서 확인된 바와 같이, 운영환경 관리 미흡이 화재의 주요 원인 중 하나였다(citation:1). 이는 현장의 전기안전관리자가 ESS의 안전한 운용에 핵심적인 역할을 수행해야 한다는 것을 의미한다.
단체표준 개정안은 전기안전관리자의 구체적인 업무 범위와 책임을 명확히 정의한다. ESS의 일상적 모니터링, 정기 점검의 수행, 이상 징후 발견 시의 대응 절차, 안전 관련 기록의 보존 등을 체계적으로 규정함으로써, 전기안전관리자가 체계적으로 안전 관리를 수행할 수 있는 기반을 제공한다.
7-3. KEPCO ESS 운용 교육과의 연계
연구에서는 KEPCO ESS 운용 교육 세미나 자료와 KEPCO 전기저장장치 점검 지침 단체표준 등 다양한 실무 자료가 검토되었다(citation:9). 이는 단체표준이 이론적 기준이 아니라, 실제 현장의 운용 경험과 교육 체계를 반영한 실무적 기준이 되도록 하기 위한 것이다.
8. 선박용 ESS 안전성 평가체계: 바다 위의 새로운 도전
8-1. 선박용 ESS의 특수성과 연구의 필요성
ESS의 안전 문제가 육상에만 국한되는 것은 아니다. 국가 탄소중립 정책과 연안 선박의 친환경 전환 요구에 따라, 선박용 ESS 시스템의 개발과 보급이 활발히 진행되고 있다(citation:12).
한국조선해양기자재연구원을 주관으로 부산대학교, 한국선급, 한국산업기술시험원(KTL)이 공동으로 수행한 '선박용 ESS 안전성 평가체계 개발 및 시험인증기반 구축' 연구(2021~2024)는 이 분야의 대표적인 국가 R&D 사업이다(citation:12).
8-2. 연구의 주요 개발 목표
이 연구의 주요 개발 목표를 수행기관별로 정리하면 다음과 같다(citation:12).
한국조선해양기자재연구원:
- 선박용 ESS 안전성 검증기술 및 시험평가 절차 개발
- ESS 위험도 분석 및 시험평가
- 선박 탑재 시 ESS 설치 기준 및 안전성 평가기준 개발
- ESS 설치 방폭구역 설계 기준 개발
- 국제표준화 승인 기준안(NP4) 작성
한국선급:
- 선박용 ESS 화재·폭발 안전성 승인기준 개발
- 선박 설치 및 검사 가이드라인 개발
한국산업기술시험원(KTL):
- 기능안전 절차서(ESS 제어 평가기술) 개발
- 기능안전 평가 기업을 위한 가이드라인 개발
- 모듈 열폭주를 통한 선박용 ESS 배터리 안전성 시험 평가
부산대학교:
- 선박 ESS 화재진압시스템 적정성 평가기술개발
8-3. 위험인자 도출과 정량화
연구팀은 "기존 위험인자(규격·Code·보고서·논문을 통한 문헌연구)와 신규 위험인자(각종 시나리오 구성을 통한 시뮬레이션)"를 도출하고(citation:12), "폭발·화재 위험인자를 규명하고 데이터베이스를 구축하여 위험인자의 정량화를 실시"했다. 폭발화재 시뮬레이션을 통한 열구조 강도 및 특성 연구도 포함되었다.
이 위험인자 정량화 작업은 매우 중요하다. 위험이 정량적으로 표현되어야만, 각 위험에 대한 적절한 안전 기준이 설정될 수 있기 때문이다. 예를 들어, "열폭주 확산 시 인접 셀까지의 열 전달량이 X kW/m² 이상이면 Y 분 이내에 확산된다"와 같은 정량적 데이터가 있어야, 열차단 소재의 최소 성능 기준이나 이격거리의 최소 크기를 설정할 수 있다.
8-4. 시험 인프라의 구축
연구의 핵심 성과물 중 하나는 선박용 ESS의 안전성 검증을 위한 시험 인프라의 구축이다(citation:12).
복합 해상환경 모사 시험기: 다축진동, 온습도, 염수, 부식모사 기능을 갖춘 시험챔버로, 진동+온습도, 염수+온습도, 가스+온습도, 열충격 등 다양한 복합 환경을 모사할 수 있다.
가혹환경 스트레스 시험기: 침수, 밀폐공간 모사 기능을 갖춘 시험챔버로, 침수시험기, 화학베스, 해수조파수조 등이 포함된다.
전기추진시스템 기능안전 평가장치: 모터 다이나모(440VAC, 1MW) 기반 시스템 기능안전 평가가 가능하며, 0.75kW3MW 범위의 다이나모, 850kW/1.2MW/3MW 인버터, 200kVA/550kVA AC 전원, 250kVA DC 전원 등을 갖추고 있다.
배터리 시스템 기능안전 평가장치: 200채널 이상, 계측 정밀도 ±0.02%(Full scale 기준)의 성능을 가진 장비로, 셀 시뮬레이터, 전력분석기, 전력품질분석기 등이 포함된다(citation:12).
이 시험 인프라는 선박용 ESS의 안전성을 실제 해상 환경에 가깝게 검증할 수 있는 국내 유일의 기반으로, 향후 선박용 ESS 인증 시험의 핵심 인프라로 활용될 전망이다.
8-5. 선급 승인 체계의 개발
한국선급은 "선박용 ESS 화재·폭발 안전성 승인기준"을 개발했다(citation:12). 이 승인기준의 주요 내용은 다음과 같다.
- 선박용 ESS 설비의 방화성능 및 재질기준
- 이격거리 및 적정설치 기준
- 검사방법
- 기설치 및 신규 ESS 용량한계
- 팩의 방화성능
- 제품안전기준
- 시뮬레이션 및 실증시험을 통한 ESS 설치·검사·진단 기준
- 각 구성품에 대한 요소별 위험도를 기반으로 한 검사 가이드라인
아울러 연구팀은 "밀폐형 ESS 설비 내 초기 화재감지기술(온도, Off-gas 감지 등) 평가방법"을 개발했다(citation:12). 이는 선박 내 밀폐 공간에서의 ESS 화재 예방을 위한 Off-gas 감지 기술의 적용을 검증하는 것으로, 육상 ESS의 Off-gas 감지 기술을 선박 환경에 맞게 최적화하는 작업이다.
9. 인셀의 3단계 화재 예방 솔루션: 현장 기술의 현실화
9-1. 산업계의 자발적 안전 혁신
정부의 제도적 기준 강화와 함께, 산업계에서도 자발적인 안전 혁신이 이루어지고 있다. 삼성SDI, LG화학과 함께 ESS 배터리 셀 패키징을 제공하는 국내 기업 인셀이 선보인 3단계 화재 예방 솔루션은 그 대표적인 사례다(citation:7).
인셀의 이재경 부사장은 "시스템의 내적, 외적 스트레스가 배터리에 가해져 열폭주가 발생하고 주변의 셀에 열폭주가 전이되면서 화재가 확산되는 과정으로 발생한다"며(citation:7), "배터리 화재발생 단계를 크게 3단계로 분류, 각 단계별로 원인을 분석해 화재를 예방할 수 있는 기술을 적용한 종합적인 화재 예방 솔루션을 개발했다"고 설명했다.
9-2. 제1단계: 스트레스 제거
제1단계에서는 배터리에 가해질 수 있는 스트레스를 제거하기 위해 충전율을 낮추는 등 보수적 운영 알고리즘을 적용하고, ESS의 가혹한 환경(고온, Cycle 운전)에도 견딜 수 있는 ESS 전용 소형셀을 채용했다(citation:7).
모듈 내부에는 습도센서를 부착하여 결로나 습기에 의한 절연 저하로 발생할 수 있는 단락사고를 예방할 수 있게 설계했다. 이는 1차 조사에서 확인된 "운영환경 관리 미흡"이라는 화재 원인(citation:1)에 대한 직접적인 대응이다.
인셀 정창권 대표는 "ESS 화재 사고 이후 일시적으로 충전율을 70%로 제한하자 사고 발생이 없었다"며(citation:7), "자사 제품의 높은 성능을 홍보하기 위해 경쟁적으로 전압을 100%, 95% 수준까지 올리면서 셀에 과부화가 걸렸기 때문이다. 이에 인셀은 충전전압을 4.075V까지 낮추는 근본적인 제한을 둬 안전과 수명을 길게 유지시켰다"고 설명했다(citation:7).
9-3. 제2단계: Off-gas 센서를 통한 조기 감지
제2단계는 Off-gas 센서를 모듈마다 설치하여 열폭주를 조기 감지하고 이를 예방할 수 있게 한 것이다(citation:7). 인셀은 "각 모듈 BMS에 Off-gas 센서와 습도 센서를 탑재해 화재상황 발생 시 경고와 함께 시스템에서 배터리를 분리해 화재를 예방할 수 있는 기술"을 적용했다(citation:7).
이재경 부사장은 "이미 알려진 외국계 Off-gas 감지 기술보다 신뢰성이 높고 설치의 불편함과 비용을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다"고 밝혔다(citation:7). 이는 Off-gas 감지 기술의 국산화와 비용 절감이 동시에 이루어지고 있음을 보여주는 사례다.
9-4. 제3단계: 연쇄발화 방지
제3단계는 열폭주가 발생하더라도 주변 셀로 전이되지 않도록 불연소재로 셀을 보호하여 연쇄발화를 방지하고, 모듈과 랙이 인접 모듈과 랙으로 확산되지 않도록 밀폐형으로 설계한 것이다(citation:7).
인셀은 이러한 설계를 바탕으로 수십 번의 열폭주 시험을 진행했으며, 최근 강화된 UL 9540 시험기준을 충족시키며 시장에 내놓았다(citation:7). 인셀은 회사 내 열폭주 전용 시험장을 마련하여 제품개발 과정부터 열폭주 시험을 필수적으로 수행하고 있다(citation:7).
9-5. 소형 원통형 셀의 전략적 선택
인셀의 기술 전략에서 특히 주목할 점은 테슬라와 같은 원통형 소형 셀을 사용한다는 것이다(citation:7). 원통형 소형 셀의 장점은 다음과 같이 정리된다.
안전성: 대형 셀보다 적은 용량으로 열폭주 현상에 대한 위험성과 화재로 인한 파급효과가 상대적으로 낮다. UL 9540 시험기준에서 화재확산에 대한 시험이 가장 중요시되는 것처럼, 셀에서 열폭주가 발생하더라도 주변 셀에 대한 영향력이 적어야 화재 확산을 방지할 수 있다(citation:7).
경제성: 소형 셀은 유일한 국제표준으로 전후방산업이 잘 발달되어 있고, 대량생산으로 제조원가가 낮아 대형 셀보다 저렴하다. 향후 A/S 측면에서도 유리하다(citation:7).
셀 밸런싱: 작은 셀들의 병렬결합은 밸런싱 유지가 용이하여 안전성 유지와 함께 장시간 사용에도 밸런싱 차이로 인한 용량저하를 근본적으로 차단할 수 있다(citation:7).
10. ESS 국내 화재 현황의 전모: 21건에서 61건까지
10-1. 초기 21건의 화재(2017~2019.1)
2019년 기준으로 정리된 국내 ESS 화재 현황에 따르면(citation:8), 2017년 8월 2일 전북 고창의 전력시험센터에서 첫 화재가 발생한 이후 2019년 1월 21일 울산까지 총 21건의 화재가 발생했다.
ESS 활용목적별 화재 건수를 살펴보면, 태양광 발전 연계용이 12건으로 가장 많았고, 피크 부하 제어용 4건, 풍력발전 연계용 3건, 주파수 조정용 2건 순이었다(citation:8). 태양광 연계 ESS에서 압도적으로 많은 화재가 발생한 것은, 태양광 연계 ESS가 대부분 외곽 지역에 설치되어 시공 품질이 들쭉날쭉하고, 발전량 변동에 따른 부하 변동이 크며, 환경 관리가 어렵기 때문으로 분석된다.
21건의 화재의 총 피해액은 수백억 원에 달했다. 가장 큰 피해를 입은 사고는 울산 가스 ESS 화재(48억 원, 2019.1.21)(citation:8)(citation:11)와 세종시 제지 생산공장 ESS 화재(30억 원, 2018.7.28)(citation:8)(citation:11)다.
10-2. 추가 화재와 3차 조사(2019.8~2021.4)
2019년 6월 1차 조사 결과와 안전강화대책이 발표된 이후에도 화재는 계속되었다. 2019년 8월 30일 예산(citation:1)(citation:11)을 시작으로 평창(citation:11), 군위(citation:11), 하동(citation:11), 김해(citation:11)에서 추가 화재가 발생했고, 2020년에는 해남(citation:10)(citation:11), 음성(citation:10)(citation:11), 2021년에는 영천(citation:10)(citation:11), 홍성(citation:10)(citation:11)에서 화재가 발생했다.
제3차 ESS 화재원인 조사단은 2020~2021년 발생한 4건의 화재에 대해 "종합검토 결과 4건 모두 '배터리 내부이상에 의한 화재'로 추정"했다(citation:10). 특히 전남 해남 화재는 "고충전율 사용이 화재발생 위험을 높이는 요인으로 작용한 것으로 판단"했으며(citation:10), LG에너지솔루션은 2018년 8월 이전 중국 남경 공장에서 생산된 ESS용 배터리의 '전극공정 문제 기인 잠재 화재위험 요인'을 조사단에 공개하고 자발적으로 해당 배터리 전수교체를 완료했다(citation:10).
10-3. 2022년 이후의 화재
2022년에는 SK이노베이션(현 SK온) 배터리를 사용한 울산 피크제어용 ESS에서 100억 원 이상의 피해가 추산되는 대형 화재가 발생했고(citation:11), 군위 태양광 ESS에서도 화재가 보고되었다(citation:11). 이들 화재를 포함하여 2026년 4월까지 총 61건의 화재가 언론을 통해 공개되었다(citation:11).
10-4. 화재 현황이 말하는 것
61건의 화재 현황을 분석하면(citation:11), 몇 가지 일관된 패턴이 드러난다.
태양광 연계 ESS의 화재 비중이 압도적이다. 전체 61건 중 약 70% 이상이 태양광 연계 ESS에서 발생한 것으로 추정된다(citation:8).
배터리 제조사의 집중도가 높다. 삼성SDI와 LG화학(현 LG에너지솔루션) 제품이 대부분을 차지하며(citation:11), SK온 배터리에서도 화재가 보고되었다(citation:11).
충전율과 화재의 상관관계가 확인되었다. SOC를 제한한 상태에서는 화재가 발생하지 않았으나, SOC를 높인 후에는 불이 나는 것이 확인되었다(citation:1).
1차, 2차, 3차 조사 모두 배터리 내부이상을 화재의 원인으로 지목했다. 다만 1차 조사는 시스템 측면을, 2차·3차 조사는 배터리 측면을 더 강조했다는 차이가 있다(citation:1)(citation:10).
11. 기준과 현장 사이의 거리를 줄이는 방법
11-1. 기준의 세밀화
KFS 412가 NFPA 855 수준의 화재 감지·소화·BOS 기준을 충족하도록 개정되어야 한다(citation:8). 특히 Off-gas 감지에 대한 상세한 기준, 열폭주 시험 기준의 도입, 배터리외 설비(BOS)에 대한 안전 기준의 추가가 시급하다.
KEC(한국전기설비규정)의 ESS 관련 기준도 IFC 2024 Section 1207의 최신 내용을 반영하여 업데이트되어야 한다(citation:9). IFC 2024는 설치 환경의 안전을 보다 상세하게 규정하고 있으며, 이 내용이 국내 기준에 반영되어야 한다.
11-2. 현장의 교육과 훈련
ESS 운용 관리 요구사항 단체표준(SPS-C KEEA 0020-7457)(citation:9)이 전기안전관리자에게 충분히 교육되고, 정기적인 시뮬레이션 훈련이 이루어져야 한다. 화재 단계별 비상행동 가이드라인이 문서로만 존재하고 현장에서의 교육·훈련이 이루어지지 않으면, 실제 화재 발생 시 효과적인 대응이 어렵다.
KEPCO ESS 운용 교육 세미나 자료(citation:9)를 기반으로 한 체계적인 교육 프로그램의 개발과 보급이 필요하다.
11-3. 정밀점검의 내실화
정밀점검 점검항목(citation:9)이 현장 검사원에게 충분히 숙지되고, 검사 장비와 인력이 적절히 배치되어야 한다. 특히 SOC와 SOH의 측정 정확도가 확보되어야 하며, 배터리 셀 단위의 전압 편차 분석이 이루어져야 한다.
11-4. 피드백 루프의 강화
화재 발생 시의 원인 규명 결과가 안전 기준의 개선에 신속하게 반영되어야 한다. 3차례의 조사에서 확인된 패턴(citation:1)(citation:10)이 KFS 412, KEC, KC 62619 등의 개정에 즉각적으로 반영되는 체계가 마련되어야 한다.
11-5. 국제 표준화의 주도
선박용 ESS의 국제표준화 승인 기준안(NP4) 작성(citation:12)과 같은 노력이 ESS 분야에서도 추진되어야 한다. 한국이 보유한 61건의 화재 데이터와 그에 기반한 안전 기준 개발 경험(citation:9)을 국제 표준화에 활용해야 한다.
12. 결론: 기준이 현장에 도달할 때
ESS 설치공안 안전기준의 역사를 되돌아보면, 기준과 현장 사이에는 항상 일정한 거리가 존재했다. NFPA 855가 미국에서 제정되었을 때(citation:8), 한국의 ESS 현장에는 이 기준이 적용되지 않았다. KFS 412가 화재보험협회에서 제정되었을 때(citation:8), 모든 ESS 사업장이 이 기준을 충족하지는 않았다. KC 62619가 국가기술표준원에서 고시되었을 때(citation:2)(citation:3), 기존 설치 제품에는 소급 적용되지 않았다.
2025년 한국전기기술인협회 연구(citation:9)가 이 거리를 줄이기 위한 실질적인 작업을 수행했다. 설치공간 안전기준안의 개발, 화재 단계별 비상행동 가이드라인의 수립, 정밀점검 점검항목의 체계화, 운용 관리 요구사항 단체표준의 개정 — 이 모든 것은 기준이 현장에 도달하기 위한 구체적인 경로를 제시한다.
선박용 ESS의 안전성 평가체계(citation:12)와 인셀의 3단계 화재 예방 솔루션(citation:7)은 산업계가 기준을 넘어 현장의 안전을 실제로 향상시키고 있음을 보여주는 사례다.
열 편의 글을 마무리하며, 한 가지 확신을 밝힌다. 기준이 아무리 완벽해도, 현장에서 작동하지 않으면 무용지물이다. 반대로 현장의 경험이 아무리 풍부해도, 기준으로 제도화되지 않으면 축적되지 않는다. 기준과 현장이 만나는 지점에서, 비로소 안전이 만들어진다.
61건의 화재가 남긴 교훈을 딛고, KFS 412에서 KEC까지의 기준 체계를 완비하고, 화재 단계별 비상행동 가이드라인을 현장에 보급하고, 정밀점검의 내실화를 이루고, 단체표준의 개정을 통해 전기안전관리자의 역할을 명확히 할 때 — 비로소 ESS 설치공간의 안전이 실현될 것이다.
기준이 현장에 도달하는 그 거리를 좁히는 것이, 지금 우리에게 주어진 과제다.
참고 자료 및 출처
연합뉴스, 「관리·운영 미흡→배터리 이상…조사단 "충전율 높이니 불"」 고은지 기자 (2020.2.6)
국가기술표준원 고시 제2019-0309호, 「산업용 리튬이차전지 안전」 KC 62619 제정 (2019.10.21)
국가기술표준원 고시 제2023-0027호, 「산업용리튬이차전지안전」 KC 62619 개정 (2023.3.20)
인더스트리뉴스, 「ESS 관리기준·인증항목 없고 안전관리 가이드 조차 없어」 / 인셀 화재예방 솔루션 인터뷰 (2019.10)
행정안전부·국립재난안전연구원, 「ESS 화재 예방을 위한 Off-gas 감지 시스템 연구」 최종보고서 (2021.1)
한국전기기술인협회·(주)건일이엔지, 「ESS 화재예방·차단 시스템 및 유지관리 가이드라인에 관한 연구」, 2025년 한국산학기술학회 춘계학술발표논문집 (2025)
부산일보, 「제3차 ESS 화재원인 조사단, 2020~2021년 발생 ESS 화재사고 4건 조사결과 발표」 송현수 기자 (2022.5.2)
한국조선해양기자재연구원 외, 「선박용 ESS 안전성 평가체계 개발 및 시험인증기반 구축」 최종보고서 (2024.5.30)
ESS 국내 화재사고 정리(2017.8~2026.4, 총 61건) — 보도 기사 종합 정리
KFS 412, 「리튬이온배터리 에너지 저장장치(ESS)의 안전관리 가이드」 — 화재보험협회 (2018)
NFPA 855, 「Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems」 (2019 제정, 2023·2026 개정)
FMDS 0533, 「Electrical Energy Storage Systems」 — FM Global (2017.1)
IFC 2024 Section 1207 — International Code Council
UL 9540A, 「Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage System」, 4th Edition
IEC 60364-5-57:2022 — Low-voltage electrical installations
NEC 706 — National Electrical Code, Energy Storage Systems
한국전기설비규정(KEC)
KESCO 제25조 세부 검사·점검 기준
소방청 고시 2024-21호
한국산업안전보건공단 E-185-2021
한국에너지공단, 「공공기관 에너지저장장치(ESS) 설치 가이드라인」
SPS-C KEEA 0020-7457, 「ESS 운용 관리 요구사항」 단체표준 개정안 — 한국전기기술인협회
「전기용품 및 생활용품 안전관리법」 및 동법 시행규칙
「전기사업법」 및 동법 시행규칙
「소방시설법」 및 동법 시행령 개정
「전기안전관리법」 제정안 (2019)
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