▲ (주)토탈방재 배대순 대표

데이터센터에서는 24시간 끊김 없는 서비스를 제공하고자 리튬이온 배터리를 기반으로 한 UPS(무정전 전원장치)를 설치해 운용하고 있다.

널리 알려져 있듯 리튬이온 배터리는 고효율과 고밀도라는 큰 장점을 갖고 있어 폭넓게 활용된다. 하지만 그 이면에는 ‘열폭주(Thermal Runaway)’로 인한 화재 위험이라는 잠재적 위험이 숨어 있다. 실제로 국내ㆍ외 여러 IT시설과 전력저장설비(ESS)에서 발생한 리튬이온 배터리 화재는 막대한 재산피해와 서비스 중단으로 이어져 데이터센터 업계에서도 경각심이 커지고 있다.

리튬이온 배터리는 충전과 방전 과정에서 열이 발생한다. 과충전ㆍ과열ㆍ외부 충격 등으로 인해 내부 단락이 생기면 폭발적인 열반응이 일어난다. 이것이 바로 열폭주 현상이다.

문제는 이 반응이 인접 셀로 연쇄 확산돼 한 모듈의 이상이 도미노 현상과 같이 전체 배터리실 화재로 번질 수 있다는 점이다. 더구나 연소 시 발생하는 유독가스(HF, CO 등)는 인명피해 위험까지 높인다.

데이터센터는 고밀도의 전기설비가 집약된 시설이다. 따라서 리튬이온 배터리실은 일반 전기실과는 다른 전용 구획 설계가 필수다.

방화구획은 최소 1시간 이상 기능할 수 있도록 구축하고 온도 20~25℃, 습도 50% 이하로 유지되게끔 항온ㆍ항습 시스템이 설치돼야 한다.

또한 온도ㆍ전압ㆍ전류 센서를 통한 실시간 감시 체계를 구축하고 모듈 간 불연재로 격벽을 설치하거나 최소 10㎝ 이상의 이격거리를 둬 열전달을 방지해야 한다.

소화설비는 전통적인 물분무 방식보다 불활성가스계 소화설비(IG-541, NOVEC1230 등)가 효과적이다. 초기 단계에서는 불꽃ㆍ가스복합감지기나 Li-ion Gas Sensor로 배터리 이상가스를 조기 포착하는 시스템을 도입할 필요가 있다.

리튬이온 배터리의 ‘두뇌’라 할 수 있는 BMS(Battery Management System)는 화재 예방의 중심축이다. BMS는 셀 단위의 전압, 온도, 충전상태(SOC) 등을 모니터링하며 이상이 감지되면 자동으로 충ㆍ방전을 차단한다.

여기에 인공지능(AI) 기반 데이터 분석을 접목하면 미세한 열화나 불균형을 조기에 진단할 수 있어 예방적 유지보수가 가능하다.

하지만 아무리 설비가 잘 갖춰져 있어도 운영자ㆍ관리자의 관리가 미흡하거나 안전의식이 소홀하면 안전은 보장되지 않는다. 따라서 관계자는 배터리 모듈의 변형ㆍ팽창ㆍ누액 여부를 정기적으로 점검하고 케이블 접속부 과열ㆍ변색 상태를 확인해야 한다. 또 이상 발생 시 즉시 모듈 단위로 분리ㆍ교체하는 절차를 매뉴얼화해야 한다. 더불어 정기적인 비상차단훈련과 모의 화재훈련을 통해 실제 상황에서도 신속히 대응할 수 있도록 대비해야 한다.

현재 국내에는 소방청의 ‘리튬이온 배터리 화재안전 가이드라인’과 산업부의 ‘ESS 안전관리 강화대책’이 마련돼있다. 그러나 데이터센터용 UPS 배터리는 아직 일부 규제의 사각지대에 놓여 있다.

향후에는 데이터센터 전용 배터리실의 화재안전 기준이 별도로 수립되고 AI 감시ㆍ자동차단ㆍ가스배기 시스템의 의무화 등 구체적인 법적 기준이 필요하다.

데이터센터는 국가 핵심 인프라다. 전력공급이 1초만 중단돼도 금융, 통신, 산업 전반이 마비될 수 있다. 그만큼 배터리의 안정성은 곧 국가 서비스의 신뢰성이다.

리튬이온 배터리의 효율을 극대화하면서도 화재 위험을 제로화하기 위해서는 설비ㆍ운영ㆍ제도의 삼박자가 맞춰진 ‘예방 중심의 안전관리’로의 전환이 절실하다.

(주)토탈방재 배대순 대표

※ 외부 필자의 기고 및 칼럼 등은 FPN/소방방재신문 편집방향과 일치하지 않을 수 있습니다.

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