배터리 에너지 저장 분야의 복잡성 극복

Person plugging their electric vehicle into a charger

작성자: LaTanya Schwalb

제조업체와 OEM이 안전, 성능, 지속 가능성을 촉진하기 위한 4가지 모범 사례

지난 5년 동안 전기 자동차(EV) 판매가 급속도로 가속화되고 전 세계 전력망에 에너지 저장 용량이 대폭 증가하였습니다. 배터리가 이 두 트렌드의 중심에 있는데, 전기 자동차와 에너지 저장 시스템에 사용되는 배터리는 주요 특성을 공유하며 동일한 제조업체에서 생산되는 경우가 많기 때문입니다. 2030년까지 배터리 배치는 계속 가속화될 전망이며, 국제 에너지 기구(IEA)는 배터리 저장 용량의 주요 기후 목표(1,200GW 필요)에 부합하기 위해서는 전 세계적으로 에너지 저장 용량이 6배 확장되어야 한다고 예측합니다¹.

급속한 에너지 저장 시스템 상용화로 인한 복잡성

배터리 기술이 상용화되고 확장됨에 따라 배터리 화학에서 응용 분야에 이르기까지 여러 문제가 발생합니다.

안전

배터리 시스템의 부적절한 취급, 제조 결함 및 작동 오류는 화재 및 폭발로 이어질 수 있습니다. 이는 제조 환경뿐만 아니라 최종 사용자, 응급 의료요원 등에게 심각한 위험을 초래합니다.

환경에 미치는 영향

배터리 폐기 및 재활용에 대한 책임감 있는 설계, 소싱, 제조 및 관리는 제조가 환경에 미치는 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

성능

배터리는 설계, 성능 지표 및 다양한 환경과 응용 분야에 따라 노출되는 조건이 달라지므로, 시스템, 팩 및 셀은 잠재적인 문제를 정확히 평가하기 위해 다양한 평가 방법을 통해 검토되어야 합니다.

변화하는 표준 준수

변화하는 규제 및 규정 준수 프레임워크의 최신 정보를 파악하는 것은 배터리 시스템이 시장 승인을 받기 위해 안전, 환경 및 성능 요구 사항을 충족하는 데 필수적입니다. 이러한 프레임워크는 기반 기술의 발전에 따라 변동하는 경우가 많아, 제조업체는 그로 인한 복잡한 과제들을 해결해야 합니다.

이 모든 요소들은 실제로 큰 영향을 미칩니다. 한국의 한 공장에서 발생한 배터리 화재를 포함한 최근의 제조사고²와 뉴욕시의 전기 자전거와 같은 완제품에서 시작된 화재³로 인해 수십 명이 사망하고 더 많은 사람들이 피해를 입었습니다.

배터리 혁신 기업들이 지속 가능성을 위해 안전 및 성능을 촉진하는 방법

제조업체와 OEM이 배터리 에너지 저장 시스템의 제조를 확장할 때 안전과 성능을 향상시키고 지속 가능성을 지원하기 위해 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.

안전 검사

제조업체는 보다 안전한 배터리 시스템을 시장에 출시하기 위해 자격을 갖춘 제3자 기관과 적극적으로 협력하여 제품을 시험하고 인증할 수 있습니다. 주요 시험 항목은 다음과 같습니다.

열 폭주 시험: 배터리 셀이 과열되거나, 다른 셀로 확산되거나, 화재 또는 폭발을 일으킬 수 있는 조건에서 배터리를 시험합니다.
단락(Short-circuit) 시험: 내부 및 외부 단락에 대한 배터리 반응을 시험하여 다른 안전 위험을 예방하는 데 도움을 줍니다.
과충전, 과방전 방지: 배터리를 시험하여 고장 없이 과도한 충전 또는 방전을 관리할 수 있는 기능을 평가합니다.

성능 시험

성능 시험의 다양한 특성 및 조건을 효과적으로 평가하기 위해 많은 제조업체는 자격을 갖춘 제3자 기관과 협력하여 다음과 같은 성능 항목을 시험합니다.

사이클 수명 시험: 용량이 사용 가능한 임계값 미만으로 저하되기 전에 배터리가 얼마나 많은 충전-방전 사이클을 겪을 수 있는지 시험합니다.
용량 및 에너지 밀도 시험: 배터리가 보유할 수 있는 총 충전량과 장치 중량 또는 부피당 에너지를 시험하고 측정합니다.
전력 밀도 시험: 배터리가 에너지를 전달할 수 있는 속도를 시험합니다.

강력한 품질 관리

선도적인 배터리 제조업체는 인라인 시험에서 최종 검사에 이르기까지 품질 관리 시스템 및 절차를 지속적으로 개선하는 것을 목표로 합니다. 이는 성능 및 안전에 대한 규정, 표준 및 인증과 함께 기술이 발전함에 따라 특히 중요합니다.

환경 및 지속 가능성 관행

제조업체는 수명 주기 평가를 수행하고, 데이터의 투명성을 높이고, 다른 응용 분야에서 재활용 또는 안전한 재사용에 도움이 되는 제품을 개발하는 것을 포함하여 제조 및 운영이 환경에 미치는 영향을 우선적으로 분석함으로써 차별화를 이룰 수 있습니다.

Overhead view of an energy power station next to a solar farm

변화하는 배터리 문제와 기회에 대응할 준비하기

사전 대응은 새로운 도전 과제가 지속적으로 등장하는 배터리 시장에서 제조업체와 OEM이 경쟁 우위를 유지하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 예를 들어 더 큰 배터리 팩과 시스템이 출시됨에 따라 제조업체와 OEM이 잠재적인 응용 분야에서 안전 및 성능을 적절하게 시험하려면 새로운 시험 역량과 전문화된 시험 시설이 필요합니다.

UL Solutions는 제조업체가 특정 표준에 따라 제품을 평가 및 시험하고 실무 그룹에 참여하여 기술 발전에 따라 개발되는 새로운 표준 및 인증 요구 사항을 파악하고 이에 영향을 미칠 수 있도록 도움을 드립니다. 당사는 미시간주 오번 힐스에 배터리 시험 시설을 새로 마련하는 등, 새로운 서비스를 지속적으로 개발하여 시장의 변화에 대응하고 제조업체가 변화하는 산업 환경에 발맞추고 입증된 성능의 안전한 제품을 시장에 지속적으로 출시할 수 있도록 지원합니다.