KR20230154679A - 소화수를 회수할 수 있는 에너지 저장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 다수의 배터리 모듈이 적층된 하나 이상의 배터리 랙; 및 상기 배터리 랙을 내부에 수용할 수 있게 마련된 컨테이너를 포함하고, 상기 컨테이너는, 상기 배터리 랙들이 배치되는 바닥판;과 상기 바닥판보다 아래에 구비되고, 상기 배터리 랙들에서 낙하되는 소화수가 유입될 수 있게, 적어도 일측이 상기 바닥판과 연통하도록 마련된 소화수 회수실을 포함할 수 있다.

Description

소화수를 회수할 수 있는 에너지 저장 시스템{Energy storage system capable of recovering fire water supplied to a battery rack}

본 발명은 에너지 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 화재 진압을 위해 사용된 소화수(오수)를 한 곳으로 모아 처리할 수 있는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.

현재 널리 사용되는 이차 전지로는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

이차 전지는 단독으로 사용되기도 하나, 일반적으로 하나의 이차 전지는 전압이 약 2.5V ~ 4.5V에 불과하기 때문에, 더 높은 출력 전압이 요구될 경우 복수 개의 이차 전지들을 서로 직렬 및/또는 병렬 연결하여 배터리 모듈을 구성한다. 그리고, 배터리 모듈은, 단독으로 사용되거나 또는 둘 이상이 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결되어, 배터리 랙이나 배터리 팩 등과 같은 보다 상위 수준의 장치를 구성할 수 있다.

한편, 최근 들어, 전력 부족이나 친환경 에너지 등과 같은 이슈가 부각되면서, 다수의 배터리 랙들을 포함하여 오프피크(off-peak) 때의 전력을 저장하였다가 피크(peak) 때에 저장된 전력을 사용할 수 있도록 구성된 에너지 저장 시스템이 주목받고 있다.

일예로써, 산업용 에너지 저장 시스템은, 랙 케이스 및 상기 랙 케이스에 상하 방향을 따라 수납되는 많은 개수의 배터리 모듈들로 이루어진 배터리 랙들과 상기 배터리 랙들의 온도를 관리하기 위한 공조 장치 및 상기 구성들을 수용할 수 있는 공간을 제공하는 컨테이너를 포함하여 구성된다.

그리고 최근에는 에너지 저장 시스템의 화재 안전 대책으로서, 배터리 랙에 탑재된 특정 배터리 모듈의 내부에서 배터리 셀들의 열폭주 현상이 발생할 경우, 다른 배터리 모듈들로 열이 확산되기 전에 소화수를 상기 특정 배터리 모듈 내부로 투입해 화재를 진압할 수 있도록 설계된 소화 시스템이 에너지 저장 시스템에 도입되고 있다.

그런데, 화재 진압을 위해 소화수가 배터리 랙이나 컨테이너 내부 공간에 주수되고 나면 배터리 랙이나 컨테이너 바닥에 잔존하게 되는데, 이러한 주수 후 소화수(오수)를 회수하여 처리하는 작업이 쉽지 않기 때문에 인력과 시간이 많이 소요된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 화재 진압을 위해 사용된 소화수(오수)를 용이하게 회수하여 처리할 수 있는 배수 구조가 적용된 에너지 저장 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 다수의 배터리 모듈이 적층된 하나 이상의 배터리 랙; 및 상기 배터리 랙을 내부에 수용할 수 있게 마련된 컨테이너를 포함하고, 상기 컨테이너는, 상기 배터리 랙이 배치되는 바닥판;과 상기 바닥판보다 아래에 구비되고, 상기 배터리 랙들에서 낙하되는 소화수가 유입될 수 있게, 적어도 일측이 상기 바닥판과 연통하도록 마련된 소화수 회수실을 포함할 수 있다.

상기 바닥판은, 상기 배터리 랙이 설치되는 랙 설치 구역과, 소화수가 낙하될 수 있게 개구된 영역으로 연직 하부에 상기 소화수 회수실이 위치하는 배수 구역을 포함하며, 상기 소화수 회수실은, 상기 배수 구역을 통해 유입된 소화수가 상기 컨테이너의 벽면 쪽으로 모이도록 저면이 경사진 형태로 마련될 수 있다.

상기 소화수 회수실에 모인 소화수를 상기 컨테이너 외부로 드레인하기 위해 상기 컨테이너의 벽면에 결합된 밸브유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 소화수 회수실 내부에 수위 센서가 구비되고, 상기 밸브유닛은 상기 수위 센서의 신호에 기초하여 개폐되도록 구성될 수 있다.

상기 소화수 회수실 내부에 배수 펌프가 더 구비하고, 상기 배수 펌프는 상기 수위 센서의 신호를 기초로 작동하도록 마련될 수 있다.

상기 배터리 랙은 복수 개이고, 상기 바닥판에 N열로 배열될 수 있다.

상기 바닥판에서 상기 배터리 랙들의 열과 열 사이 영역 또는 상기 컨테이너의 측면벽과 상기 배터리 랙들의 최외곽 열 사이 영역에 상기 배수 구역이 구비될 수 있다.

상기 배수 구역은, 다공성 구조의 판상체로 커버될 수 있다.

상기 배터리 랙은, 복수 개의 배터리 모듈; 소정 높이마다 상기 복수 개의 배터리 모듈을 각각 삽입하여 수납할 수 있도록 마련되고, 전방과 후방을 제외한 상하좌우 방면이 막힌 구조로 이루어진 수용부들을 구비한 랙 케이스; 화재시 소화수 공급을 위해 상기 수용부들에 수납된 각 상기 배터리 모듈에 연결되는 랙 접속배관; 및 상기 랙 케이스의 전방 외측면 및 후방 외측면 중 적어도 한 쪽면에 구비되어, 상기 배터리 모듈에 소화수를 투입시 상기 배터리 모듈의 외부로 토출되는 소화수가 상기 랙 케이스의 외측면으로부터 소정 간격 떨어진 위치에 낙하되도록, 소화수의 배수를 가이드하는 배수 가이드 유닛을 포함할 수 있다.

상기 배수 가이드 유닛은, 상하로 인접한 2개씩의 상기 배터리 모듈들 중 상부에 위치한 배터리 모듈보다 낮고 하부에 위치한 배터리 모듈보다 높은 위치에서 상기 랙 케이스의 외측면에 결합될 수 있다.

상기 배수 가이드 유닛은, 처마 구조를 이루도록 상기 랙 케이스의 외측면에서 소정 각도 경사지게 돌출될 수 있다.

상기 배수 가이드 유닛은, 상기 랙 케이스의 외측면에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

상기 배수 가이드 유닛은, 아랫 방향으로 돌려, 그 하부에 있는 상기 수용부에 대해 처마 구조를 이루도록 마련될 수 있다.

상기 배수 가이드 유닛은 상기 랙 케이스의 외측면에 힌지 결합된 판상체 형태로 마련되는 배수 가이드판; 및 상기 배수 가이드판이 상기 랙 케이스의 외측면에 대해 미리 정해진 각도를 이루도록 상기 배수 가이드판의 회전을 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

상기 에너지 저장 시스템은, 상기 바닥판에서 상향 돌출되고 상기 배터리 랙을 상기 바닥판으로부터 소정 높이 이격되게 지지하는 랙 다이; 상기 랙 다이와 소정 간격을 두고 상기 랙 다이의 둘레를 에워싸며 상기 바닥판에서 상향 돌출되고 측면에 적어도 하나의 배수구멍을 갖는 펜스를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 화재 진압을 위해 사용된 소화수(오수)를 용이하게 회수하여 처리할 수 있는 배수 구조가 적용된 에너지 저장 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 화재 상황 종료 후 소화수(오수) 처리가 신속히 이루어질 수 있어, 에너지 저장 시스템을 재가동하는데 필요한 시간이 단축될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 화재 진압을 위해 타켓 배터리 모듈(열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈)에 소화수가 주수된 때, 주변 다른 배터리 모듈이 침수 피해를 입지 않도록 설계된 배터리 랙들이 제공될 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨테이너의 바닥판 중앙 일 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙으로서, 배터리 모듈 삽입 전 배터리 랙을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙으로서, 배터리 모듈 삽입 후 배터리 랙을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 배터리 랙의 정면도이다.
도 9는 도 7의 배터리 랙을 후방에서 바라본 도면이다.
도 10은 도 7의 배터리 팩의 배면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈로서, 공조 구멍과 주수밸브가 구비되어 있는 배터리 모듈의 후면을 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 배터리 모듈의 부분 분해도이다.
도 13은 도 11의 배터리 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙에 소화수가 투입되고 배수되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

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 아니 되며, 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 일부 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨테이너의 바닥판 중앙 일 영역을 도시한 도면이다.

이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(10)은, 컨테이너(100)와 상기 컨테이너(100) 내부에 수용될 수 있는 하나 이상의 배터리 랙(200)을 포함한다. 상기 컨테이터는 상기 배터리 랙(200)이 배치되는 바닥판(120);과 상기 바닥판(120)보다 아래에 구비되고, 상기 배터리 랙(200)에서 낙하되는 소화수가 유입될 수 있게, 적어도 일측이 상기 바닥판(120)과 연통하도록 마련된 소화수 회수실(130)을 포함할 수 있다.

자세히 후술하겠지만, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(10)은, 화재 진압에 사용된 소화수(오수)를 일측 벽면으로 모아서 처리할 수 있는 소화수 회수실(130)을 구비하고 있어, 화재 상황 종료 후 소화수(오수) 처리가 신속히 이루어질 수 있다. 이하에서 상기 에너지 저장 시스템(10)의 배수 구조를 상세히 설명하기로 한다.

상기 배터리 랙(200)은, 다수의 배터리 모듈(210)이 적층된 형태로 구성될 수 있다. 각각의 배터리 모듈(210)은, 다수의 이차전지가 모듈 하우징(212)에 수납된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 각각의 배터리 모듈(210)은, 랙 케이스(220)에 수납되어, 적어도 일 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 배터리 모듈(210)은, 랙 케이스(220)를 통해 수직 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다.

다수의 배터리 랙(200)은, 컨테이너(100)의 내부에 적어도 일 방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(10)은, 도 1과 같이, 컨테이너(100)의 내부에 6개의 배터리 랙(200)이 3개씩 2열로 배치된 형태로 구성될 수 있다. 물론, 에너지 저장 시스템(10)에 포함되는 배터리 랙(200)은 6개보다 작거나 더 많을 수도 있다. 또한, 컨테이너(100)의 크기나 배터리 랙(200)의 개수 등에 따라 본 실시예와 달리 3열, 4열 등으로 배열될 수도 있다. 즉, 배터리 랙(200)들은 컨테이너(100)의 내부에 있는 바닥판(120)에 N열로 배열될 수 있다. (상기 N은 자연수)

또한, 본 발명에 따른 배터리 랙(200)은, 화재 진압을 위해 소화수가 랙 케이스(220) 내부에 주수된 후, 상기 소화수가 랙 케이스(220)의 전방 또는 후방으로 배수되도록 구성될 수 있다. 이를테면, 도 1에 도시된 바와 같이, 랙 케이스(220)는 상하(±Z), 좌우(±X) 방면이 막혀 있고 전후(±Y) 방면만 개방된 구조로 구성될 수 있다. 이러한 랙 케이스(220) 구성에 의하면, 화재 진압에 사용된 소화수(오수)가 상기 랙 케이스(220)의 전방 또는 후방으로 배수될 수 있다.

상기 컨테이너(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 배터리 랙(200)들이 배치되는 바닥판(120), 상기 바닥판(120)보다 아래에 구비되는 소화수 회수실(130) 및 내부 공간을 에워싸는 벽면들을 포함한다. 여기서 상기 벽면들은 제1 벽면(111), 상기 제1 벽면(111)과 마주하고 나란한 제3 벽면(113), 상기 제1 벽면(111)과 교차하고 양단부가 상기 제1 벽면(111)과 상기 제3 벽면(113)에 연결된 제2 벽면(112) 및 상기 제2 벽면(112)과 마주하고 나란하며 양단부가 상기 제1 벽면(111)과 상기 제3 벽면(113)에 연결된 제4 벽면(114)을 포함한다. 상기 컨테이너(100)는, 바람직하게는, 스틸과 같은 금속 재질로 마련되고, 대안으로는 콘크리트 구조물 형태로 마련될 수 있다.

상기 바닥판(120)은 랙 설치 구역(121)과 배수 구역(123)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 랙 설치 구역(121)은 배터리 랙(200)들이 설치되는 구역이고 상기 배수 구역(123)은 소화수(오수)가 바닥판(120)에서 아래로 떨어질 수 있게 개구된 구역으로 그 연직 하부에 소화수 회수실(130)이 위치해 있는 구역을 의미한다.

배터리 랙(200)들이 N열로 배열될 경우, 상기 랙 설치 구역(121)은 N개가 구비될 수 있고, 배수 구역(123)은 상기 N개의 랙 설치 구역(121)에 배열되는 배터리 랙(200)들의 열과 열 사이 영역 또는 상기 컨테이너(100)의 측면벽과 상기 배터리 랙(200)들의 최외곽 열 사이 영역에 구비될 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 랙 설치 구역(121)은 배터리 랙(200)들을 2열로 배치할 수 있게 제1 랙 설치 구역(121A)과 제2 랙 설치 구역(121B)을 포함한다. 상기 제1 랙 설치 구역(121A)과 상기 제2 랙 설치 구역(121B)은 서로 (Y방향으로) 소정 간격된 곳에 마련될 수 있다. 3개의 배터리 랙(200)은 상기 제1 랙 설치 구역(121A)에 X방향을 따라 배치되고, 다른 3개의 배터리 랙(200)은 상기 제2 랙 설치 구역(121B)에 X방향을 따라 배치되어 6개의 배터리 랙(200)들이 3개씩 2열로 배치될 수 있다. 이때, 각 배터리 랙(200)은 소화수가 배수되는 방향 즉, 랙 케이스의 전방 또는 후방이 상기 배수 구역(123)을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 각 배터리 랙(200)은 비상시 소화수를 공급받을 수 있도록 소화수 공급배관(300)과 연결될 수 있게 구성될 수 있다. 그리고 상기 소화수 공급배관(300)은 컨테이너(100) 외부에 마련된 소화수 저장탱크(미도시)에 연결될 수 있다.

각 배터리 랙(200)은 그에 포함된 배터리 모듈(210)에 열적 이벤트가 발생할 경우 컨테이너(100) 외부의 상기 소화수 저장탱크로부터 상기 소화수 공급배관(300)을 통해 화재 진압을 위한 소화수를 공급받고, 화재 진압을 위해 사용된 소화수는 랙 케이스(220)의 전방 또는 후방으로 배수되게 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 배수 구역(123)은 바닥판(120)의 중앙에 구비되는 중앙 배수 구역(123A)과 바닥판(120)의 양쪽 사이드에 각각 구비되는 제1 사이드 배수 구역(123B)과 제2 사이드 배수 구역(123C)을 포함할 수 있다.

상기 중앙 배수 구역(123A)은 제1 랙 설치 구역(121A)과 제2 랙 설치 구역(121B) 사이, 다시 말하면, 상기 제1열 배터리 랙(200)들과 제2열 배터리 랙(200)들 사이 영역에 구비될 수 있다. 그리고 상기 제1 사이드 배수 구역(123B)은 제4 벽면(114)과 상기 제1 랙 설치 구역(121A) 사이 영역에 구비될 수 있고, 상기 제2 사이드 배수 구역(123C)은 제2 벽면(112)과 상기 제2 랙 설치 구역(121B) 사이 영역에 구비될 수 있다.

상기 구성에 의하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 1열 배터리 랙(200)들의 화재 진압에 사용된 소화수는 1열 배터리 랙(200)들에서 +Y 방향 또는 -Y방향으로 배수될 수 있다. 이 경우 -Y방향으로 배수되는 소화수(오수)는 중앙 배수 구역(123A)으로 흘러들어 가고 +Y방향으로 배수되는 소화수(오수)는 제1 사이드 배수 구역(123B)으로 흘러들어 갈 수 있다.

또한, 2열 배터리 랙(200)들의 화재 진압에 사용된 소화수는 2열 배터리 랙(200)들에서 +Y 방향 또는 -Y방향으로 배수될 수 있다. 이 경우 +Y방향으로 배수되는 소화수(오수)는 중앙 배수 구역(123A)으로 흘러들어 가고 -Y방향으로 배수되는 소화수(오수)는 제2 사이드 배수 구역(123C)으로 흘러들어 갈 수 있다.

상기 배수 구역(123)은 (도 1 참조) 다공성 구조의 판상체(C1)로 커버되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 그레이팅(graiting) 구조의 덮개로 상기 배수 구역(123)을 커버해 둠으로써 작업자가 상기 배수 구역(123), 즉 소화수 회수실(130) 위를 이동할 수 있도록 할 수 있다.

상기 소화수 회수실(130)은, (도 3 참조) 소화수(오수)를 임시로 저장하기 위해 바닥판(120)보다 아래에 구비되는 저장 공간이라 할 수 있다. 소화수는 상기 배수 구역(123)에서 낙하해 소화수 회수실(130)로 유입될 수 있다. 상기 소화수 회수실(130)은 이러한 소화수가 컨테이너(100)의 벽면 쪽으로 모이도록 저면(131)이 경사진 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소화수 회수실(130)의 저면(131)은 제3 벽면(113) 쪽에서 제1 벽면(111) 쪽으로 갈수록 낮아지도록 경사진 형태로 마련될 수 있다. 이 경우, 소화수가 경사진 저면(131)을 따라 이동하게 됨으로, 상기 소화수가 소화수 회수실(130) 내부에서 컨테이너(100)의 제1 벽면(111) 쪽으로 모이게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 소화수 회수실(130)은, 상술한 중앙 배수 구역(123), 제1 사이드 배수 구역(123) 및 제2 사이드 배수 구역(123)에 대응하여 각 배수 구역(123)의 연직 하부에 구비되고 제1 벽면(111) 쪽에서 서로 연결되게 구성되어 있다. 즉, 제1 랙 설치 구역(121)과 제2 랙 설치 구역(121)의 연직 하부에는 배수로가 없이 소화수 회수실(130)이 구획된 구조로 이루어져 있다. 이는 소화수가 바닥판(120) 아래에서 이동할 수 있는 배수 가능 통로를 좁게 하여 소화수를 빠르게 이동시켜 제1 벽면(111) 쪽으로 모이도록 하기 위함이다. 다른 실시예로서, 소화수 회수실(130)의 저장 용량을 증대하기 위해 소화수 회수실(130)의 구획을 없앰으로써 바닥판(120) 아래 공간을 모두 소화수 회수를 위한 공간으로 구성할 수도 있다. 또는 배터리 랙(200)에서 소화수가 중앙 배수 구역(123A)을 향하는 방향으로만 배수가 이루어지도록 상기 배터리 랙(200)을 구성할 경우, 상기 제1 사이드 배수 구역(213B)과 제2 사이드 배수 구역(213C)을 없애고 이에 맞게 소화수 회수실(130)도 상기 중앙 배수 구역(123A)의 하부에만 구성할 수도 있다.

보다 구체적으로, 중앙 배수 구역(123)의 실시 구성을 나타낸 도 3 내지 도 4를 참조하면, 제1 열 배터리 랙(200) 또는 제2 열 배터리 랙(200)에서 소화수가 -Y 방향 또는 +Y 방향으로 나오면 1차로 중앙 배수 구역(123)으로 이동하고 상기 중앙 배수 구역(123)에서 아래로 낙하해 소화수 회수실(130)로 유입될 수 있다. 이렇게 소화수 회수실(130)로 유입된 소화수는 2차로 상기 소화수 회수실(130)의 경사진 저면(131)을 따라 제1 벽면(111) 쪽으로 이동하게 된다. 그러면 소화수가 제1 벽면(111) 쪽으로 모이게 되어 제1 벽면(111) 쪽으로 갈수록 소화수의 수위가 높아지게 된다.

여기서 도 4에 J1이라고 표시한 상기 소화수 회수실(130)의 경사도는 컨테이너(100)의 X방향 길이 등을 고려하여, 예컨대 5도~ 60도 범위내로 결정될 수 있다. 그리고 상기 소화수 회수실(130)의 저면(131)에는 역류 방지턱(132)이 구비될 수 있다. 상기 역류 방지턱(132)은, 상기 소화수 회수실(130)의 저면(131)에서 도 5와 같이, 상기 소화수의 역류를 방지하고 아울러 작업자가 상기 소화수 회수실(130)을 청소할 때 미끄럼을 방지하기 위한 것으로서, 경사면을 따라 소정 간격 마다 구비될 수 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 소화수 회수실(130)에 모인 소화수(오수)를 컨테이너(100) 외부로 드레인하기 위해 수단으로서, 본 발명에 따른 에너지 저장시스템은 밸브유닛(140), 수위 센서(150), 배수 펌프(160)를 더 포함할 수 있다.

밸브유닛(140)은, 유로를 차단하거나 유량을 제어하는 기계적 장치를 의미한다. 예컨대, 밸브유닛(140)은 볼밸브 또는 게이트 밸브 등으로 구현될 수 있다. 상기 밸브유닛(140)은 컨테이너(100)의 벽면, 즉 본 실시예의 경우 제1 벽면(111) 바깥쪽에 설치되고 상기 제1 벽면(111)을 관통하도록 설치되는 배수관을 통해 상기 소화수 회수실(130)과 연결되도록 구성될 수 있다. 소화수 회수실(130)에 소화수가 일정량이상 모인 경우 상기 밸브유닛(140)을 개방하면 컨테이너(100) 밖으로 소화수를 배수시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 소화수 회수실(130)의 구조에 따르면, 제1 벽면(111) 쪽으로 갈수록 소화수의 수위가 높아지게 되어 있어, 밸브유닛(140)을 제1 벽면(111)의 아래쪽에 설치하고 밸브유닛(140)을 개방하면 소화수의 수위차에 의해 소화수가 컨테이너(100) 밖으로 원활하게 배출될 수 있다.

그러나 소화수의 수위가 점점 낮아질 수록 밸브유닛(140)으로 흘러 들어가는 소화수의 유량과 유속이 줄어들기 때문에 소화수 회수실(130)의 소화수를 완전히 컨테이너(100) 밖으로 배수하는데 어려움이 있을 수 있다. 또한, 밸브유닛(140)은 늦어도 소화수 회수실(130)에 소화수가 가득 채워지 전에 개방되어야 한다. 그렇지 않으며 소화수가 바닥판(120) 위로 범람할 수 있다.

수위 센서(150)와 배수 펌프(160)는, 위와 같은 문제를 해소하기 위한 해결수단으로 사용될 수 있다.

도 3과 같이, 소화수 회수실(130)의 내부에 소화수의 수위를 감지할 수 있는 수위 센서(150)가 구비되고, 상기 밸브유닛(140)은 상기 수위 센서(150)의 신호에 기초하여 개폐되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 수위 센서(150)는 소화수의 수위가 미리 정한 수위에 도달하면 배수를 위한 신호를 밸브 제어부에 전송하거나 또는 경보음을 발생시키도록 구성될 수 있다. 이때 상기 밸브유닛(140)은 상기 밸브 제어부에 의해 자동 개방되거나 경보음을 감지한 작업자에 의해 수동으로 개방될 수 있게 구성될 수 있다.

또한, 소화수 회수실(130) 내부에는 배수 펌프(160)가 더 구비될 수 있다. 상기 배수 펌프(160)는 상기 수위 센서(150)의 신호를 기초로 작동하도록 마련될 수 있다. 예컨대, 밸브유닛(140)과 마찬가지로, 상기 수위 센서(150)에 의해 미리 정한 수위가 감지되면 수위 센서(150)의 신호가 배수 펌프(160)에 전송되고 상기 배수 펌프(160)의 작동 스위치가 온(On)됨으로써 소화수가 상기 밸브유닛(140)과 연결된 배수관으로 이동하도록 구성될 수 있다.

이와 같은, 배수 구조가 적용된 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(10)의 구성과 작용에 의하면, 화재 진압을 위해 사용된 소화수(오수)를 용이하게 회수하여 처리할 수 있어 화재 상황 종료후 에너지 저장 시스템(10)을 재가동하는데 시간이 단축될 수 있다. 또한, 밸브유닛(140)에 외부 배관을 연결해 보다 안전한 장소로 상기 소화수를 이동시키거나, 상기 소화수를 (화재 진압을 위해 소화수가 배출되어 용량이 감소한) 소화수 저장탱크로 이동시켜 상기 소화수 저장탱크의 용량을 증대시킬 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(200)으로서, 배터리 모듈(210) 삽입 전 배터리 랙(200)을 도시한 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(200)으로서, 배터리 모듈(210) 삽입 후 배터리 랙(200)을 도시한 도면, 도 8은 도 7의 배터리 랙(200)의 정면도, 도 9는 도 7의 배터리 랙(200)을 후방에서 바라본 도면이고 도 10은 도 7의 배터리 팩의 배면도이다.

이어서 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(10)에 포함된 배터리 랙(200)에 대해서 살펴보기로 한다.

이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(200)은, 복수 개의 배터리 모듈(210), 랙 케이스(220), 및 랙 접속배관(230) 및 배수 가이드 유닛(240)을 포함할 수 있다.

각각의 배터리 모듈(210)은, 이차전지(211)들과 상기 이차전지(211)들을 수용하는 모듈 하우징(212)을 포함하고 전기 에너지를 저장 및 방출하도록 구성될 수 있다. 여기서 상기 이차전지(211)들은, 배터리 모듈(210)에 요구되는 용량 및 출력에 따라, 모듈 하우징(212) 내부에서 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다.

또한, 각각의 배터리 모듈(210)은 충방전시 발생하는 열을 방열시키기 위한 수단으로서 쿨링 팬(214)과 공조 구멍(216)을 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 쿨링 팬(214)은 모듈 하우징(212)의 전면부에 마련되고 상기 공조 구멍(216)은 모듈 하우징(212)의 후면부에 마련될 수 있다. 상기 쿨링 팬(214)이 작동되면, 외부 공기가 배터리 모듈(210) 후면부의 공조 구멍(216)을 통해 배터리 모듈(210)의 내부로 들어와 이차전지(211)들의 열을 흡수하고 배터리 모듈(210) 전면부의 쿨링 팬(214)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 본 실시예와 반대로 쿨링 팬(214)이 배터리 모듈(210) 후면에 마련되고 공조 구멍(216)이 배터리 모듈(210)의 전면에 마련될 수도 있다.

또한, 각각의 배터리 모듈(210)은 충방전시 이차전지(211)에 열폭주, 발화, 폭발 등과 같은 열적 이벤트가 발생하는 상황을 대비하여 모듈 하우징(212) 내부에 직접 소화수를 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대 랙 접속배관(230)이 각각의 배터리 모듈(210)의 후면에 연결되고 열적 이벤트가 발생한 때, 해당 배터리 모듈(210)에 소화수가 투입되도록 구성될 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.

랙 케이스(220)는, 도 7과 같이, 소정 높이마다 상기 복수 개의 배터리 모듈(210)을 각각 내부에 삽입하여 수납할 수 있도록 대략 직육면체 형태로 마련될 수 있다. 또한, 상기 랙 케이스(220)는 충격이나 진동으로부터 배터리 모듈(210)들을 충분히 보호할 수 있도록 강성 재질로서 바람직하게는 금속 계열이나 비금속 계열이라도 기계적 강성이 우수한 재질로 마련될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 랙 케이스(220)는 상하 방향을 따라 복수 개의 수용부(221)를 구비하고 상기 수용부(221)들에 배터리 모듈(210)이 각각 수납될 수 있도록 구성된다. 각각의 수용부(221)는 전방(-Y)과 후방(+Y)을 제외한 상하좌우(+Z,-Z,-X,+X) 방면이 막힌 구조로 이루어질 수 있다.

예를 들어 본 발명과 달리, 상하좌우가 개방된 형태의 랙 케이스는 특정 배터리 모듈의 내부에 소화수를 주입하면, 상기 배터리 모듈이 완전 밀폐 구조가 아닌 이상 소화수가 밖으로 새어 나온다. 그러면 해당 배터리 모듈의 아래에 배치된 배터리 모듈들은 침수 피해를 입게 된다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 본 발명에 따른 랙 케이스(220)는 소화수를 이용한 화재 진압시, 다른 배터리 모듈(210)들의 침수 피해를 방지하고 소화수의 배수를 전방 또는 후방으로 가이드하기 위해 각각의 수용부(221)의 상하좌우 방면이 막혀 있고 전방과 후방만 개방된 형태로 구성되어 있다.

그리고 배터리 모듈(210)의 외부로 토출된 소화수가 랙 케이스(220)의 전방 또는 후방으로 이동하여 랙 케이스(220) 밖으로 낙하할 때, 상기 랙 케이스(220)의 외측면으로부터 소정 간격 떨어진 위치에 낙하될 수 있도록, 상기 랙 케이스(220)의 전방 외측면 및 후방 외측면 중 적어도 한 쪽면에 배수 가이드 유닛(240)이 구비될 수 있다.

이러한 배수 가이드 유닛(240)은, 도 7과 같이, 처마 구조를 이루도록 랙 케이스(220)의 외측면에서 소정 각도 경사지게 돌출되게 마련될 수 있다. 여기서 상기 처마는 랙 케이스(220)의 외측면을 기준으로 바깥쪽으로 돌출된 부분을 의미하며, 그 위에서 낙하하는 소화수로부터 그 아래에 위치한 수용부(221) 속의 배터리 모듈(210)을 보호하고 가려주는 역할을 한다. 또한, 배수 가이드 유닛(240)이 상기와 같이 처마 구조를 이루도록 배터리 랙(200)에 구성됨으로써 배터리 모듈(210)의 발화시 상기 배터리 모듈(210)에서 분출되는 벤팅 가스 내지 화염이 그 상부 또는 하부에 위치한 배터리 모듈(210)로 옮겨가는 것을 차단하는 역할을 할 수도 있다.

상기 배수 가이드 유닛(240)은 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상하로 인접한 2개씩의 배터리 모듈(210)들 중 상부 배터리 모듈(210)보다 낮고 하부 배터리 모듈(210)보다 높은 위치에서 랙 케이스(220)의 외측면에 결합될 수 있다. 즉, 배수 가이드 유닛(240)은 상하 방향을 따라 복수 개가 구비되며, 상기 상부 배터리 모듈(210)과 상기 하부 배터리 모듈(210) 사이 높이마다 랙 케이스(220)의 외측면에 결합되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 본 실시예는 배터리 랙(200)에는 7개의 배터리 모듈(210)들이 상하 방향으로 적층되어 있는데, 이 경우 배수 가이드 유닛(240)은 랙 케이스(220)의 전방 외측면(220F)에 6개가 결합되고, 랙 케이스(220)의 후방 외측면(220R)에 6개가 결합되도록 구성될 수 있다. 그러면 상기 7개의 배터리 모듈(210)들 중 어떤 배터리 모듈(210)에 열적 이벤트가 발생해 소화수를 투입하더라도 해당 배터리 모듈(210)을 제외한 다른 배터리 모듈(210)들은 상기 소화수로 인한 침수 피해를 입지 않을 수 있다.

도 8을 참조하면, 랙 케이스(220)의 전면부를 보면 배수 가이드 유닛(240)이 그 아래에 위치한 수용부(221)의 전방 측 개방단의 앞쪽을 부분적으로 가리도록 마련되어 있다. 이 경우, 배터리 모듈(210)을 수평 상태로 수용부(221)에 바로 삽입하려고 하면 배수 가이드 유닛(240)에 간섭되어서 상기 수용부(221)에 삽입할 수 없다. 물론, 본 실시예와 달리, 배터리 모듈(210)을 수용부(221)에 삽입할 때 배수 가이드 유닛(240)이 간섭되지 않을 정도로 상기 배수 가이드 유닛(240)의 처마 길이를 짧게 구성할 수도 있다. 그러나 본 실시예는 배수 가이드 유닛(240)에 의한 소화수의 배수가 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 하기 위해 상기 배수 가이드 유닛(240)의 처마 길이를 길게 구성되어 있다.

이 경우, 배터리 모듈(210)을 수용부(221)에 삽입하기 어려워지는 문제점이 있음으로 이를 해결하기 위한 방편으로 본 실시예에 따른 배터리 랙(200)은 상기 배수 가이드 유닛(240)이 회전 가능하게 마련되어 있다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 배터리 모듈(210)을 랙 케이스(220)의 수용부(221)에 삽입하기 전에는 배수 가이드 유닛(240)을 회전시켜 상기 랙 케이스(220)의 외측면에 부착할 수 있게 구성되어 있다.

또한, 상기 배수 가이드 유닛(240)은 윗 방향으로 돌려 상기 배수 가이드 유닛(240)의 상부에 있는 수용부(221)를 커버할 수 있게 마련되고, 반대로 아랫 방향으로 돌려 그 하부에 있는 상기 수용부(221)에 대해 도 7과 같이 처마 구조를 이루도록 마련될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하면, 배터리 모듈(210)을 랙 케이스(220) 속에 수납할 때, 예컨대 도 6과 같은 상태에서 먼저 배터리 모듈(210)을 가장 아래쪽 수용부(221)에 삽입한 다음 상기 가장 아래쪽 수용부(221) 바로 위에 있는 배수 가이드 유닛(240)을 회전시켜 처마 구조로 만든다. 그러면 가장 아래에서 두번째에 있는 수용부(221)가 개방되고 배터리 모듈(210)을 삽입할 수 있는 상태가 된다. 이때 두번째 배터리 모듈(210)을 상기 두번째 수용부(221)에 삽입하면 된다. 이 같은 패턴으로 가장 아래에 있는 수용부(221)부터 가장 위쪽에 있는 수용부(221)까지 배터리 모듈(210)들을 순서대로 삽입하면 도 7과 같이, 배터리 모듈(210)들이 랙 케이스(220)에 모두 수납되고 모든 배수 가이드 유닛(240)들이 랙 케이스(220)의 외측면에 대해 처마 구조를 이루게 된다.

본 실시예에 따른 회전되는 배수 가이드 유닛(240)에 대해 더 구체적으로 살펴보면, 상기 배수 가이드 유닛(240)은 배수 가이드판(241)과 스토퍼(242)를 포함할 수 있다.

상기 배수 가이드판(241)은 랙 케이스(220)의 외측면에 힌지(243) 결합되는 판상체 형태로 마련될 수 있다. 상기 배수 가이드판(241)은 위로 회전시켜 랙 케이스(220)의 외측면에 부착했을 때 그 위의 수용부(221)가 커버될 수 있는 사이즈로 마련되고, 강성을 갖는 재질이라면 플라스틱이나 메탈 등 어떠한 재질이라도 무방하다. 그리고 상기 배수 가이드판(241)은 힌지(243) 결합된 모서리 영역에 반대되는 모서리 영역에, 도 6의 확대도에 표시한 바와 같이 자석(244)을 구비할 수 있다. 상기 자석(244)은 배수 가이드판(241)을 위로 회전시켜 랙 케이스(220)의 외측면에 고정하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

위와 같이, 랙 케이스(220)의 외측면에 부착된 배수 가이드판(241)을 아랫 방향(-Z방향)으로 돌려서 그 아래에 있는 수용부(221)를 보호하고 부분적으로 가릴 수 있는 처마구조를 만든다.

이때, 상기 배수 가이드판(241)이 상기 랙 케이스(220)의 외측면에 대해 미리 정해진 각도(θ)를 이루도록 상기 배수 가이드판(241)의 회전을 제한시키기 위해 스토퍼(242)가 적용될 수 있다. 여기서 상기 미리 정해진 각도(θ)는 예컨대, 30도~60도 범위에서 결정될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 스토퍼(242)는 도 7의 확대 표시 부분에 도시한 바와 같이 상기 미리 정해진 각도(θ)에서 상기 랙 케이스(220)의 외측면과 접촉하도록 회전축에 가까운 상기 배수 가이드판(241)의 모서리 영역에서 돌출된 돌기 형태로 마련될 수 있다.

상기 돌기 형태는 바람직하게는 단면이 대략 직각 삼각형 형상이고 배수 가이드판(241)의 좌우(±X방향) 폭에 대응하는 길이만큼 길게 연장되게 마련될 수 있다. 이러한 스토퍼(242)에 의하면, 배수 가이드판(241)은 아랫 방향으로 돌아가다가 직각 삼각형 형상의 빗면이 랙 케이스(220)의 외측면에 맞닿을 때 멈추게 된다. 이에 따라 배수 가이드판(241)은 랙 케이스(220)의 외측면에 대해 미리 정해진 각도로 경사지게 돌출된 처마 구조를 이루게 될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 배수 가이드 유닛(240)은, 도 8과 같이 랙 케이스(220)의 전방 외측면(220F)에 구비되는 제1 배수 가이드 유닛(240A)과 도 9 내지 도 10과 같이, 랙 케이스(220)의 후방 외측면(220R)에 구비되는 제2 배수 가이드 유닛(240B)을 포함한다.

상기 제1 배수 가이드 유닛(240A)은 각 상기 수용부(221)의 전방 측 개방단을 커버할 수 있는 크기로 마련되고, 상기 제2 배수 가이드 유닛(240B)은 각 상기 수용부(221)의 후방 측 개방단을 커버할 수 있는 크기로 마련될 수 있다. 이를테면, 전술한 바 있듯이, 제1 배수 가이드 유닛(240A)은, 도 6 처럼 윗 방향(+Z방향)으로 회전시켜 랙 케이스(220)의 전방 외측면에 부착했을 때, 수용부(221)의 전방 측 개방단이 커버될 수 있는 크기로 마련되고, 마찬가지로 제2 배수 가이드 유닛(240B)은, 윗 방향(+Z 방향)으로 회전시켜 랙 케이스(220)의 후방 외측면에 부착했을 때, 수용부(221)의 후방 측 개방단이 커버될 수 있는 크기로 마련될 수 있다.

즉, 도 8과 도 10에 도시된 것처럼, 수용부(221)의 전방 측 개방단의 크기와 후방 측 개방단의 크기가 상이할 경우, 이에 대응하게 제1 배수 가이드 유닛(240A)과 제2 배수 가이드 유닛(240B)의 크기도 상이하게 마련될 수 있다.

특히, 본 실시예에서 랙 케이스(220)의 각 수용부(221)는 후방 측 개방단의 좌우 폭(±X 방향)이 전방 측 개방단의 좌우 폭보다 좁게 마련된다. 다시 말하면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 수용부(221)의 후방 측 개방단의 좌우 폭은 'L1' 만큼의 폭을 갖도록 마련된다. 이는 랙 케이스(220)의 후방 외측면(220R)에 랙 접속배관(230)과 상기 제2 배수 가이드 유닛(240B)이 서로 간섭되지 않게 배치하기 위함이다. 즉, 도 10에서 'L2' 만큼 남는 부분에 랙 접속배관(230)을 배치해 제2 배수 가이드 유닛(240B)과의 간섭을 피할 수 있다.

상기 랙 접속배관(230)은 각 배터리 모듈(210)에 비상시 소화수를 공급하기 위한 구성으로서, 일측이 소화수 공급배관(300)과 연통하도록 연결되고 상기 랙 케이스(220)의 후방 외측면을 통과하여 상기 수용부(221) 내부에 위치한 배터리 모듈(210)에 접속되게 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 랙 접속배관(230)은 도 9와 같이, 랙 케이스(220)에 대해 상하 방향을 따라 배치되는 주배관(231)과 상기 주배관(231)에서 교차하게 분기되는 다수의 접속 노즐(232)들을 포함하고, 각각의 접속 노즐(232)이 랙 케이스(220)의 후면 외측면을 통과해 배터리 모듈(210)의 후면에 구비되는 주수 밸브(217)에 접속하도록 마련될 수 있다. 참고로, 상기 각각의 접속 노즐(232)은 랙 케이스(220)의 후면 외측면에 마련되는 통공(미도시)을 통해 상기 랙 케이스(220)의 안쪽으로 삽입될 수 있다.

이어서 도 11 내지 도 13을 참조하여, 이차전지(211)들의 열 폭주 내지 발화시 배터리 모듈(210) 내부로 소화수를 투입하기 위한 배터리 모듈(210)의 구성에 대해 살펴보기로 한다.

전술한 바 있듯이, 배터리 모듈(210)은 모듈 하우징(212), 상기 모듈 하우징(212)의 내부에 수용되는 이차전지(211)들, 상기 모듈 하우징(212)의 후면에 공조 구멍(216)과 주수 밸브(217) 및 상기 모듈 하우징(212)의 전면에 쿨링 팬(214)을 구비할 수 있다.

따라서 배터리 모듈(210)을 랙 케이스(220)의 수용부(221)에 삽입하면 쿨링 팬(214)은 랙 케이스(220)의 전방 측에 배치되고 공조 구멍(216)과 주수 밸브(217)는 랙 케이스(220)의 후방 측에 배치될 수 있다. 이러한 배터리 모듈(210)은 랙 케이스(220)의 수용부(221)에 삽입 배치된 때, 공조 구멍(216)의 아래쪽이 랙 케이스(220)의 후방 외측면에 의해 차폐될 수 있다. 즉, 도 10에 'K1'으로 표시한 바와 같이, 랙 케이스(220)는 각 수용부(221)의 후방 측 개방단에 상기 각 수용부(221)의 바닥면에서 돌출된 벽체를 구비할 수 있다. 상기 벽체는 소화수가 수용부(221)의 후방 측으로 빠져 나가는 것을 막는 역할을 한다. 상기 벽체는 랙 케이스(220)의 전방 측으로 배수를 유도하기 위한 구성이나, 랙 케이스의 전방과 후방 측으로 모두 배수를 유도할 때는 생략할 수도 있다.

상기 모듈 하우징(212)은 내부에 이차전지(211)들을 일 방향으로 적층하여 형성한 셀 적층체를 수용할 수 있는 내부 공간을 갖고, 바틈 플레이트, 탑 플레이트, 좌측 및 우측 사이드 플레이트(212a), 프런트 플레이트(213) 및 리어 플레이트(215)로 구성된 대략 직육면체 형상의 박스 형태로 마련될 수 있다. 여기서 상기 6개의 플레이트들은 서로 조립 및 분해 가능하게 마련되거나 상기 6개의 플레이트들 중 일부는 일체형으로 제작하고 나머지는 개별 제작하여 부분적으로 조립 및 분해 가능하게 마련될 수도 있다.

상기 이차전지(211)로는 파우치형 이차전지(211)가 채용될 수 있다. 다수의 파우치형 이차전지(211)를 일 방향으로 적층하여 셀 적층체를 만들고, 상기 셀 적층체를 모듈 하우징(212)의 내부에 수납한다.

상기 셀 적층체는 상기 파우치형 이차전지(211)의 길이 방향이 모듈 하우징(212)의 사이드 플레이트(212a)와 교차하도록 상기 모듈 하우징(212) 속에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 도 12 내지 도 13과 같이, 이차전지(211)들의 적층 방향과 교차하는 방향을 각각 셀 적층체의 전면 방향과 후면 방향이라고 하면, 셀 적층체는 전면부와 후면부가 각각 좌측 및 우측 사이드 플레이트(212a)와 소정 간격을 사이에 두고 마주보게 배치될 수 있다. 이 같이, 셀 적층체를 모듈 하우징(212) 내부에 배치함으로써, 모듈 하우징(212) 내부에 공기 유동 공간과 소화 유닛(218)을 배치할 수 있는 공간이 확보될 수 있다.

상기 소화 유닛(218)은, 도 13에 도시된 바와 같이, 파이프 형태의 유닛 본체(218a)와 다수의 분사 노즐(218b)을 포함할 수 있다.

상기 유닛 본체(218a)는 일단이 주수 밸브(217)에 연결되고 모듈 하우징(212)의 길이 방향을 따라 길게 연장된 파이프 형태로 마련될 수 있다. 그리고 다수의 분사 노즐(218b)은 상기 유닛 본체(218a)의 길이 방향을 따라 소정 간격마다 구비되고 배출구가 상기 셀 적층체를 향하도록 마련될 수 있다.

자세히 도시하지 않았으나, 각각의 분사 노즐(218b)은 평상시 소화수가 토출될 배출구를 막고 있다가 열적 데미지가 가해지면 상기 배출구를 개방하도록 마련된 유리 벌브(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 유리 벌브는, 내부에 소정의 액체나 기체를 수용하고 있다가 열을 받으면 액체나 기체의 부피 팽창에 의해 깨지도록 구성될 수 있다. 이 같은 구성으로, 예컨대 배터리 모듈(210) 내부의 온도가 섭씨 70도 내지 200도 이상으로 상승하거나 화염이나 고온의 벤팅 가스가 유리 벌브에 열적 데미지를 가하게 되는 상황이 되면 상기 유리 벌브 내부의 물질이 팽창하여 유리 벌브가 파손되어 분사 노즐(218b)의 배출구가 개방될 수 있다. 그러면 유닛 본체(218a) 내부의 소화수가 상기 분사 노즐(218b)의 배출구를 통해 셀 적층체를 향해 토출될 수 있다.

본 실시예와 달리, 리어 플레이트(215)의 바깥쪽에서 주수 밸브(217)의 일단과 랙 접속배관(230)의 접속 노즐(232)이 연결되도록 하고, 리어 플레이트(215)의 안쪽에 주수 밸브(217)의 타단, 즉 유리 벌브가 결합된 배출구가 배치되도록 할 수도 있다. 이 경우, 전술한 소화 유닛(218)은 모듈 하우징(212) 내부에서 생략될 수 있다.

상기와 같은 소화수 주수 방식에 의하면, 배터리 랙(200)에 포함된 각각의 배터리 모듈(210)들 중 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(210)에 한해서 그 배터리 모듈(210) 내부에 소화수가 공급될 수 있다.

이하에서는 도 14을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(200) 구성에 의할 때, 배터리 모듈(210) 내부에 열적 이벤트가 발생하여 소화수가 주수된 후 소화수가 외부로 배수되는 메커니즘을 설명하기로 한다.

예컨대, 도 14에 도시한 바와 같이, 배터리 랙(200)에 포함된 배터리 모듈(210)들 중 위에서 2번째 배터리 모듈(210)에 열적 이벤트가 발생하면, 상기 2번째 배터리 모듈(210) 내부에 있는 분사 노즐(218b)의 배출구가 개방된다. 그러면 압력차에 의해 소화수가 랙 접속배관(230)에서 상기 2번째 배터리 모듈(210)의 주수 밸브(217)를 통해 배터리 모듈(210)의 내부로 들어가고 유닛 본체(218a)를 따라 이동하며 각 분사 노즐(218b)의 배출구에서 토출된다.

이처럼 다수의 배터리 모듈(210)들 중 열적 이벤트가 발생한 2번째 배터리 모듈(210)의 내부에 직접 소화수를 투입시킴으로써 보다 신속하고 효과적으로 상기 2번째 배터리 모듈(210)의 화재 상황이나 열 폭주 상황을 초기에 진압할 수 있다. 그 결과, 다른 배터리 모듈(210)들로의 열 폭주 내지 화염의 전파를 차단할 수 있고, 더 나아가 배터리 랙(200)을 포함한 에너지 저장 시스템(10) 전체의 소손을 막을 수 있다.

한편, 배터리 모듈(210)의 모듈 하우징(212)은 완전히 밀폐된 구조로 이루어져 있지 않다. 즉, 모듈 하우징(212)은 공조 구멍(216)이나 쿨링 팬(214), 조립 공차 등과 같은 이유로 틈새가 있을 수 있다. 따라서 배터리 모듈(210) 내부로 투입된 소화수는 상기와 같은 부분들을 통해 배터리 모듈(210)의 외부로 새어나올 수 있다. 이렇게 배터리 모듈(210) 밖으로 유출된 소화수가 다른 정상적인 배터리 모듈(210)들로 흘러 들어가면 해당 배터리 모듈(210)들에 심각한 침수 피해를 입힐 수 있다.

이에 본 발명에 따른 배터리 랙(200)은 상술한 바와 같이, 전방과 후방을 제외한 상하좌우 방면이 막힌 구조로 이루어진 수용부(221)들에 각 배터리 모듈(210)이 수납되게 구성되어 다른 정상 배터리 모듈(210)에 침수 피해가 없도록 구성되어 있다. 예컨대 상기 2번째 배터리 모듈(210)에서 소화수가 새어나오더라도 도 14와 같이, 랙 케이스(220)의 전방 측과 후방 측으로만 소화수의 배수가 이루어진다. 따라서 다른 정상 배터리 모듈(210)들이 침수 피해를 입게될 가능성은 매우 낮다.

더욱이, 소화수가 상기 2번째 배터리 모듈(210)이 있는 수용부(221) 밖으로 배수될 때, 배수 가이드 유닛(240)을 따라 소화수의 흐름이 바깥쪽으로 더 가이드되어 랙 케이스(220)의 전방 외측면 또는 후방 외측면으로부터 소정 간격 떨어진 위치에서 소화수가 낙하될 수 있다. 또한, 랙 케이스(220)의 높이 방향을 따라 배수 가이드 유닛(240)들이 상하로 다단으로 배치되어 있고, 상대적으로 아랫쪽에 있는 배수 가이드 유닛(240)들이 2번째 배터리 모듈(210) 높이에서 떨어지는 소화수로부터 각 배터리 모듈(210)들을 보호하고 있어 상기 2번째 배터리 모듈(210) 아래에 있는 다른 정상 배터리 모듈(210)들이 침수 피해를 입게될 가능성은 더욱 낮아지게 된다.

한편, 각 배터리 랙(200)은 바닥판(120)에서 상향 돌출되고 상기 배터리 랙(200)을 상기 바닥판(120)으로부터 소정 높이 이격되게 지지하는 랙 다이(125)의 상면에 고정되게 설치될 수 있다. 그리고 상기 랙 다이(125)와 소정 간격을 두고 상기 랙 다이(125)의 둘레를 에워싸고 적어도 하나의 배수구멍(127a)을 구비한 펜스(127)가 컨테이너(100)의 바닥판(120)에 구비될 수 있다.

도 14와 같이, 배터리 모듈에서 소화수가 낙하하면 상기 랙 다이(125)와 펜스(127) 사이 공간에 모이고, F3 또는 F4로 표시한 바와 같이, 상기 랙 다이(125)와 펜스(127) 사이에 형성된 슬로프를 따라 이동하여 상기 배수구멍(127a)을 통해 펜스(127) 밖으로 토출될 수 있다. 여기서 상기 F3와 F4와 같이 나가면 바닥판(120)의 중앙 배수 구역(123A) 또는 사이드 배수 구역(123B,123C)으로 가이드되도록 구성(도 1, 도 4 참조)될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 배터리 랙(200)에 의하면, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(210)에 투입된 소화수가 주변의 다른 배터리 모듈(210)들에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도면의 편의상 미도시 하였으나, 상기 에너지 저장 시스템(10)은 컨테이너(100)의 내부 온도를 관리하기 위한 공조 장치, 배터리 랙(200)들을 통합적으로 제어하기 위한 마스터 배터리 관리 장치(Master Battery Management System) 등을 더 포함할 수 있다.

이상과 같이, 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 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

10: 에너지 저장 시스템 100: 컨테이너
111: 제1 벽면 112:제2 벽면
113: 제3 벽면 114:제4 벽면
120: 바닥판 121: 랙 설치 구역
123: 배수 구역 130: 소화수 회수실
131: 저면 140: 밸브유닛
150: 수위센서 160: 배수 펌프
200: 배터리 랙 210: 배터리 모듈
211: 이차전지 212: 모듈 하우징
214: 쿨링팬 216: 공조 구멍
217: 주수 밸브 218: 소화 유닛
220: 랙 케이스 221: 수용부
230: 랙 접속배관 231: 주배관
232: 접속 노즐 240: 배수 가이드 유닛
241: 배수 가이드판 242: 스토퍼
244: 자석 300: 소화수 공급배관

Claims (15)

1. 다수의 배터리 모듈이 적층된 하나 이상의 배터리 랙; 및
   상기 배터리 랙을 내부에 수용할 수 있게 마련된 컨테이너를 포함하고,
   상기 컨테이너는,
   상기 배터리 랙이 배치되는 바닥판;과 상기 바닥판보다 아래에 구비되고, 상기 배터리 랙에서 낙하되는 소화수가 유입될 수 있게, 적어도 일측이 상기 바닥판과 연통하도록 마련된 소화수 회수실을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바닥판은, 상기 배터리 랙이 설치되는 랙 설치 구역과, 소화수가 낙하될 수 있게 개구된 영역으로 연직 하부에 상기 소화수 회수실이 위치하는 배수 구역을 포함하며,
   상기 소화수 회수실은,
   상기 배수 구역을 통해 유입된 소화수가 상기 컨테이너의 벽면 쪽으로 모이도록 저면이 경사진 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 소화수 회수실에 모인 소화수를 상기 컨테이너 외부로 드레인하기 위해 상기 컨테이너의 벽면에 결합된 밸브유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 소화수 회수실 내부에 수위 센서가 구비되고, 상기 밸브유닛은 상기 수위 센서의 신호에 기초하여 개폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 소화수 회수실 내부에 배수 펌프가 더 구비하고, 상기 배수 펌프는 상기 수위 센서의 신호를 기초로 작동하도록 마련된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 배터리 랙은 복수 개이고, 상기 바닥판에 N열로 배열된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 바닥판에서 상기 배터리 랙들의 열과 열 사이 영역 또는 상기 컨테이너의 측면벽과 상기 배터리 랙들의 최외곽 열 사이 영역에 상기 배수 구역이 구비된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
8. 제2항에 있어서,
   상기 배수 구역은,
   다공성 구조의 판상체로 커버된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 랙은,
   복수 개의 배터리 모듈;
   소정 높이마다 상기 복수 개의 배터리 모듈을 각각 삽입하여 수납할 수 있도록 마련되고, 전방과 후방을 제외한 상하좌우 방면이 막힌 구조로 이루어진 수용부들을 구비한 랙 케이스;
   화재시 소화수 공급을 위해 상기 수용부들에 수납된 각 상기 배터리 모듈에 연결되는 랙 접속배관; 및
   상기 랙 케이스의 전방 외측면 및 후방 외측면 중 적어도 한 쪽면에 구비되어, 상기 배터리 모듈에 소화수를 투입시 상기 배터리 모듈의 외부로 토출되는 소화수가 상기 랙 케이스의 외측면으로부터 소정 간격 떨어진 위치에 낙하되도록, 소화수의 배수를 가이드하는 배수 가이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    상하로 인접한 2개씩의 상기 배터리 모듈들 중 상부에 위치한 배터리 모듈보다 낮고 하부에 위치한 배터리 모듈보다 높은 위치에서 상기 랙 케이스의 외측면에 결합된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    처마 구조를 이루도록 상기 랙 케이스의 외측면에서 소정 각도 경사지게 돌출된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    상기 랙 케이스의 외측면에 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은,
    아랫 방향으로 돌려, 그 하부에 있는 상기 수용부에 대해 처마 구조를 이루도록 마련된 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
14. 제12항에 있어서,
    상기 배수 가이드 유닛은
    상기 랙 케이스의 외측면에 힌지 결합된 판상체 형태로 마련되는 배수 가이드판; 및
    상기 배수 가이드판이 상기 랙 케이스의 외측면에 대해 미리 정해진 각도를 이루도록 상기 배수 가이드판의 회전을 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
15. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    상기 바닥판에서 상향 돌출되고 상기 배터리 랙을 상기 바닥판으로부터 소정 높이 이격되게 지지하는 랙 다이; 및
    상기 랙 다이와 소정 간격을 두고 상기 랙 다이의 둘레를 에워싸며 상기 바닥판에서 상향 돌출되고 측면에 적어도 하나의 배수구멍을 갖는 펜스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.

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