KR102528667B1 - 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템에 관한 것으로, 물을 담을 수 있는 담수형 함체의 내부에 리튬 배터리 랙을 수용하고 배터리 관리장치(Battery Management System, BMS)를 통한 리튬 배터리 랙의 이상상태 정보와 담수형 함체 내의 연기감지 결과에 기초하여 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙의 화재 발생 여부를 정확하게 판단하고, 화재가 발생된 것으로 판단된 담수형 함체의 내부에 일정량의 물을 공급함으로써, 화재가 발생된 것으로 판단된 리튬 배터리 랙의 화재 진압을 보다 신속하게 할 수 있을 뿐만 아니라 인접한 다른 리튬 배터리 랙을 비롯하여 주변 설비 및 시설물까지 확대되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템에 관한 것이다.
최근 집중 설치되고 있는 전기 에너지 저장 시스템(Electrical Energy Storage System; EESS)은 에너지를 저장하는 매개체로 주로 대용량의 리튬 배터리를 사용하고 있는데, 리튬 배터리 분야는 수년의 단기간에 가격인하와 고밀도를 달성하였으나 내부 절연 등의 안전성을 충분하게 고려하지 못한 채 많은 화재를 야기하고 있다.
이러한 전기 에너지 저장 시스템(EESS)의 주요 구성품은 전력 변환 시스템(PCS), 전력 관리 시스템(PMS), 에너지 관리 시스템(EMS), 리튬 배터리 시스템 등으로 다양한 장치와 부품들이 조합된 복잡한 시스템인 만큼 화재 원인도 여러 요소가 복합되어 발생되고 있으나, 화재에 가장 민감하고 대형화재로 확산 가능성이 가장 높은 구성품은 리튬 배터리 시스템이다.
리튬 배터리 시스템은 고충격, 과열, 급서지, 과전류, 과전압 등과 같은 외부의 기계적, 열적 또는 전기적인 스트레스가 지속적으로 누적되는 경우, 리튬 배터리 셀 내부 압력이 상승하여 일정 압력을 초과하면 리튬 배터리 셀 외관이 벤팅(Venting)되고 리튬 배터리 셀 내부의 전해질 등이 기화된 전해질 배출가스(Electrolyte Offering Gas; EOG)가 발생한다.
전해질 배출가스(EOG)가 발생된 후에도 외부적인 스트레스가 지속되는 경우, 약 10여분 후에는 셀 내부 온도가 급상승하는 열 폭주(Thermal Runaway)상태로 전이되어 셀 내부 절연내력이 저하되어 셀 내부에서 발화가 된다. 발화된 셀은 인접한 셀과 모듈 그리고 인접한 가연성 물질로 화재가 확산되며 인근 전기 에너지 저장 시스템(EESS)의 설비 및 인접 시설물까지 대형화재로 확대되고 리튬 배터리 충전량이 완전 방전되고 리튬 배터리 내부의 전해질과 리튬 등이 전소가 되어야 화재가 종료되는 특징이 있어 경제적, 사회적 손실이 막대하다.
종래의 전기 에너지 저장 시스템(EESS) 화재의 문제점은 초기진화가 어렵고 화재 초기에 큰 화재로 확산되기 때문에 전소가 될 때까지 화재 진압을 할 수 없다는 것이다. 화재 시 발생하는 연기에는 유독물질을 다수 포함하고 있어 화재 진압도 쉽지 않고 현재까지 시판되는 어떠한 소화약제로도 진화가 어려울 뿐만 아니라 한 번 화재가 발생하면 연쇄폭발로 이어지는 고위험성 때문에 사전 예방을 제외하고는 별다른 대책이 없는 상황이다.
또한, 전기 에너지 저장 시스템(EESS)은 리튬전지 셀을 직/병렬 연결시켜서 리튬 배터리 모듈을 이루고, 리튬 배터리 모듈을 모아서 리튬 배터리 랙을 이루고, 리튬 배터리 랙 다수개를 합쳐서 리튬 배터리 시스템을 이루고 있다. 전기 에너지 저장 시스템(EESS)에서는 화재를 검출하기 위해 열, 연기, 화상 감지기를 설치하고, 화재를 소화하기 위해 소화기를 비치하거나 자동 소화 장치를 설치하고 있다. 그러나 열, 연기, 화상 감지기 등은 리튬 배터리 랙 내의 복잡한 구조 때문에 화재가 확산될 때까지 검출하지 못한다. 리튬 배터리의 DC 아크 및 발화는 화염이 매우 강하기 때문에 화재를 진압할 시간적 여유가 없다.
또한, 전기 에너지 저장 시스템(EESS)에는 가스소화, 분말소화, 고체에어로졸 등의 자동 소화 장치가 설치되고 있으나, 전기 에너지 저장 시스템(EESS)의 화재 시 자동 소화 장치가 동작되어도 화재 진압이 어렵고, 휴대용 소화기가 비치되고 있어도 대피하기 바쁘기 때문에 무용지물인 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 물을 담을 수 있는 담수형 함체의 내부에 리튬 배터리 랙을 수용하고 배터리 관리장치(Battery Management System, BMS)를 통한 리튬 배터리 랙의 이상상태 정보와 담수형 함체 내의 연기감지 결과에 기초하여 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙의 화재 발생 여부를 정확하게 판단하고, 화재가 발생된 것으로 판단된 담수형 함체의 내부에 일정량의 물을 공급함으로써, 화재가 발생된 것으로 판단된 리튬 배터리 랙의 화재 진압을 보다 신속하게 할 수 있을 뿐만 아니라 인접한 다른 리튬 배터리 랙을 비롯하여 주변 설비 및 시설물까지 확대되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 한 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 내부에 전기 에너지를 저장하기 위한 리튬 배터리 랙을 수용하는 공간부가 구비됨과 아울러 화재 발생 시 외부로부터 공급된 물에 의해 상기 리튬 배터리 랙이 잠길 수 있도록 수용부가 구비되는 적어도 하나의 담수형 함체; 각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 급수관을 통해 물을 공급하기 위하여 일정량의 물을 저장하는 물탱크; 각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 급수관과 하나로 관통되어 연결된 이동관의 일영역에 설치되며, 상기 물탱크에 저장된 물을 상기 이동관 및 각 함체별 급수관을 통해 각 담수형 함체의 수용부에 공급하는 물공급펌프; 각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 급수관의 일영역에 각각 설치되며, 각 함체별 급수관을 개폐하여 물의 흐름을 제어하는 각 함체별 급수제어밸브; 각 담수형 함체의 내부에 각각 설치되며, 연기를 감지하여 각 연기감지신호를 전송하는 각 함체별 연기감지장치; 각 담수형 함체의 일측에 각각 구비되며, 각 함체별 연기감지장치로부터 전송된 각 연기감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보 및 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 고유식별정보를 전송하는 각 함체별 제어장치; 각 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙이 원활하게 운영될 수 있도록 해당 리튬 배터리 랙의 전압, 전류, 또는 온도 중 적어도 하나의 이상상태 정보를 모니터링하고 제어하는 배터리 관리장치; 및 상기 배터리 관리장치로부터 전송된 각 리튬 배터리 랙의 이상상태 정보 및 각 함체별 제어장치로부터 전송된 각 연기감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보 및 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 고유식별정보를 제공받아 이를 기반으로 해당 이상상태 정보와 대응되는 리튬 배터리 랙과 해당 연기감지신호와 대응되는 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙이 일치할 경우, 일치하는 해당 담수형 함체에 수용된 해당 리튬 배터리 랙에 화재가 발생한 것으로 판단하여 해당 담수형 함체의 수용부에 연결된 해당 함체별 급수관 및 상기 이동관을 통해 상기 물탱크에 저장된 물이 해당 담수형 함체의 수용부에 공급되도록 해당 함체별 급수관에 설치된 해당 함체별 급수제어밸브를 개별적으로 개방시킴과 동시에 상기 물공급펌프의 작동 개시를 제어하는 화재진압 제어장치를 포함하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템을 제공하는 것이다.
여기서, 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙, 각 함체별 제어장치, 상기 배터리 관리장치, 및 상기 화재진압 제어장치와 전기적으로 연결되며, 비상 시 각 리튬 배터리 랙, 각 함체별 제어장치, 상기 배터리 관리장치, 및 상기 화재진압 제어장치에 비상전력을 공급하는 무정전 전원공급장치(UPS); 및 상기 무정전 전원공급장치(UPS)와 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙 사이에 전기적으로 연결되며, 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙과 상기 무정전 전원공급장치(UPS) 사이의 비상전력을 개별적으로 차단하는 각 함체별 비상전력 차단기가 더 포함됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 화재진압 제어장치는, 상기 화재 발생 시 해당 함체별 급수제어밸브의 개방 및 상기 물공급펌프의 작동 개시 이전에, 상기 화재가 발생한 것으로 판단된 해당 담수형 함체의 해당 리튬 배터리 랙에 상기 무정전 전원공급장치(UPS)로부터 공급되는 비상전력이 우선적으로 차단되도록 해당 담수형 함체의 해당 리튬 배터리 랙에 연결된 해당 함체별 비상전력 차단기의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체의 내측 상부에 각각 설치되며, 물의 수위를 감지하여 각 수위감지신호를 각 함체별 제어장치로 전송하는 각 함체별 수위감지장치가 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 각 함체별 제어장치는, 각 함체별 수위감지장치로부터 전송된 각 수위감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 상기 화재진압 제어장치로 전송할 수 있다.
바람직하게, 상기 화재진압 제어장치는, 각 함체별 제어장치로부터 전송된 각 수위감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 제공받아 이를 기반으로 각 함체별 수위감지장치가 설치된 각 담수형 함체의 수용부에 물이 공급되지 않도록 각 함체별 급수관에 설치된 각 함체별 급수제어밸브를 개별적으로 폐쇄시킴과 동시에 상기 물공급펌프의 작동 중지를 제어할 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체의 수용부 하측에 각각 연결되며, 각 담수형 함체의 수용부에 공급된 물을 외부로 배출하는 각 함체별 배수관; 각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 배수관의 일영역에 각각 설치되며, 각 함체별 배수관을 개폐하여 물의 흐름을 제어하는 각 함체별 배수제어밸브; 및 각 담수형 함체의 내부에 각각 설치되며, 물의 온도를 감지하여 각 수온감지신호를 각 함체별 제어장치로 전송하는 각 함체별 수온감지장치가 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 각 함체별 제어장치는, 각 함체별 수온감지장치로부터 전송된 각 수온감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 상기 화재진압 제어장치로 전송할 수 있다.
바람직하게, 상기 화재진압 제어장치는, 각 함체별 제어장치로부터 전송된 각 수온감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 제공받아 이를 기반으로 각 수온감지신호에 해당하는 현재 수온 값이 기 설정된 기준 수온 값보다 클 경우, 해당 함체별 수온감지장치가 설치된 해당 담수형 함체의 수용부에 물이 순환되도록 해당 함체별 배수관에 설치된 해당 함체별 배수제어밸브 및 해당 함체별 급수관에 설치된 해당 함체별 급수제어벨브를 개별적으로 개방시킴과 동시에 상기 물공급펌프의 작동 개시를 제어할 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체의 내부에 구비된 수용부는, 각 담수형 함체의 내부에 구비된 공간부를 전체적으로 감싸도록 이루어질 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체의 내부에 구비된 수용부의 중앙 부분에 세로격벽이 배치됨과 아울러 상기 세로격벽에 의해 각 담수형 함체의 수용부가 전방공간과 후방공간으로 구획될 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체의 상부측 일영역에 설치되며, 각 함체별 제어장치 또는 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 냉각을 위해 실외 공기를 상기 세로격벽에 의해 구획된 전방공간의 내부로 유동시키는 급기팬; 및 각 담수형 함체의 상부측 일영역에 설치되며, 각 함체별 제어장치 또는 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 상기 세로격벽에 의해 구획된 후방공간의 실내 공기를 실외로 배출시키는 배기팬이 더 구비될 수 있다.
바람직하게, 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 화재 발생 시 각 담수형 함체의 수용부에 공급되는 물로 인해 발생되는 각 담수형 함체의 수용부 내의 압력을 견딜 수 있도록 각 담수형 함체의 상부측에 적어도 하나의 개구부가 더 형성될 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 유지보수 또는 화재 발생 시 관리자가 각 담수형 함체의 내부를 육안으로 점검할 수 있도록 각 담수형 함체의 전면 일영역에 투명창이 더 구비될 수 있다.
바람직하게, 각 담수형 함체의 전면 일영역에 설치되며, 각 함체별 제어장치 또는 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 각 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙의 이상상태에 대한 정보, 연기 감지에 대한 정보, 화재 발생에 대한 정보, 각 함체별 급수제어밸브의 동작 상태에 대한 정보, 각 함체별 배수제어밸브의 동작 상태에 대한 정보, 상기 물공급펌프의 동작 상태에 대한 정보, 무정전 전원공급장치(UPS)로부터 공급되는 비상전력에 대한 정보, 각 함체별 비상전력 차단기의 동작 상태에 대한 정보, 각 담수형 함체의 수용부에 공급되는 물의 수위에 대한 정보, 또는 각 담수형 함체의 수용부에 공급되는 물의 온도에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 관리자가 시각적으로 확인할 수 있도록 디스플레이 화면에 표시하는 정보표시장치가 더 구비될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템에 따르면, 물을 담을 수 있는 담수형 함체의 내부에 리튬 배터리 랙을 수용하고 배터리 관리장치(Battery Management System, BMS)를 통한 리튬 배터리 랙의 이상상태 정보와 담수형 함체 내의 연기감지 결과에 기초하여 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙의 화재 발생 여부를 정확하게 판단하고, 화재가 발생된 것으로 판단된 담수형 함체의 내부에 일정량의 물을 공급함으로써, 화재가 발생된 것으로 판단된 리튬 배터리 랙의 화재 진압을 보다 신속하게 할 수 있을 뿐만 아니라 인접한 다른 리튬 배터리 랙을 비롯하여 주변 설비 및 시설물까지 확대되는 것을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 긴급 투입된 물이 담수형 함체의 내부로 주입된 후 일정 수위 및 온도를 유지하며 머무르기 때문에 상기 투입된 물에 의해 침수된 리튬 배터리 모듈 및 리튬 배터리 랙 간의 화염 전이 및 재확산을 효과적으로 차단할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 담수형 함체에 리튬 배터리 랙이 결합되는 과정을 보인 가상 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 담수형 함체의 화재 진압이 작동되는 과정을 보인 가상 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템의 구성을 전체적으로 보인 정면도이다.
도 5는 도 4의 담수형 함체를 보인 요부 확대도로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c)는 배면도, (d)는 평면도, (e)는 저면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 담수형 함체에 리튬 배터리 랙이 결합되는 과정을 보인 가상 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 담수형 함체의 화재 진압이 작동되는 과정을 보인 가상 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템의 구성을 전체적으로 보인 정면도이다.
도 5는 도 4의 담수형 함체를 보인 요부 확대도로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c)는 배면도, (d)는 평면도, (e)는 저면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 담수형 함체에 리튬 배터리 랙이 결합되는 과정을 보인 가상 이미지이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 담수형 함체의 화재 진압이 작동되는 과정을 보인 가상 이미지이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템의 구성을 전체적으로 보인 정면도이며, 도 5는 도 4의 담수형 함체를 보인 요부 확대도로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c)는 배면도, (d)는 평면도, (e)는 저면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템은, 크게 적어도 하나의 담수형 함체(100-1 내지 100-N), 물탱크(150), 물공급펌프(200), 각 함체별 급수제어밸브(250-1 내지 250-N), 각 함체별 연기감지장치(300-1 내지 300-N), 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N), 배터리 관리장치(400), 화재진압 제어장치(450), 및 전원공급장치(500) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템은 무정전 전원공급장치(UPS)(550), 각 함체별 비상전력 차단기(600-1 내지 600-N), 각 함체별 수위감지장치(650-1 내지 650-N), 각 함체별 배수관(700-1 내지 700-N), 각 함체별 배수제어밸브(750-1 내지 750-N), 각 함체별 수온감지장치(800-1 내지 800-N), 급기팬(850), 배기팬(900), 및/또는 정보표시장치(950) 등을 추가적으로 더 포함할 수도 있다. 한편, 도 1 내지 도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)는 일정량의 물을 담을 수 있도록 방수 처리된 형태의 몸체로 이루어지는 바, 그 내부에는 전기 에너지를 저장하기 위한 리튬 배터리 랙(10)을 삽입 장착될 수 있도록 리튬 배터리 랙(10)을 수용하는 공간부(105)가 구비되어 있으며, 화재 발생 시 외부로부터 공급된 물에 의해 리튬 배터리 랙(10)이 잠길 수 있도록 수용부(110)가 구비되어 있다.
이때, 리튬 배터리 랙(10)은 후술할 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 구비된 방수도어(125)를 통해 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 구비된 공간부(105)에 삽탈될 수 있다.
이에 따라, 리튬 배터리 랙(10)의 복수의 배터리 모듈 중에서 화재 발생 시 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 상부를 통해 즉시 물을 공급하고, 공급된 물을 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 구비된 수용부(110)에 담수하여 리튬 배터리 랙(10)이 물에 완전히 잠기게 함으로써 리튬 배터리 랙(10)에 적층된 리튬 배터리 모듈의 화재를 소화(消火)할 수 있다.
또한, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 구비된 수용부(110)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 구비된 공간부(105)를 전체적으로 감싸도록 이루어짐이 바람직하다.
또한, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 구비된 수용부(110)의 중앙 부분에는 세로격벽(115)이 배치되어 있으며, 이러한 세로격벽(115)에 의해 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)가 전방공간(110a)과 후방공간(110b)으로 구획된다.
또한, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 상부측(예컨대, 상면 또는 상부측면)에는 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 화재 발생 시 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 공급되는 물로 인해 발생되는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110) 내의 압력을 견딜 수 있도록 적어도 하나의 개구부(120)가 형성됨이 바람직하다.
또한, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 상부측에는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 관통되어 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N)이 연결됨이 바람직하며, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 하부측에는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 관통되어 각 함체별 배수관(700-1 내지 700-N)이 연결됨이 바람직하다.
또한, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 전면 및/또는 후면에는 리튬 배터리 랙(10)의 이동 또는 점검을 위하여 방수도어(125)가 형성되어 있으며, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)의 유지보수 및/또는 화재 발생 시 관리자가 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부를 육안으로 점검할 수 있도록 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 전면 일영역 예컨대, 방수도어(125)의 일영역에 투명창(130)이 더 구비될 수 있다.
즉, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 구비된 방수도어(125)는 평시에 선택적으로 개방가능하므로 관리자는 방수도어(125)를 통해 리튬 배터리 랙(10)을 삽탈하거나 리튬 배터리 랙(10)의 메인터넌스를 수행할 수 있다.
한편, 리튬 배터리 랙(10)에 적층된 리튬 배터리 모듈에 열 폭주로 인한 화재 발생 시 방수도어(125)가 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 담수를 위해 닫혀진 상태이어야만 한다. 한편, 방수도어(125)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 전/후면이 수밀하게 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 예컨대, 에어 실린더(미도시) 등이 부가되어 방수도어(125)를 눌러 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 담수된 물이 누출되지 않도록 압착할 수 있다.
일 실시예에 따라, 방수도어(125)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 전/후면에 구비되어 선택적으로 개폐되도록 구성되고, 방수도어(125)의 테두리 부분에 구비되어 방수도어(125)가 닫힌 상태에서는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부로 공급된 물이 누출되지 않도록 기밀성을 부가하는 내열성 씰링부재(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 내열성 씰링부재(미도시)는 고내열성 실리콘 고무, 불소 고무 등이 이용될 수 있으며, 방수도어(125)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부를 육안으로 투시할 수 있도록 적어도 일부가 투명창(130)으로 형성되는데, 이러한 투명창(130)은 내열유리로 형성됨이 바람직하다.
또한, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 전면 일영역 예컨대, 방수도어(125)의 일영역에는 후술하는 정보표시장치(950)가 더 구비될 수 있으며, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 상부측(바람직하게, 상면 또는 상부측면)에는 후술하는 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N), 급기팬(850), 및 배기팬(900) 등이 더 구비될 수 있다.
물탱크(150)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 관통되어 연결된 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N) 및 이동관(140)을 통해 물을 공급하기 위하여 일정량의 물을 저장하는 기능을 수행한다.
물공급펌프(200)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(100)에 연결된 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N)과 하나로 관통되어 연결된 이동관(140)의 일영역에 설치되어 있으며, 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 물탱크(150)에 저장된 물을 이동관(140) 및 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N)을 통해 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 강제로 공급하는 기능을 수행한다.
각 함체별 급수제어밸브(250-1 내지 250-N)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 연결된 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N)의 일영역에 각각 설치되어 있으며, 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N)을 개폐하여 물의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.
각 함체별 연기감지장치(300-1 내지 300-N)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부(바람직하게, 수용부(110)의 상부측)에 각각 설치되어 있으며, 연기를 감지하여 각 연기감지신호를 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)로 전송하는 기능을 수행한다.
각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 일측(바람직하게, 상면 또는 상부 측면)에 각각 구비되어 있으며, 각 함체별 연기감지장치(300-1 내지 300-N)로부터 전송된 각 연기감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보 및/또는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)의 고유식별정보를 화재진압 제어장치(450)로 전송하는 기능을 수행한다.
또한, 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)는 각 함체별 수위감지장치(650-1 내지 650-N)로부터 전송된 각 수위감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 화재진압 제어장치(450)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)는 각 함체별 수온감지장치(800-1 내지 800-N)로부터 전송된 각 수온감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 화재진압 제어장치(450)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 기 설정된 고유한 함체식별정보는 예컨대, 함체의 이름, 함체의 비밀번호, 함체의 일련번호, 함체의 등록번호, 함체의 종류, 함체의 제조회사, 함체의 MAC(Media Access Control) 주소, 함체의 고유 IP(Internet Protocol) 주소, 함체의 모델 및 버전, 함체의 비밀키 또는 PKI 기반의 개인키에 의해 생성된 함체의 인증정보 중 적어도 하나의 정보를 포함함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)를 식별할 수 있는 모든 함체 식별정보들을 포함할 수 있다.
각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)의 고유식별정보는 예컨대, 랙의 이름, 랙의 비밀번호, 랙의 일련번호, 랙의 등록번호, 랙의 종류, 랙의 제조회사, 랙의 MAC(Media Access Control) 주소, 랙의 고유 IP(Internet Protocol) 주소, 랙의 모델 및 버전, 랙의 비밀키 또는 PKI 기반의 개인키에 의해 생성된 랙의 인증정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 각 리튬 배터리 랙(10)을 식별할 수 있는 모든 랙 식별정보들을 포함할 수 있다.
배터리 관리장치(400)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)이 원활하게 운영될 수 있도록 해당 리튬 배터리 랙(10)의 전압, 전류, 및/또는 온도 중 적어도 하나의 이상상태 정보를 모니터링(Monitoring)하고 제어하는 기능을 수행한다.
이러한 배터리 관리장치(400)는 통상의 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)으로 구현될 수 있는 바, 각 리튬 배터리 랙(10)에 구비된 각 단위 배터리 셀의 상태 정보를 모니터링(Monitoring) 함으로써, 배터리 관리장치(400)를 통해 각 단위 배터리 셀의 상태를 최적으로 유지 및 관리할 수 있다.
즉, 배터리 관리장치(400)는 각 리튬 배터리 랙(10)의 각 단위 배터리 셀이 최대 성능을 발휘하면서, 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 하드웨어(Hardware) 회로 및 펌웨어(Firmware)를 포함하는 것으로써, 예컨대, 셀 용량, 수명 예측, 셀 보호 등과 같은 각 리튬 배터리 랙(10)에 관련된 전반적인 동작을 관리 제어한다.
예를 들어, 배터리 관리장치(400)는 충전 상태(State Of Charge, SOC), 전지 상태(State Of Health, SOH)를 반영한 각 리튬 배터리 랙(10)의 충방전 제어를 수행할 수 있다. 또한, 배터리 관리장치(400)는 각 리튬 배터리 랙(10)의 온도를 제어함으로써 급격한 온도 상승으로 인해 각 리튬 배터리 랙(10)이 과열되는 문제를 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 배터리 관리장치(400)는 각 리튬 배터리 랙(10)의 전압, 전류, 온도를 검출하는 센싱 기능과, 이에 따른 과충전, 과방전, 과전류, 셀 밸런싱 여부, 충전 상태(SOC), 전지 상태(SOH) 등을 판단하는 마이크로컴퓨터(Micro Computer), 상기 마이크로컴퓨터의 제어 신호에 따라 충방전 금지, 퓨즈 용단, 냉각 등의 기능을 수행하는 보호회로 등을 포함할 수 있다.
또한, 배터리 관리장치(400)는 전력 계통으로부터 공급되는 출력 전원을 배터리 충전에 적합한 전원으로 변환하는 전력 변환부(Power Conditioning System, PCS)(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 전력 변환부는 대용량의 인버터(Inverter) 및 컨버터(Converter) 등을 이용하여 배터리의 직류(DC) 전원 시스템과 전력 계통의 교류(AC) 전원 시스템을 연계하여 배터리의 충전 및 방전을 수행한다.
화재진압 제어장치(450)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 바, 특히 배터리 관리장치(400)로부터 전송된 각 리튬 배터리 랙(10)의 이상상태 정보 및 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)로부터 전송된 각 연기감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보 및 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)의 고유식별정보를 제공받아 이를 기반으로 해당 이상상태 정보와 대응되는 리튬 배터리 랙(10)과 해당 연기감지신호와 대응되는 담수형 함체(예컨대, 100-1)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)이 일치할 경우, 일치하는 해당 담수형 함체(100-1)에 수용된 해당 리튬 배터리 랙(10)에 화재가 발생한 것으로 판단하여 해당 담수형 함체(100-1)의 수용부(110)에 연결된 해당 함체별 급수관(135-1) 및 이동관(140)을 통해 물탱크(150)에 저장된 물이 해당 담수형 함체(100-1)의 수용부(110)에 공급되도록 해당 함체별 급수관(135-1)에 설치된 해당 함체별 급수제어밸브(250-1)를 개별적으로 개방시킴과 동시에 물공급펌프(200)의 작동 개시를 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 화재진압 제어장치(450)는 상기 화재 발생 시 해당 함체별 급수제어밸브(250-1)의 개방 및 물공급펌프(200)의 작동 개시 이전에, 상기 화재가 발생한 것으로 판단된 해당 담수형 함체(100-1)의 해당 리튬 배터리 랙(10)에 무정전 전원공급장치(UPS)(550)로부터 공급되는 비상전력이 우선적으로 차단되도록 해당 담수형 함체(100-1)의 해당 리튬 배터리 랙(10)에 연결된 해당 함체별 비상전력 차단기(600-1)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 화재진압 제어장치(450)는 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)로부터 전송된 각 수위감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 제공받아 이를 기반으로 각 함체별 수위감지장치(650-1 내지 650-N)가 설치된 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 물이 공급되지 않도록 각 함체별 급수관(135-1 내지 135-N)에 설치된 각 함체별 급수제어밸브(250-1 내지 250-N)를 개별적으로 폐쇄시킴과 동시에 물공급펌프(200)의 작동 중지를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 화재진압 제어장치(450)는 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)로부터 전송된 각 수온감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 제공받아 이를 기반으로 각 수온감지신호에 해당하는 현재 수온 값이 기 설정된 기준 수온 값보다 클 경우, 해당 함체별 수온감지장치(예컨대, 800-1)가 설치된 해당 담수형 함체(100-1)의 수용부(110)에 물이 순환되도록 해당 함체별 배수관(145-1)에 설치된 해당 함체별 배수제어밸브(750-1) 및 해당 함체별 급수관(135-1)에 설치된 해당 함체별 급수제어벨브(250-1)를 개별적으로 개방시킴과 동시에 물공급펌프(200)의 작동 개시를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)와 화재진압 제어장치(450)를 분리하여 구현하였지만, 이에 국한하지 않으며, 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)와 화재진압 제어장치(450)를 하나로 묶어서 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)의 모든 제어 수행기능들을 화재진압 제어장치(450)에서 수행되도록 구현할 수도 있다.
그리고, 전원공급장치(500)는 전술한 장치들 즉, 물공급펌프(200), 각 함체별 급수제어밸브(250-1 내지 250-N), 각 함체별 연기감지장치(300-1 내지 300-N), 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N), 배터리 관리장치(400), 화재진압 제어장치(450), 각 함체별 비상전력 차단기(600-1 내지 600-N), 각 함체별 수위감지장치(650-1 내지 650-N), 각 함체별 배수제어밸브(750-1 내지 750-N), 각 함체별 수온감지장치(800-1 내지 800-N), 급기팬(850), 배기팬(900), 및/또는 정보표시장치(950) 등에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 휴대용 배터리(Battery)를 포함하여 구현할 수도 있다.
또한, 전원공급장치(500)에는 외부의 전원 충격으로부터 부품을 보호하고 일정한 전압을 출력하는 기능을 수행하는 전원 관리부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 전원 관리부는 ESD(Electro Static Damage) 보호기, 전원 감지기, 정류기 및 전원 차단기 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 ESD 보호기는 정전기 또는 급격한 전원 충격으로부터 전장 부품을 보호하도록 구성한다. 상기 전원 감지기는 허용 전압 범위 외의 전압이 유입될 경우 상기 전원 차단기에 차단신호를 보내고, 허용 전압 범위 내에서 전압 변화에 따라 승압 또는 강압 신호를 상기 정류기에 전달하도록 구성한다. 상기 정류기는 입력 전압의 변동을 최소하여 일정한 전압이 공급되도록 상기 전원 감지기의 신호에 따라 승압 또는 강압의 정류 동작을 수행하도록 구성한다. 상기 전원 차단기는 상기 전원 감지기로부터 전달되는 차단 신호에 따라 배터리로부터 공급되는 전원을 차단하도록 구성한다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 화재진압 제어장치(450)에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 저장장치(미도시)에 저장되고, 화재진압 제어장치(450)에 의해 실행될 수 있다.
이때, 상기 저장장치는 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
추가적으로, 무정전 전원공급장치(Uninterruptible Power Supply; UPS)(550)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 각 리튬 배터리 랙(10), 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N), 배터리 관리장치(400), 및/또는 화재진압 제어장치(450)와 전기적으로 연결되어 있으며, 비상 시 각 리튬 배터리 랙(10), 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N), 배터리 관리장치(400), 및/또는 화재진압 제어장치(450)에 비상전력을 공급하는 기능을 수행한다.
각 함체별 비상전력 차단기(600-1 내지 600-N)는 무정전 전원공급장치(UPS)(550)와 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 각 리튬 배터리 랙(10) 사이에 전기적으로 연결되어 있으며, 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 각 리튬 배터리 랙(100과 무정전 전원공급장치(UPS)(550) 사이의 비상전력을 개별적으로 차단하는 기능을 수행한다.
각 함체별 수위감지장치(650-1 내지 650-N)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내측 상부에 각각 설치되어 있으며, 물의 수위를 감지하여 각 수위감지신호를 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)로 전송하는 기능을 수행한다.
각 함체별 배수관(700-1 내지 700-N)은 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110) 하측에 각각 관통되도록 연결되어 있으며, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 공급된 물을 외부로 배출하는 기능을 수행한다.
각 함체별 배수제어밸브(750-1 내지 750-N)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 연결된 각 함체별 배수관(700-1 내지 700-N)의 일영역에 각각 설치되어 있으며, 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 각 함체별 배수관(700-1 내지 700-N)을 개폐하여 물의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.
각 함체별 수온감지장치(800-1 내지 800-N)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 내부에 각각 설치되어 있으며, 물의 온도를 감지하여 각 수온감지신호를 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N)로 전송하는 기능을 수행한다.
급기팬(850)은 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 상부측 일영역에 설치되어 있으며, 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N) 및/또는 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 각 리튬 배터리 랙(10)의 냉각을 위해 실외 공기를 세로격벽(115)에 의해 구획된 전방공간(110a)의 내부로 유동시키는 기능을 수행한다.
배기팬(900)은 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 상부측 일영역에 설치되어 있으며, 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N) 및/또는 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 세로격벽(115)에 의해 구획된 후방공간(110b)의 실내 공기를 실외로 배출시키는 기능을 수행한다.
그리고, 정보표시장치(950)는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 전면 일영역에 설치되어 있으며, 각 함체별 제어장치(350-1 내지 350-N) 및/또는 화재진압 제어장치(450)의 제어에 따라 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)에 수용된 리튬 배터리 랙(10)의 이상상태에 대한 정보, 연기 감지에 대한 정보, 화재 발생에 대한 정보, 각 함체별 급수제어밸브(250-1 내지 250-N)의 동작 상태에 대한 정보, 각 함체별 배수제어밸브(750-1 내지 750-N)의 동작 상태에 대한 정보, 물공급펌프(200)의 동작 상태에 대한 정보, 무정전 전원공급장치(UPS)(550)로부터 공급되는 비상전력에 대한 정보, 각 함체별 비상전력 차단기(600-1 내지 600-N)의 동작 상태에 대한 정보, 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 공급되는 물의 수위에 대한 정보, 및/또는 각 담수형 함체(100-1 내지 100-N)의 수용부(110)에 공급되는 물의 온도에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 관리자가 시각적으로 확인할 수 있도록 디스플레이 화면에 표시하는 기능을 수행한다.
전술한 본 발명에 따른 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100-1 내지 100-N : 담수형 함체,
150 : 물탱크,
200 : 물공급펌프,
250-1 내지 250-N : 함체별 급수제어밸브,
300-1 내지 300-N : 함체별 연기감지장치,
350-1 내지 350-N : 함체별 제어장치,
400 : 배터리 관리장치,
450 : 화재진압 제어장치,
500 : 전원공급장치,
550 : 무정전 전원공급장치,
600-1 내지 600-N : 함체별 비상전력 차단기,
650-1 내지 650-N : 함체별 수위감지장치,
700-1 내지 700-N : 함체별 배수관,
750-1 내지 750-N : 함체별 배수제어밸브,
800-1 내지 800-N : 함체별 수온감지장치,
850 : 급기팬,
900 : 배기팬,
950 : 정보표시장치
150 : 물탱크,
200 : 물공급펌프,
250-1 내지 250-N : 함체별 급수제어밸브,
300-1 내지 300-N : 함체별 연기감지장치,
350-1 내지 350-N : 함체별 제어장치,
400 : 배터리 관리장치,
450 : 화재진압 제어장치,
500 : 전원공급장치,
550 : 무정전 전원공급장치,
600-1 내지 600-N : 함체별 비상전력 차단기,
650-1 내지 650-N : 함체별 수위감지장치,
700-1 내지 700-N : 함체별 배수관,
750-1 내지 750-N : 함체별 배수제어밸브,
800-1 내지 800-N : 함체별 수온감지장치,
850 : 급기팬,
900 : 배기팬,
950 : 정보표시장치
Claims (9)
- 내부에 전기 에너지를 저장하기 위한 리튬 배터리 랙을 수용하는 공간부가 구비됨과 아울러 화재 발생 시 외부로부터 공급된 물에 의해 상기 리튬 배터리 랙이 잠길 수 있도록 수용부가 구비되는 적어도 하나의 담수형 함체;
각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 급수관을 통해 물을 공급하기 위하여 일정량의 물을 저장하는 물탱크;
각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 급수관과 하나로 관통되어 연결된 이동관의 일영역에 설치되며, 상기 물탱크에 저장된 물을 상기 이동관 및 각 함체별 급수관을 통해 각 담수형 함체의 수용부에 공급하는 물공급펌프;
각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 급수관의 일영역에 각각 설치되며, 각 함체별 급수관을 개폐하여 물의 흐름을 제어하는 각 함체별 급수제어밸브;
각 담수형 함체의 수용부 하측에 각각 연결되며, 각 담수형 함체의 수용부에 공급된 물을 외부로 배출하는 각 함체별 배수관;
각 담수형 함체의 수용부에 연결된 각 함체별 배수관의 일영역에 각각 설치되며, 각 함체별 배수관을 개폐하여 물의 흐름을 제어하는 각 함체별 배수제어밸브;
각 담수형 함체의 내부에 각각 설치되며, 물의 온도를 감지하여 각 수온감지신호를 각 함체별 제어장치로 전송하는 각 함체별 수온감지장치;
각 담수형 함체의 내부에 각각 설치되며, 연기를 감지하여 각 연기감지신호를 전송하는 각 함체별 연기감지장치;
각 담수형 함체의 일측에 각각 구비되며, 각 함체별 연기감지장치로부터 전송된 각 연기감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보 및 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 고유식별정보를 전송하는 각 함체별 제어장치;
각 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙이 원활하게 운영될 수 있도록 해당 리튬 배터리 랙의 전압, 전류, 또는 온도 중 적어도 하나의 이상상태 정보를 모니터링하고 제어하는 배터리 관리장치; 및
상기 배터리 관리장치로부터 전송된 각 리튬 배터리 랙의 이상상태 정보 및 각 함체별 제어장치로부터 전송된 각 연기감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보 및 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 고유식별정보를 제공받아 이를 기반으로 해당 이상상태 정보와 대응되는 리튬 배터리 랙과 해당 연기감지신호와 대응되는 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙이 일치할 경우, 일치하는 해당 담수형 함체에 수용된 해당 리튬 배터리 랙에 화재가 발생한 것으로 판단하여 해당 담수형 함체의 수용부에 연결된 해당 함체별 급수관 및 상기 이동관을 통해 상기 물탱크에 저장된 물이 해당 담수형 함체의 수용부에 공급되도록 해당 함체별 급수관에 설치된 해당 함체별 급수제어밸브를 개별적으로 개방시킴과 동시에 상기 물공급펌프의 작동 개시를 제어하는 화재진압 제어장치를 포함하되,
각 함체별 제어장치는, 각 함체별 수온감지장치로부터 전송된 각 수온감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 상기 화재진압 제어장치로 전송하고,
상기 화재진압 제어장치는, 각 함체별 제어장치로부터 전송된 각 수온감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 제공받아 이를 기반으로 각 수온감지신호에 해당하는 현재 수온 값이 기 설정된 기준 수온 값보다 클 경우, 해당 함체별 수온감지장치가 설치된 해당 담수형 함체의 수용부에 물이 순환되도록 해당 함체별 배수관에 설치된 해당 함체별 배수제어밸브 및 해당 함체별 급수관에 설치된 해당 함체별 급수제어벨브를 개별적으로 개방시킴과 동시에 상기 물공급펌프의 작동 개시를 제어하며,
각 담수형 함체의 내부에 구비된 수용부의 중앙 부분에 세로격벽이 배치됨과 아울러 상기 세로격벽에 의해 각 담수형 함체의 수용부가 전방공간과 후방공간으로 구획되되,
각 담수형 함체의 상부측 일영역에 설치되며, 각 함체별 제어장치 또는 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 냉각을 위해 실외 공기를 상기 세로격벽에 의해 구획된 전방공간의 내부로 유동시키는 급기팬; 및
각 담수형 함체의 상부측 일영역에 설치되며, 각 함체별 제어장치 또는 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 상기 세로격벽에 의해 구획된 후방공간의 실내 공기를 실외로 배출시키는 배기팬이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
- 제1 항에 있어서,
각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙, 각 함체별 제어장치, 상기 배터리 관리장치, 및 상기 화재진압 제어장치와 전기적으로 연결되며, 비상 시 각 리튬 배터리 랙, 각 함체별 제어장치, 상기 배터리 관리장치, 및 상기 화재진압 제어장치에 비상전력을 공급하는 무정전 전원공급장치(UPS); 및
상기 무정전 전원공급장치(UPS)와 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙 사이에 전기적으로 연결되며, 각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙과 상기 무정전 전원공급장치(UPS) 사이의 비상전력을 개별적으로 차단하는 각 함체별 비상전력 차단기가 더 포함되되,
상기 화재진압 제어장치는, 상기 화재 발생 시 해당 함체별 급수제어밸브의 개방 및 상기 물공급펌프의 작동 개시 이전에, 상기 화재가 발생한 것으로 판단된 해당 담수형 함체의 해당 리튬 배터리 랙에 상기 무정전 전원공급장치(UPS)로부터 공급되는 비상전력이 우선적으로 차단되도록 해당 담수형 함체의 해당 리튬 배터리 랙에 연결된 해당 함체별 비상전력 차단기의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
- 제1 항에 있어서,
각 담수형 함체의 내측 상부에 각각 설치되며, 물의 수위를 감지하여 각 수위감지신호를 각 함체별 제어장치로 전송하는 각 함체별 수위감지장치가 더 포함되되,
각 함체별 제어장치는, 각 함체별 수위감지장치로부터 전송된 각 수위감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 상기 화재진압 제어장치로 전송하고,
상기 화재진압 제어장치는, 각 함체별 제어장치로부터 전송된 각 수위감지신호와 함께 기 설정된 고유한 함체식별정보를 제공받아 이를 기반으로 각 함체별 수위감지장치가 설치된 각 담수형 함체의 수용부에 물이 공급되지 않도록 각 함체별 급수관에 설치된 각 함체별 급수제어밸브를 개별적으로 폐쇄시킴과 동시에 상기 물공급펌프의 작동 중지를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
각 담수형 함체의 내부에 구비된 수용부는, 각 담수형 함체의 내부에 구비된 공간부를 전체적으로 감싸도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 화재 발생 시 각 담수형 함체의 수용부에 공급되는 물로 인해 발생되는 각 담수형 함체의 수용부 내의 압력을 견딜 수 있도록 각 담수형 함체의 상부측에 적어도 하나의 개구부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
- 제1 항에 있어서,
각 담수형 함체에 수용된 각 리튬 배터리 랙의 유지보수 또는 화재 발생 시 관리자가 각 담수형 함체의 내부를 육안으로 점검할 수 있도록 각 담수형 함체의 전면 일영역에 투명창이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
- 제1 항에 있어서,
각 담수형 함체의 전면 일영역에 설치되며, 각 함체별 제어장치 또는 상기 화재진압 제어장치의 제어에 따라 각 담수형 함체에 수용된 리튬 배터리 랙의 이상상태에 대한 정보, 연기 감지에 대한 정보, 화재 발생에 대한 정보, 각 함체별 급수제어밸브의 동작 상태에 대한 정보, 각 함체별 배수제어밸브의 동작 상태에 대한 정보, 상기 물공급펌프의 동작 상태에 대한 정보, 무정전 전원공급장치(UPS)로부터 공급되는 비상전력에 대한 정보, 각 함체별 비상전력 차단기의 동작 상태에 대한 정보, 각 담수형 함체의 수용부에 공급되는 물의 수위에 대한 정보, 또는 각 담수형 함체의 수용부에 공급되는 물의 온도에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 관리자가 시각적으로 확인할 수 있도록 디스플레이 화면에 표시하는 정보표시장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템.
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| KR1020220173513A KR102528667B1 (ko) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220173513A KR102528667B1 (ko) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102528667B1 true KR102528667B1 (ko) | 2023-05-03 |
Family
ID=86380233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220173513A KR102528667B1 (ko) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 전기 에너지 저장을 위한 리튬 배터리 랙의 화재 진압 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102528667B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101795446B1 (ko) * | 2017-02-10 | 2017-11-10 | 주식회사 시스젠 | 무정전 전원 장치의 배터리 보호 시스템 및 그 방법 |
| KR101892915B1 (ko) | 2014-09-30 | 2018-08-29 | 구글 엘엘씨 | 배터리 모듈 |
| KR20210104492A (ko) * | 2020-02-17 | 2021-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 화재 발생시 내부에 주수된 소화용수의 외부 유출을 지연시킬 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙과 에너지 저장장치 |
| KR102403758B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2022-05-30 | 주식회사 케이디파워 | 에너지 저장 시스템 |
-
2022
- 2022-12-13 KR KR1020220173513A patent/KR102528667B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20210104492A (ko) * | 2020-02-17 | 2021-08-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 화재 발생시 내부에 주수된 소화용수의 외부 유출을 지연시킬 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙과 에너지 저장장치 |
| KR102403758B1 (ko) * | 2021-12-30 | 2022-05-30 | 주식회사 케이디파워 | 에너지 저장 시스템 |
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