KR102053988B1 - 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
정확한 화재 판단 및 진압이 가능하도록 화재 관리 시스템의 정밀도를 향상시킨 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 에너지 저장 장치는, 내부에 수용 공간을 가지는 컨테이너; 상기 컨테이너의 내부 공기를 조화시킴과 더불어 상기 컨테이너 내부 온도를 조절하고 상기 컨테이너로 인입되는 자연풍을 조절하는 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning) 시스템; 및 상기 컨테이너 내부의 화재 관리 시스템을 포함하고, 상기 화재 관리 시스템은, 상기 수용 공간에 위치하는 소화설비와 제어반; 상기 컨테이너 내부에 설치된 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기; 및 상기 HVAC 시스템의 덕트에 설치된 덕트 연기 감지기를 포함하며, 상기 제어반은 상기 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 모드, 상기 덕트 연기 감지기가 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 모드 및 수동 조작 버튼 동작으로 상기 소화설비를 작동시키는 모드를 갖는다.
Description
본 발명은 에너지 저장 장치(Energy Storage System : ESS) 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화재 관리 시스템의 정밀도를 향상시킨 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 장치는 외부 전력원, 예를 들면, 발전소에서 외부 전력을 공급받아 저장하여, 전력이 필요한 시점에 필요한 곳으로 전송하는 장치를 의미한다. 즉, 에너지 저장 장치는 전력 저장용 배터리를 포함한 대용량 전력 저장 장치로서, 전력을 저장해 필요한 장소와 시간에 사용할 수 있도록 지원하는 장치이다. 이에 따라 현재에는 신재생 에너지(태양광, 풍력에너지 등) 저장용으로 각광받고 있다.
현재 에너지 저장 장치에는 리튬 이온 배터리가 이용되고 있다. 보통 축전지는 자기 방전에 의하여 축전된 전기를 다소 잃게 되지만, 리튬 이온 배터리에는 그러한 현상이 없다. 단위 부피당 축전 능력도 높고, 주택의 태양광 발전에서 생기는 적은 양의 전기라도 문제없이 저장할 수 있다. 또 다른 축전지들의 약점인 '전기가 남아있는 동안에 충전하면 축전지 용량이 감소하는 (메모리 효과)' 것과 같은 현상도 나타나지 않는다. 이러한 특징이 리튬 이온 배터리의 축전 기능을 높이는 이유이다.
에너지 저장 장치는 보통 컨테이너 안에 리튬 이온 배터리로 구성된 배터리 모듈을 적재하여 구성한다. 이 배터리 모듈은 다단으로 형성된 배터리 랙에 일정 개수가 서로 전기적으로 연결되어 적재된다.
도 1은 일반적인 에너지 저장 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 에너지 저장 장치의 평단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 에너지 저장 장치(1)는 컨테이너(2), 배터리 랙(3) 그리고 냉각 부재(4) 등을 포함한다.
컨테이너(2) 내부에는 복수개의 배터리 랙(3)이 위치된다. 복수개의 배터리 랙(3)은 컨테이너(2)의 일측벽 및 타측벽과 인접하며, 측벽의 길이방향을 따라 나란하게 배치된다. 또한, 컨테이너(2) 내부에는 배터리 랙(3)에서 발생된 열을 냉각시키기 위한 냉각 부재(4)가 위치한다.
에너지 저장 장치(1)는 많은 수의 배터리 모듈을 서로 연결하여 집중적으로 배치하기 때문에, 발열량이 매우 많다는 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 냉각 부재(4)가 필수적으로 제공되어야 한다.
뿐만 아니라, 자칫 화재가 일어날 경우 큰 대형 사고로 일어날 수 있기 때문에 이를 방지할 화재 관리 시스템도 필요하다. 이를 위해 종래에는 컨테이너(2) 내부에 소화설비(5)와 제어반(6), 그리고 연기 감지기(7)가 마련되어 있다.
화재 대처법으로, 종래에는 소화설비(5)를 기계적으로 또는 수동적으로 사용하거나 연기 감지기(7)만으로 화재 여부를 판단하여 제어반(6)을 통해 소화설비(5)를 작동시키는 방법을 이용하고 있다. 소화설비(5)의 경우 이산화탄소 가스 소화방식을 적용한다.
그런데, 종래에는 화재 여부 판단에 있어서 연기 감지기(7)만을 사용하기 때문에, 화재와 관련 없는 연기, 이를 테면 냉각 부재(4)에서 내/외부 온도차이로 발생되는 연기, 수증기, 외부 유입 모래먼지 등을 화재로 인식하여 소화설비(5)를 오작동시킬 수 있는 우려가 있다. 화재가 발생하지 않았음에도 불구하고 소화가스가 방출될 경우, 컨테이너(2) 내부 구성품들, 예를 들어 배터리, 컴퓨터(미도시) 등은 모두 사용 불가능해진다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 에너지 저장 장치 내 소화설비 동작에 대한 신뢰성 및 정확성을 더욱 높일 필요가 있으며, 이를 위해서는 화재 관리 시스템의 정밀도를 향상시켜야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 본 발명은 정확한 화재 판단 및 진압이 가능하도록 화재 관리 시스템의 정밀도를 향상시킨 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 에너지 저장 장치는, 내부에 수용 공간을 가지는 컨테이너; 상기 컨테이너의 내부 공기를 조화시킴과 더불어 상기 컨테이너 내부 온도를 조절하고 상기 컨테이너로 인입되는 자연풍을 조절하는 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning) 시스템; 및 상기 컨테이너 내부의 화재 관리 시스템을 포함하고, 상기 화재 관리 시스템은, 상기 수용 공간에 위치하는 소화설비와 제어반; 상기 컨테이너 내부에 설치된 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기; 및 상기 HVAC 시스템의 덕트에 설치된 덕트 연기 감지기를 포함하며, 상기 제어반은 상기 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 모드, 상기 덕트 연기 감지기가 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 모드 및 수동 조작 버튼 동작으로 상기 소화설비를 작동시키는 모드를 갖는다.
상기 소화설비는 밸브 개폐 방식의 소화가스 분사 장치일 수 있다.
상기 덕트 연기 감지기는 상기 HVAC 시스템의 인렛(inlet) 덕트 및 아울렛(outlet) 덕트 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 내부 공간을 양분하도록 제1 구역과 제2 구역을 설정하고, 각 구역마다 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치한다. 이 때, 상기 연기 감지기와 열 감지기는 상기 각 구역의 대략 중앙 부위에 해당하는 상기 컨테이너의 상벽(천장)에 설치되고 상기 불꽃 감지기는 상기 컨테이너의 서로 마주보는 두 개의 측벽 위 상기 컨테이너 상벽에 설치할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상기 제어반은 동일한 구역 내 설치된 세 가지 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 서로 다른 구역 내 설치된 서로 다른 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키도록 할 수 있다. 그리고, 상기 제어반은 서로 다른 구역 내 설치된 동일한 종류끼리의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키지 않고 화재 경보를 발동하도록 할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 수용 공간에 위치하며, 상기 수용 공간의 중앙을 기준으로 서로 마주보며 이격되는 제1 배터리 랙 그룹과 제2 배터리 랙 그룹을 포함하는 배터리 랙들을 더 포함하며, 상기 HVAC 시스템은, 상기 수용 공간의 상부에 위치하며, 상기 제1 배터리 랙 그룹과 상기 제2배터리 랙 그룹의 사이 공간인 냉각 공간으로 냉각 유체를 공급하는 상부 덕트; 상기 수용 공간의 외측에 위치하며, 상기 냉각 유체를 냉각시키는 냉각 유닛; 및 상기 배터리 랙들을 냉각시킨 후 가열된 상기 냉각 유체가 상기 냉각 유닛으로 이동하는 이동 공간을 가지는 유체 이동 부재를 포함하되, 상기 냉각 유닛은 가열된 상기 냉각 유체를 상기 이동 공간으로부터 공급받아 냉각시킨 후 상기 상부 덕트로 공급하며, 상기 덕트 연기 감지기는 상기 상부 덕트 및 상기 유체 이동 부재 중 적어도 어느 하나에 설치된다.
이 때, 상기 컨테이너는, 제1 측벽; 상기 제1 측벽과 수직으로 위치하는 제2 측벽; 상기 제1 측벽과 마주보며, 상기 제2 측벽과 수직으로 위치하는 제3 측벽; 및 상기 제2 측벽과 마주보며 위치하며, 상기 제1 측벽 및 제3 측벽과 수직으로 위치하는 제4 측벽을 포함하며, 상기 냉각 유닛은 상기 제1 측벽 및 상기 제3 측벽의 외측에 복수개 제공될 수 있다.
이러한 구성에서, 상기 유체 이동 부재는, 상기 제1 배터리 랙 그룹 및 상기 제2 배터리 랙 그룹의 상부에 위치하는 격벽; 상기 제1 배터리 랙 그룹 또는 상기 제2 배터리 랙 그룹의 최외곽에 위치하는 상기 배터리 랙과 상기 제2 측벽 또는 상기 제4 측벽의 사이 공간을 차단하는 한 쌍의 차단 플레이트; 및 상기 냉각 유닛과 상기 제2 측벽 또는 제2 측벽과 상기 제1 배터리 랙 그룹 또는 상기 제2 배터리 랙 그룹 사이에 이동 공간을 연결시켜주는 한 쌍의 내부 덕트를 포함하고, 상기 덕트 연기 감지기는 상기 내부 덕트에 설치될 수 있다.
상기 컨테이너에는 상기 제2 측벽 또는 상기 제4 측벽에 형성되며, 상기 제1 측벽 또는 상기 제3 측벽에 인접하게 위치되는 도어가 제공되며 상기 내부 덕트는 상기 도어의 상부면보다 더 높게 위치할 수 있다.
상기 상부 덕트는, 상기 제1 측벽과 인접하게 위치하는 제1 수평부; 상기 제3 측벽과 인접하며, 상기 제1 수평부와 평행하게 위치하는 제2 수평부; 및 상기 제1 수평부 및 상기 제2 수평부의 중앙에 각각 수직하게 결합되는 중앙부를 포함하고, 상기 덕트 연기 감지기는 상기 중앙부에 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 수평부, 상기 제2 수평부 그리고 상기 중앙부는 서로 조합되어, 상부에서 바라 볼 때, Ⅰ자 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 일 실시예에 의하면, 상기 제1 배터리 랙 그룹의 상기 배터리 랙들은 상기 제2 측벽과 일정거리 이격되어 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며 상기 제2 배터리 랙 그룹의 상기 배터리 랙들은 상기 제4 측벽과 일정거리 이격되어 상기 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며, 상기 상부 덕트는, 상기 수용 공간에 상기 냉각 유체를 공급하고, 상기 중앙부에 위치하는 공급부를 포함하며, 상기 공급부는, 상기 상부 덕트의 내부에 흐르는 상기 냉각 유체가 통과되는 개구; 상기 개구의 중앙 영역에 상기 제1 방향을 따라 상호 이격된 형태로 나란하게 배치되며, 회전 가능하게 제공되는 복수개의 가이드 판; 및 상기 가이드판을 제어하는 가이드판 제어기를 포함하며, 상기 덕트 연기 감지기는 상기 공급부에 설치될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 공급부는 상기 중앙부의 하면에 복수개 위치하며, 복수개의 상기 공급부는 상기 제1 방향을 따라 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가이드판 제어기는 상기 개구를 통해서 상기 냉각 공간으로 공급되는 상기 냉각 유체의 공급 방향을 조절하도록 상기 가이드 판을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법은 내부에 수용 공간을 가지는 컨테이너, HVAC 시스템 및 소화설비를 포함하는 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법에 있어서, 상기 컨테이너 내부에 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치하고, 상기 HVAC 시스템의 덕트에 덕트 연기 감지기를 설치하여, 상기 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 상기 덕트 연기 감지기가 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 수동 조작 버튼 동작으로 상기 소화설비를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 내부 공간을 양분하도록 제1 구역과 제2 구역을 설정하고, 각 구역마다 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치함이 바람직하다.
동일한 구역 내 설치된 세 가지 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 서로 다른 구역 내 설치된 서로 다른 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시킬 수 있다.
서로 다른 구역 내 설치된 동일한 종류끼리의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키지 않고 화재 경보를 발동할 수 있다.
본 발명에 따르면, 세 가지 다른 종류의 화재 감지기를 사용하므로 화재의 원인을 명확히 알아낼 수 있다. HVAC 시스템의 덕트를 통해 유입되는 연기를 감지하여 화재 경보 및 소화 설비동작을 확보할 수 있으므로 화재 진단의 신뢰성 및 정확성을 높일 수 있다. 그리고, 화재 경보 단계를 세부적으로 분류함으로써, 화재 단계별 대피 및 행동 원칙을 명확히 정의할 수 있다.
특히 본 발명의 일 구성에 따른 에너지 저장 장치는 배터리 랙이 수용되는 공간의 외측에 냉각 유닛을 제공하여, 컨테이너 내부에 위치하는 배터리 랙의 개수를 최대로 하여 에너지 저장 장치의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 배터리 랙을 냉각시키는 공간과 가열된 냉각 유체가 이동되는 공간을 분리하여 배터리 랙의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 다양한 위치에 덕트 연기 감지기를 설치하여 화재 발생시, 진단 및 소화 가스 방출에 대한 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 에너지 저장 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 장치의 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시한 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 에너지 저장 장치의 평단면도이다.
도 7는 도 6의 에너지 저장 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 6의 에너지 저장 장치를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 9은 도 6의 에너지 저장 장치를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 10은 도 5의 상부 덕트의 배면도이다.
도 11은 도 10의 Z 영역의 확대도이다.
도 1은 일반적인 에너지 저장 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 에너지 저장 장치의 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시한 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 에너지 저장 장치의 평단면도이다.
도 7는 도 6의 에너지 저장 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 6의 에너지 저장 장치를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 9은 도 6의 에너지 저장 장치를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 10은 도 5의 상부 덕트의 배면도이다.
도 11은 도 10의 Z 영역의 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 장치의 개략적인 블록도이다. 도 4는 도 3에 도시한 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 3을 참조하면, 에너지 저장 장치(10)는, 내부에 수용 공간을 가지는 컨테이너(20), 상기 컨테이너(20)의 내부 공기를 조화시킴과 더불어 상기 컨테이너(20) 내부 온도를 조절하고 상기 컨테이너(20)로 인입되는 자연풍을 조절하는 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning) 시스템(30), 및 상기 컨테이너(20) 내부의 화재 관리 시스템(40)을 포함한다.
상기 화재 관리 시스템(40)은, 상기 수용 공간에 위치하는 소화설비(45)와 제어반(50), 상기 컨테이너(20) 내부에 설치된 연기 감지기(55), 열 감지기(60) 및 불꽃 감지기(65), 그리고 상기 HVAC 시스템(30)의 덕트에 설치된 덕트 연기 감지기(70)를 포함한다.
상기 제어반(50)은 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 연기 감지기(55), 열 감지기(60) 및 불꽃 감지기(65)가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비(45)를 작동시키는 모드(모드 1), 상기 덕트 연기 감지기(70)가 화재를 감지할 시 상기 소화설비(45)를 작동시키는 모드(모드 2) 및 수동 조작 버튼 동작으로 상기 소화설비(45)를 작동시키는 모드(모드 3)를 갖는다.
상기 연기 감지기(55)는 연소로 인한 연기를 감지하여 화재에 의해 열이 발생하기 전에 사고를 발견하는 장치로, 이온식 감지기와 광전식 감지기가 사용될 수 있다. 컨테이너(20)와 같이 밀폐되어 불완전 연소가 쉬운 실내나 전기와 관련된 곳 등 보다 빠른 감지가 요구되는 장소에 적합하다.
열 감지기(60)는 주위의 온도가 설정이 된 기준점의 이상으로 상승을 하게 되면 작동을 하게 되는 것으로서 차동식과 정온식으로서 나누어진다. 차동식은 주위온도가 일반적인 상승률보다도 높은 상승률을 발생을 할 때에 감지를 하는 것으로서 공기팽창을 이용을 하는 것과 온도상승에 의한 전기저항의 값의 변화로서 감지를 하는 방식이 있다. 정온식의 경우에는 주위온도가 일정한 온도에 도달하게 되면 작동을 하는 방식으로서 바이메탈을 이용을 하는 방식과 열저항의 변화로서 감지를 하는 방식이 있다. 본 발명에서는 연기 감지기(55) 오작동으로 인한 문제 해결을 위해 열 감지기(60)를 더 이용한다.
불꽃 감지기(65)는 화재의 불빛에서 방출을 하는 적외선(IR)을 검출을 하는 적외선식 스폿형 불꽃 감지기와 자외선(UV)을 검출을 하는 자외선식 스폿형 불꽃 감지기가 있다. 또한 이들을 혼합을 한 병용식 스폿형 불꽃 감지기도 있다. 불꽃에서 방출을 하는 특정한 파장(적외선, 자외선)의 에너지를 전기적 에너지로 변화를 시켜서 이를 검출을 하는 방식으로서 이는 물질이 빛을 흡수를 하게 되면 광전자를 방출을 하여 기전력이 발생을 하는 현상에 대해서 이용을 한 것이다. 본 발명에서는 연기 감지기(55) 오작동으로 인한 문제 해결을 위해 열 감지기(60) 이외에도 불꽃 감지기(65)를 더 이용한다.
상기 소화설비(45)는 밸브 개폐 방식의 소화가스 분사 장치일 수 있다.
상기 덕트 연기 감지기(70)는 상기 HVAC 시스템(30)의 인렛 덕트 및 아울렛 덕트 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다.
이와 같이 에너지 저장 장치(10)는 연기 감지기(55) 이외에, 열 감지기(60) 및 불꽃 감지기(65)를 추가적으로 설치/구비하고 직렬로 조합하여, 세 종류의 화재 경보가 입력되는 경우를 확실한 화재로 판단하여 소화가스를 방출하도록 설계한 것이다.
또한, 상기 HVAC 시스템(30)의 덕트에 덕트 연기 감지기(70)를 설치하여, 덕트를 통해 유입되는 연기를 감지. 화재로 진단하여 소화 경보 및 소화 가스를 방출하도록 한 것이다.
종래에는 오로지 컨테이너 상벽에 설치된 연기 감지기만을 이용하여 정확한 화재 진단에 문제가 있었다. 본 발명 구성에 따르면, 화재 발생시, 진단 및 소화 가스 방출에 대한 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다. 세 가지 다른 종류의 화재 감지기를 사용하므로 화재의 원인을 명확히 알아낼 수 있다. 덕트를 통해 유입되는 연기까지 감지하여 정확한 화재 경보 및 소화 설비(45) 동작을 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 저장 장치를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 에너지 저장 장치의 평단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 에너지 저장 장치(10')는 컨테이너(100), 배터리 랙(200), 상부 덕트(300), 냉각 유닛(400) 그리고 유체 이동 부재(500)를 포함한다. 상부 덕트(300), 냉각 유닛(400) 그리고 유체 이동 부재(500)가 도 3을 참조하여 설명한 구성에서 HVAC 시스템(30)에 해당한다. 그리고, 에너지 저장 장치(10')는 화재 관리 시스템(600)을 포함한다. 상기 화재 관리 시스템(600)은, 상기 수용 공간에 위치하는 소화설비(645)와 제어반(650), 상기 컨테이너(100) 내부에 설치된 연기 감지기(655a, b), 열 감지기(660a, b) 및 불꽃 감지기(665a, b), 그리고 상부 덕트(300)에 설치된 덕트 연기 감지기(670)를 포함한다. 소화설비(645)는 컨테이너(100)의 내부에 측벽 또는 상벽에 제공될 수 있다. 소화설비(645)는 컨테이너(100)의 내부에 발화 시 이를 연소하기 위해 제공될 수 있다. 소화설비(645)는 밸브 개폐 방식의 소화가스 분사 장치일 수 있다.
컨테이너(100)는 내부에 수용 공간(101)을 가진다. 수용 공간(101)에는 복수개의 배터리 랙(200) 및 유체 이동 부재(500)가 위치된다. 에너지 저장 장치(10’)의 컨테이너(100)는 대체로 직육면체 형상을 가진다. 컨테이너(100)는 제1 측벽(110), 제2 측벽(120), 제3 측벽(130), 그리고 제4 측벽(140)을 가진다.
여기서, 제2 측벽(120)의 길이 방향을 제1 방향(12)이라 한다. 상부에서 바라 볼 때, 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 한다. 제1 방향(12) 및 제2 방향(14) 모두에 수직한 방향을 제3 방향(16)이라 한다.
제1 측벽(110)과 제3 측벽(130)은 제1 방향(12)을 따라 일정 거리 이격되어 위치한다. 제2 측벽(120)과 제4 측벽(140)은 제2 방향(14)을 따라 일정 거리 이격되어 위치한다.
제2 측벽(120)은 제1 측벽(110)과 수직하게 위치된다. 제2 측벽(120)은 제1 측벽(110)보다 그 길이가 길게 제공될 수 있다. 제3 측벽(130)은 제1 측벽(110)과 서로 마주보며 평행하게 위치된다. 제3 측벽(130)은 제2 측벽(120)과 수직하게 위치된다. 제4 측벽(140)은 제2 측벽(120)과 서로 마주보며 평행하게 위치된다. 제4 측벽(140)은 제1 측벽(110) 및 제3 측벽(130)과 각각 수직하게 위치된다.
제1 측벽(110), 제2 측벽(120), 제3 측벽(130), 그리고 제4 측벽(140)은 컨테이너 규격에 따른 길이를 가질 수 있다. 예를 들어 40FT 컨테이너인 경우, 제2 측벽(120)과 제4 측벽(140)의 길이(컨테이너 길이)는 12.02M이고, 제1 측벽(110)과 제3 측벽(130)의 길이(컨테이너 너비)는 2.34M이다. 그리고 컨테이너(100) 높이는 2.38M이다.
제2 측벽(120)에는 도어(150)가 형성될 수 있다. 도어(150)는 복수개 제공될 수 있다. 일 예로 도어(150)는 두 개가 제공될 수 있다. 두 개의 도어(150) 중 어느 하나는 제1 측벽(110)에 인접하게 위치하며, 다른 하나는 제3 측벽(130)에 인접하게 위치할 수 있다. 두 개의 도어(150)의 사이 공간과 마주하는 제2 측벽(120)의 내측에는 배터리 랙(200)들이 제1 방향(12)을 따라 나란하게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 제2 측벽(120)에 도어(150)가 형성되는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며, 도어(150)는 제4 측벽(140)에 복수개 형성될 수 있다. 선택적으로, 도어(150)는 제2 측벽(120) 및 제4 측벽(140)에 모두 형성될 수도 있다.
배터리 랙(200)은 수용 공간(101)에 위치한다. 배터리 랙(200)은 복수개 제공된다. 배터리 랙(200)들은 제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 배터리 랙 그룹(202)을 포함한다.
제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 배터리 랙 그룹(202)은 수용 공간(101)의 중앙을 기준으로 서로 마주보며 위치한다. 제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 배터리 랙 그룹(202)은 제2 방향(14)을 따라 서로 이격되어 위치한다. 제1 배터리 랙 그룹(201)은 제2 측벽(120)과 일정거리 이격되어 위치한다. 제1 배터리 랙 그룹(201)의 배터리 랙(200)들은 제1 방향(12)을 따라 나란하게 배치된다.
제2 배터리 랙 그룹(202)은 제4 측벽(140)과 일정거리 이격되어 위치한다. 제2 배터리 랙 그룹(202)의 배터리 랙(200)들은 제1 방향(12)을 따라 나란하게 배치된다.
본 발명의 실시예에서는 제1 배터리 랙 그룹(201) 및 제2 배터리 랙 그룹(202)의 배터리 랙(200)은 각각 15개가 제공되는 것을 예로 들었으나, 배터리 랙(200)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 배터리 랙 그룹(202)은 수용 공간(101) 중 냉각 공간(102)에 위치한다.
여기서, 냉각 공간(102)이란, 수용 공간(101) 중 제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 배터리 랙 그룹(202)의 놓이는 공간을 포함하는 그 사이 공간으로 정의한다. 이동 공간(501)은 제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 측벽(120)의 사이 공간, 제2 배터리 랙 그룹(202)과 제4 측벽(140)의 사이 공간 그리고 후술하는 유체 이동 부재(500)의 내부 덕트(550)의 사이 공간을 포함하는 공간으로 정의한다. 즉, 이동 공간(501)은 후술하는 유체 이동 부재(500)가 제공되는 공간으로 정의한다.
배터리 랙(200)은 복수개의 배터리 모듈을 가진다. 배터리 모듈에는 복수개의 리튬 이온 배터리를 구비할 수 있다. 배터리 랙(200)은 랙 하우징, 배터리 모듈, 냉각 팬, 그리고 배터리 제어부 등을 포함할 수 있다.
복수개의 배터리 모듈은 제3 방향(16)을 따라 서로 적층되어 위치할 수 있다. 냉각 팬은 냉각 공간(102)에 공급된 냉각 유체가 배터리 랙(200)을 통과하도록 유체 흐름을 조절할 수 있다. 복수개의 냉각 팬들은 제3 방향(16)을 따라 서로 적층되어 위치할 수 있다. 배터리 제어부는 배터리 모듈의 충방전 및 보호 동작을 수행한다. 배터리 제어부는 냉각 팬의 동작을 제어할 수 있다.
에너지 저장 장치(10')는 상기 내부 공간(101)을 양분하도록 제1 구역과 제2 구역을 설정하고, 각 구역마다 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치한다. 본 실시예에서는 제1 구역에 연기 감지기(655a), 열 감지기(660a) 및 불꽃 감지기(665a)가 설치되고 제2 구역에 연기 감지기(655b), 열 감지기(660b) 및 불꽃 감지기(665b)가 설치된다. 연기 감지기, 열 감지기, 불꽃 감지기는 규격별로 방호할 수 있는 면적이 정해져 있으므로 이를 고려하여 설치한다.
40FT 컨테이너의 규격을 앞서 언급한 바와 같이, 컨테이너(100)는 제1 방향(12)을 따라 길쭉한 형태이다. 이러한 컨테이너(100)의 내부 공간(101)에 대한 화재 관리를 원활히 하기 위하여, 도시한 바와 같이, 내부 공간(101)을 제2 방향(14)을 따라 양분하는 것이 바람직하다.
연기 감지기(655a, b)와 열 감지기(660a, b)는 상기 각 구역의 대략 중앙 부위에 해당하는 상기 컨테이너(100)의 상벽에 설치되고 상기 불꽃 감지기(665a, b)는 상기 컨테이너(100)의 서로 마주보는 두 개의 측벽, 본 실시예에서는 제1 측벽(110)과 제3 측벽(130) 위 컨테이너(100) 상벽에 설치될 수 있다. 각 감지기의 설치 위치는 컨테이너(100)의 형상을 고려하여 가장 효과적인 화재 진단 및 관리가 될 수 있는 위치로 선정하며 가능하면 제1 구역과 제2 구역에 서로 대칭적으로 설치하도록 한다.
이와 같은 구성에서, 상기 제어반(650)은 동일한 구역 내 설치된 세 가지 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비(645)를 작동시키거나, 서로 다른 구역 내 설치된 서로 다른 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비(645)를 작동시키도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 구역에 설치된 연기 감지기(655a), 열 감지기(660a) 및 불꽃 감지기(665a)가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비(645)를 작동시킨다. 제2 구역에 설치된 연기 감지기(655b), 열 감지기(660b) 및 불꽃 감지기(665b)가 모두 화재를 감지할 시에도 상기 소화설비(645)를 작동시킨다. 가령, 제1 구역에 설치된 연기 감지기(655a)와 열 감지기(660a), 그리고 제2 구역에 설치된 불꽃 감지기(665b)가 모두 화재를 감지할 시에도 상기 소화설비(645)를 작동시킨다. 다른 예로 제1 구역에 설치된 연기 감지기(655a)와 제2 구역에 설치된 열 감지기(660b), 그리고 불꽃 감지기(665b)가 모두 화재를 감지할 시에도 상기 소화설비(645)를 작동시킨다. 여기 열거한 예 이외에도 다양한 조합이 가능하다.
그리고, 상기 제어반(650)은 서로 다른 구역 내 설치된 동일한 종류끼리의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비(645)를 작동시키지 않고 화재 경보를 발동하도록 할 수 있다. 예를 들어 연기 감지기(655a, b)가 모두 화재를 감지하는 경우, 열 감지기(660a, b)가 모두 화재를 감지하는 경우, 그리고 불꽃 감지기(665a, b)가 화재를 감지하는 경우는 상기 소화설비(645)를 작동시키지 않고 화재 경보를 발동하도록 한다. 세 종류의 감지기를 설치하지만 그 중 한 종류의 감지기만 화재 진단하는 경우는 상대적으로 화재 발생 가능성이 낮은 것이다. 따라서, 바로 소화설비(645)를 작동하는 대신 화재 경보를 발동하여 추후 화재에 대비하도록 한다.
이러한 구성에 따르면, 화재 발생시, 진단 및 소화 가스 방출에 대한 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다. 세 가지 다른 종류의 화재 감지기를 사용하므로 화재의 원인을 명확히 알아낼 수 있다. 덕트를 통해 유입되는 연기를 감지하여 화재 경보 및 소화 설비(645) 동작을 확보할 수 있다. 화재 경보 단계를 세부적으로 분류함으로써, 화재 단계별 대피 및 행동 원칙을 명확히 정의할 수 있다.
도 10은 도 5의 상부 덕트의 배면도이고, 도 11은 도 10의 Z 영역의 확대도이다.
도 5, 도 13 그리고 도 14를 참고하면, 상부 덕트(300)는 냉각 유체를 수용 공간(101)으로 공급한다. 상부 덕트(300)는 컨테이너(100)의 상부에 위치한다. 상부 덕트(300)는 후술하는 복수개의 냉각 유닛(400)과 연결된다. 상부 덕트(300)의 내부에는 냉각 유닛(400)으로부터 공급받은 냉각 유체가 흐르는 공간이 형성된다. 상부 덕트(300)는 커버부(390), 제1 수평부(310), 제2 수평부(330), 중앙부(350) 그리고 공급부(370)를 포함한다.
덕트 연기 감지기(670)는 중앙부(350), 그 중에서도 특히 공급부(370)에 설치될 수 있다. 덕트 연기 감지기(670)는 덕트 내 유체 흐름 방향에 수직으로 봉상 감지기를 설치하여 유체 내에 포함된 연기를 감지하도록 할 수 있다.
커버부(390)는 내부에 공간을 가진다. 커버부(390)는 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 커버부(390)는 컨테이너(100)의 상부에 위치한다. 커버부(390)는 컨테이너(100)와 유사한 형상으로 제공되며, 컨테이너(100)보다 제3 방향(16)의 높이가 더 낮게 제공된다. 커버부(390)의 내부 공간에는 제1 수평부(310), 제2 수평부(330) 그리고 중앙부(350)가 위치한다.
제1 수평부(310), 제2 수평부(330) 그리고 중앙부(350)는 서로 연결되며, 각각의 내부 공간에는 냉각 유체가 흐른다. 제1 수평부(310), 제2 수평부(330) 그리고 중앙부(350)는 서로 조합되어, 상부에서 바라 볼 때, 로마자인 Ⅰ자 형상으로 형성된다. 제1 수평부(310)는 제1 측벽(110)과 인접하게 위치한다. 제1 수평부(310)는 그 길이방향이 제2 방향(14)을 따라 형성된다. 제2 수평부(330)는 제3 측벽(130)과 인접하게 위치한다. 제2 수평부(330)는 제1 수평부(310)와 평행하게 위치한다. 제2 수평부(330)는 그 길이방향이 제2 방향(14)을 따라 형성된다.
중앙부(350)는 제1 수평부(310) 및 제2 수평부(330)의 중앙에 각각 수직하게 결합된다. 중앙부(350)는 그 길이방향이 제1 방향(12)을 따라 형성된다.
공급부(370)는 상부 덕트(300)의 하면에 위치한다. 공급부(370)는 중앙부(350)에 위치한다. 공급부(370)는 중앙부(350)에 흐르는 냉각 유체가 통과할 수 있다. 공급부(370)는 수용 공간(101)에 냉각 유체를 공급한다. 공급부(370)는 복수개 제공된다. 복수개의 공급부(370)는 중앙부(350)의 하면에 위치한다. 복수개의 공급부(370)는 제1 방향(12)을 따라 일정거리 이격되어 위치한다.
공급부(370)는 프레임(372), 개구(371), 가이드 판(373) 그리고 가이드판 제어기(375)를 포함한다.
프레임(372)은 중앙에 빈 공간을 형성한다. 프레임(372)은 직사각틀 모양으로 제공된다.
개구(371)는 상부 덕트(300)에 흐르는 냉각 유체가 통과할 수 있다. 개구(371)에는 프레임(372)이 설치된다. 개구(371)는 직사각형의 형상으로 제공된다.
가이드 판(373)은 개구(371)의 중앙 영역에 배치된다. 가이드 판(373)은 두께가 얇은 플레이트로 제공될 수 있다. 가이드 판(373)은 복수개 제공된다. 복구개의 가이드 판(373)은 제1 방향(12)을 따라 상호 이격된 형태로 나란하게 배치된다. 가이드 판(373)은 회전 가능하게 제공될 수 있다.
가이드판 제어기(375)는 가이드 판(373)의 회전각도를 제어한다. 가이드판 제어기(375)는 공급부(370)를 통과하는 냉각 유체가 냉각 공간(102)의 제1 방향(12)을 따라 공급되도록 가이드 판(373)의 회전 각도를 조절한다.
냉각 공간(102)에 공급되는 냉각 유체는 공급부(370)를 통해서 배터리 랙(200)에 직접 공급되지 않는다. 이처럼, 냉각 유체가 배터리 랙(200)에 직접 공급되지 않아 배터리 랙(200)과 부딪쳐 와류가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의하면, 제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 배터리 랙 그룹(202)의 사이 공간의 상부에서 하부로 공급된 후 냉각 팬(250)을 통해서 배터리 랙(200)을 통과하여 배터리 랙(200)을 냉각 시켜주어 배터리 랙(200)의 냉각을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한, 냉각 유체가 공급부(370)에서 직접 배터리 랙(200)으로 공급되어 배터리 랙(200)의 상부에만 냉각 유체가 집중되는 것을 방지할 수 있다.
냉각 유닛(400)은 수용 공간(101)의 외부에 위치한다. 냉각 유닛(400)은 가열된 냉각 유체를 냉각시킬 수 있다. 냉각 유닛(400)은 냉각된 냉각 유체를 상부 덕트(300)로 공급한다. 냉각 유닛(400)은 후술하는 이동 공간(501)으로부터 공급받은 냉각 유체를 냉각 시킬 수 있다.
냉각 유닛(400)은 복수개 제공된다. 일 실시예로 냉각 유닛(400)은 4개가 제공될 수 있다. 두 개의 냉각 유닛(400)은 제1 측벽(110)에 설치될 수 있다. 두 개의 냉각 유닛(400)은 제2 방향(14)을 따라 일정 거리 이격되어 위치한다. 두 개의 냉각 유닛(400)은 제1 수평부(310)와 연결되며, 냉각 유체를 제1 수평부(310)로 공급할 수 있다.
다른 두 개의 냉각 유닛(400)은 제3 측벽(130)에 설치될 수 있다. 두 개의 냉각 유닛(400)은 제2 방향(14)을 따라 일정 거리 이격되어 위치한다. 두 개의 냉각 유닛(400)은 제2 수평부(330)와 연결되며, 냉각 유체를 제2 수평부(330)로 공급할 수 있다.
덕트 연기 감지기(670)는 냉각 유닛(400)과 연결된 제1 수평부(310) 및/또는 제2 수평부(310)에 설치될 수도 있다.
냉각 유닛(400)은 석션부를 가질 수 있다. 석션부는 이동 공간(501)의 냉각 유체를 흡입할 수 있다. 일 실시예로 냉각 유닛(400)은 석션부를 구비한 에어컨(실외기)으로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 냉각 유체를 냉각할 수 있는 장치로 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 종래 기술에서는 컨테이너(2) 내부에 냉각 부재(4)가 위치함으로써 컨테이너(2) 내부에 제공되는 배터리 랙(3)의 개수에 한계가 있다. 또한, 배터리 랙(3) 개수의 제한은 에너지 저장 장치(1)의 에너지 밀도를 저하시킨다. 반면, 본 발명의 실시예에서는 냉각 유닛(400)이 컨테이너(100)의 외측에 위치하여, 내부에 배터리 랙(200)을 수용할 수 있는 공간을 더 많이 확보할 수 있다. 냉각 유닛(400)이 외부에 위치함에 따라 배터리 랙(200)을 컨테이너(100)에 더 많이 놓일 수 있다. 이를 통해, 에너지 저장 장치(10')의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예로 본 발명은 컨테이너(100)의 단면적에 대한 배터리 랙(200)이 차지하는 면적의 비를 2/3 이상으로 하여 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 여기서 컨테이너(100) 및 배터리 랙(200)이 차지하는 면적은 각각 도 6의 도면처럼, 에너지 저장 장치(10')의 평단면도를 기준으로 했을 때 컨테이너(100)와 배터리 랙들(200)이 차지하는 면적을 말한다.
도 7은 도 5의 에너지 저장 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 8은 도 5의 에너지 저장 장치를 B-B 방향에서 바라본 도면이며, 도 9는 도 5의 에너지 저장 장치를 C-C 방향에서 바라본 도면이다. 이하, 도 5 내지 도 9를 참고하면, 유체 이동 부재(500)는 배터리 랙(200)을 냉각 시킨 냉각 유체를 이동시키는 이동 공간(501)을 제공하여 냉각 유체를 이동시킨다. 본 발명의 실시예에서는 컨테이너(100) 내에 유체 이동 부재(500)가 두 개 제공되는 것을 예로 들어 설명한다. 두 개의 유체 이동 부재(500)는 그 위치만 상이할 뿐 구성이 동일하다. 이하, 제1 배터리 랙 그룹(201) 주변에 위치하는 유체 이동 부재(500)를 예로 들어 설명한다. 유체 이동 부재(500)는 격벽(510), 차단 플레이트(530) 그리고 내부 덕트(550)를 포함한다.
격벽(510)은 제1 배터리 랙 그룹(201)의 상부에 위치한다. 격벽(510)은 컨테이너(100)의 상벽과 제1 배터리 랙 그룹(201)의 사이에 위치한다. 격벽(510)은 상부 덕트(300)에서 공급된 냉각 유체가 제1 배터리 랙 그룹(201)과 제2 측벽(120)의 사이 공간으로 이동하는 것을 방지한다. 격벽(510)은 그 길이 방향이 제1 방향(12)을 따라 형성된다. 격벽(510)은 판 형상의 플레이트로 제공될 수 있다.
차단 플레이트(530)는 제2 측벽(120)과 제1 배터리 랙 그룹(201) 사이의 공간을 차단한다. 차단 플레이트(530)는 제1 배터리 랙 그룹(201)의 최외곽에 위치하는 배터리 랙(200)과 제2 측벽(120) 사이에 위치한다. 차단 플레이트(530)는 한 쌍이 제공된다. 차단 플레이트(530)는 서로 마주보며 위치한다. 한 쌍의 차단 플레이트(530)는 제1 방향(12)을 따라 이격되어 배치된다. 차단 플레이트(530)는 배터리 랙(200)과 동일한 높이로 제공될 수 있다.
내부 덕트(550)는 내부에 냉각 유체가 흐를 수 있다. 내부 덕트(550)는 한 쌍이 제공된다. 한 쌍의 내부 덕트(550)는 제1 방향(12)을 따라 이격되어 위치한다. 내부 덕트(550)는 제2 측벽(120)과 제1 배터리 랙 그룹(201) 사이에 이동 공간(501)을 연결시켜준다. 내부 덕트(550)는 도어(150)의 상부면보다 더 높게 위치한다. 내부 덕트(550)는 차단 플레이트(530)의 상부에 위치한다. 내부 덕트(550)는 그 단면이 사각형의 형상으로 제공될 수 있다. 내부 덕트(550)의 일단은 냉각 유닛(400)과 연결되며, 타단은 제2 측벽(120)과 제1 배터리 랙 그룹(201) 사이의 공간과 연결된다. 내부 덕트(550)는 배터리 랙(200)을 통과한 냉각 유체가 냉각 유닛(400)으로 이동하는 공간을 제공한다.
덕트 연기 감지기(670)는 내부 덕트(550) 또는 내부 덕트(550)와 냉각 유닛(400) 연결 부위에 설치될 수도 있다.
상술한 바와 같이 유체 이동 부재(500)는 격벽(510), 차단 플레이트(530) 그리고 내부 덕트(550)를 통해서 냉각 공간(102)과 분리된 이동 공간(501)을 제공한다. 이동 공간(501)은 냉각 공간(102)에 공급된 차가운 냉각 유체가 배터리 랙(200)을 통과하여, 배터리 랙(200)을 냉각 시킨 후에 냉각 유닛(400)으로 이동하는 공간이다. 냉각 유체가 배터리 랙(200)을 냉각 시 서로 적층된 배터리 모듈(230)의 사이 또는 각각의 배터리 모듈(230)을 통과하여 배터리 랙(200)을 냉각 시킬 수 있다. 이동 공간(501)은 냉각 공간(102)의 중앙에서 제2 측벽(120)을 향하는 방향으로 바라볼 때, 영문자 T자 형상으로 형성된다. 이동 공간(501)은 냉각 공간(102)과 분리되어 배터리 랙(200)을 통과한 뒤, 가열된 냉각 유체가 냉각 공간(102)의 냉각 유체와 섞이지 않고 이동할 수 있게 하여 배터리 랙(200)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 3의 에너지 저장 장치(10')에서 냉각 유체의 흐름에 대해서 설명한다. 도 4 및 도 5의 화살표는 냉각 유체가 흐르는 방향을 개략적으로 표시한 것이다. 이하, 도 4 및 도 5의 도면을 참조하면, 최초 냉각 유체는 냉각 유닛(400)에서 상부 덕트(300)로 이동한다. 제1 측벽(110) 또는 제3 측벽(130)에 위치하는 냉각 유닛(400)을 통해서 냉각 유체는 상부 덕트(300)로 이동한다. 냉각 유체는 제1 수평부(310)에서 중앙부(350) 또는 제2 수평부(330)에서 중앙부(350)로 이동한다. 냉각 유체는 중앙부(350)로 이동되는 과정 중 중앙부(350)의 하부에 형성된 공급부(370)를 통해서 냉각 공간(102)으로 이동된다. 냉각 공간(102)으로 이동된 냉각 유체는 배터리 랙(200)의 냉각 팬(250)에 의해서 배터리 모듈(230)을 통과한다. 냉각 유체는 배터리 모듈(230)을 통과하면서 배터리 모듈(230)을 냉각시킨다. 일 예로, 냉각 유체는 서로 적층되어 제공되는 각각의 배터리 모듈(230)의 사이 또는 각각의 배터리 모듈(230)을 통과하여 배터리 랙(200)을 냉각 시킬 수 있다. 배터리 모듈(230)을 통과한 냉각 유체는 냉각 공간(102)과 분리된 이동 공간(501)을 통해서 냉각 유닛(400)으로 이동한다. 냉각 유닛(400)으로 이동된 가열된 냉각 유체는 다시 냉각되어 상부 덕트(300)로 공급된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 종래 기술에서는 배터리 랙(3)을 냉각 시 배터리 랙(3)을 냉각 시킨 냉각 유체를 내부의 냉각 부재(4)로 냉각하는 과정에서 발열이 일어난다. 이러한 열은 컨테이너(2) 내부의 온도를 상승시키는 요인이 된다. 이로 인해, 배터리 랙(3)의 냉각 효율이 저하되며, 냉각 부재(4)의 용량을 크게 만들어, 냉각 부재(4)가 컨테이너(2) 내부에서 차지하는 면적을 높이게 되는 문제점이 있다. 반면, 상술한 바와 같이 본 발명의 에너지 저장 장치(10')는 냉각 유닛(400), 상부 덕트(300), 냉각 공간(102), 배터리 모듈(230), 이동 공간(501) 그리고 다시 냉각 유닛(400)으로 냉각 유체를 순환하여 배터리 랙(200)을 냉각시킬 수 있다. 이 과정에서 냉각 공간(102)과 가열된 냉각 유체가 이동하는 이동 공간(501)을 분리하여, 배터리 랙(200)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 종래 기술에서는 화재 여부 판단에 있어서 연기 감지기(7)만을 사용하기 때문에, 화재와 관련 없는 연기를 화재로 인식하여 소화설비(5)를 오작동시킬 수 있는 우려가 있다. 반면, 상술한 바와 같이 본 발명의 에너지 저장 장치(10')는 연기 감지기(655a, b), 열 감지기(660a, b) 및 불꽃 감지기(665a, b)의 직렬 조합 및 덕트 연기 감지기(670)를 활용하므로 화재 진단의 신뢰성 및 적확성을 높일 수 있다. 덕트 연기 감지기(670)는 상부 덕트(300), 유체 이동 부재(500) 또는 이들과 냉각 유닛(400)의 연결 부위 등에 설치하여 컨테이너(100) 내부의 화재 진단을 더욱 정확하게 할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 이 청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 10': 에너지 저장 장치 20, 100: 컨테이너
30: HVAC 시스템 40, 600: 화재 관리 시스템
45, 645: 소화설비 50, 650: 제어반
55, 655a, 655b: 연기 감지기 60, 660a, 660b: 열 감지기
65, 665a, 665b: 불꽃 감지기 70, 670: 덕트 연기 감지기
110: 제1 측벽 120: 제2 측벽
130: 제3 측벽 140: 제4 측벽
150: 도어 200: 배터리 랙
201: 제1 배터리 랙 그룹 202: 제2 배터리 랙 그룹
300: 상부 덕트 400: 냉각 유닛
500: 유체 이동 부재 510: 격벽
530: 차단 플레이트 550: 내부 덕트
30: HVAC 시스템 40, 600: 화재 관리 시스템
45, 645: 소화설비 50, 650: 제어반
55, 655a, 655b: 연기 감지기 60, 660a, 660b: 열 감지기
65, 665a, 665b: 불꽃 감지기 70, 670: 덕트 연기 감지기
110: 제1 측벽 120: 제2 측벽
130: 제3 측벽 140: 제4 측벽
150: 도어 200: 배터리 랙
201: 제1 배터리 랙 그룹 202: 제2 배터리 랙 그룹
300: 상부 덕트 400: 냉각 유닛
500: 유체 이동 부재 510: 격벽
530: 차단 플레이트 550: 내부 덕트
Claims (16)
- 내부에 수용 공간을 가지는 컨테이너;
상기 컨테이너의 내부 공기를 조화시킴과 더불어 상기 컨테이너 내부 온도를 조절하고 상기 컨테이너로 인입되는 자연풍을 조절하는 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning) 시스템; 및
상기 컨테이너 내부의 화재 관리 시스템을 포함하고,
상기 화재 관리 시스템은,
상기 수용 공간에 위치하는 소화설비와 제어반;
상기 컨테이너 내부에 설치된 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기; 및
상기 HVAC 시스템의 덕트에 설치된 덕트 연기 감지기를 포함하며,
상기 제어반은 상기 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 모드, 상기 덕트 연기 감지기가 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 모드 및 수동 조작 버튼 동작으로 상기 소화설비를 작동시키는 모드를 가지며,
상기 수용 공간을 양분하도록 제1 구역과 제2 구역을 설정하고, 각 구역마다 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치한 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치. - 제1항에 있어서, 상기 소화설비는 밸브 개폐 방식의 소화가스 분사 장치인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 덕트 연기 감지기는 상기 HVAC 시스템의 인렛 덕트 및 아울렛 덕트 중 적어도 어느 하나에 설치된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 연기 감지기와 열 감지기는 상기 각 구역의 대략 중앙 부위에 해당하는 상기 컨테이너의 상벽에 설치되고 상기 불꽃 감지기는 상기 컨테이너의 서로 마주보는 두 개의 측벽 위 상기 컨테이너 상벽에 설치하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어반은 동일한 구역 내 설치된 세 가지 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 서로 다른 구역 내 설치된 서로 다른 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어반은 서로 다른 구역 내 설치된 한 종류의 상기 감지기만 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키지 않고 화재 경보를 발동하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 수용 공간에 위치하며, 상기 수용 공간의 중앙을 기준으로 서로 마주보며 이격되는 제1 배터리 랙 그룹과 제2 배터리 랙 그룹을 포함하는 배터리 랙들을 더 포함하며,
상기 HVAC 시스템은
상기 수용 공간의 상부에 위치하며, 상기 제1 배터리 랙 그룹과 상기 제2배터리 랙 그룹의 사이 공간인 냉각 공간으로 냉각 유체를 공급하는 상부 덕트;
상기 수용 공간의 외측에 위치하며, 상기 냉각 유체를 냉각시키는 냉각 유닛; 및
상기 배터리 랙들을 냉각시킨 후 가열된 상기 냉각 유체가 상기 냉각 유닛으로 이동하는 이동 공간을 가지는 유체 이동 부재를 포함하되,
상기 냉각 유닛은 가열된 상기 냉각 유체를 상기 이동 공간으로부터 공급받아 냉각시킨 후 상기 상부 덕트로 공급하며,
상기 덕트 연기 감지기는 상기 상부 덕트 및 상기 유체 이동 부재 중 적어도 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치. - 제8항에 있어서,
상기 컨테이너는,
제1 측벽;
상기 제1 측벽과 수직으로 위치하는 제2 측벽;
상기 제1 측벽과 마주보며, 상기 제2 측벽과 수직으로 위치하는 제3 측벽; 및
상기 제2 측벽과 마주보며 위치하며, 상기 제1 측벽 및 제3 측벽과 수직으로 위치하는 제4 측벽을 포함하며,
상기 냉각 유닛은 상기 제1 측벽 및 상기 제3 측벽의 외측에 복수개 제공되는 에너지 저장 장치. - 제9항에 있어서,
상기 유체 이동 부재는,
상기 제1 배터리 랙 그룹 및 상기 제2 배터리 랙 그룹의 상부에 위치하는 격벽;
상기 제1 배터리 랙 그룹 또는 상기 제2 배터리 랙 그룹의 최외곽에 위치하는 상기 배터리 랙과 상기 제2 측벽 또는 상기 제4 측벽의 사이 공간을 차단하는 한 쌍의 차단 플레이트; 및
상기 냉각 유닛과 상기 제2 측벽 또는 제2 측벽과 상기 제1 배터리 랙 그룹 또는 상기 제2 배터리 랙 그룹 사이에 이동 공간을 연결시켜주는 한 쌍의 내부 덕트를 포함하고,
상기 덕트 연기 감지기는 상기 내부 덕트에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치. - 제9항에 있어서,
상기 상부 덕트는,
상기 제1 측벽과 인접하게 위치하는 제1 수평부;
상기 제3 측벽과 인접하며, 상기 제1 수평부와 평행하게 위치하는 제2 수평부; 및
상기 제1 수평부 및 상기 제2 수평부의 중앙에 각각 수직하게 결합되는 중앙부를 포함하고,
상기 덕트 연기 감지기는 상기 중앙부에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제1 배터리 랙 그룹의 상기 배터리 랙들은 상기 제2 측벽과 일정거리 이격되어 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며 상기 제2 배터리 랙 그룹의 상기 배터리 랙들은 상기 제4 측벽과 일정거리 이격되어 상기 제1 방향을 따라 나란하게 배치되고,
상기 상부 덕트는, 상기 수용 공간에 상기 냉각 유체를 공급하고, 상기 중앙부에 위치하는 공급부를 포함하며,
상기 공급부는,
상기 상부 덕트의 내부에 흐르는 상기 냉각 유체가 통과되는 개구;
상기 개구의 중앙 영역에 상기 제1 방향을 따라 상호 이격된 형태로 나란하게 배치되며, 회전 가능하게 제공되는 복수개의 가이드 판; 및
상기 가이드판을 제어하는 가이드판 제어기를 포함하며,
상기 덕트 연기 감지기는 상기 공급부에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치. - 내부에 수용 공간을 가지는 컨테이너, HVAC 시스템 및 소화설비를 포함하는 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법에 있어서,
상기 컨테이너 내부에 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치하고,
상기 HVAC 시스템의 덕트에 덕트 연기 감지기를 설치하여,
상기 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 상기 덕트 연기 감지기가 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 수동 조작 버튼 동작으로 상기 소화설비를 작동시키며,
상기 수용 공간을 양분하도록 제1 구역과 제2 구역을 설정하고, 각 구역마다 연기 감지기, 열 감지기 및 불꽃 감지기를 설치한 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법. - 삭제
- 제13항에 있어서, 동일한 구역 내 설치된 세 가지 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키거나, 서로 다른 구역 내 설치된 서로 다른 종류의 상기 감지기가 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법.
- 제13항에 있어서, 서로 다른 구역 내 설치된 한 종류의 상기 감지기만 모두 화재를 감지할 시 상기 소화설비를 작동시키지 않고 화재 경보를 발동하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160120936A KR102053988B1 (ko) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법 |
| EP17853312.1A EP3417915B1 (en) | 2016-09-21 | 2017-08-29 | Energy storage system and fire control method of the energy storage system |
| PCT/KR2017/009441 WO2018056598A1 (ko) | 2016-09-21 | 2017-08-29 | 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법 |
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| KR20180032122A KR20180032122A (ko) | 2018-03-29 |
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