전국 ESS(에너지저장장치) 연쇄 화재 사태

2017년 8월 전북 고창의 풍력발전 연계 에너지저장장치(ESS)에서 국내 첫 ESS 화재가 발생했다. ESS는 태양광·풍력으로 생산한 전기를 리튬이온 배터리에 저장했다가 필요할 때 방전하는 설비로, 정부의 신재생에너지 확대 정책과 보조금에 힘입어 2010년대 중반 전국에 빠르게 보급되던 참이었다. 당시만 해도 단발성 사고로 여겨졌으나 이 화재는 이후 2년간 이어질 연쇄 화재의 신호탄이었다. 리튬이온 배터리는 내부 단락이나 과충전 시 열폭주(thermal runaway)로 급격히 발화하는 특성이 있어 대형 배터리를 밀집 배치한 ESS의 위험성이 뒤늦게 주목받기 시작했다.

2017년 1건에 불과하던 ESS 화재는 2018년 들어 폭발적으로 늘어났다. 태양광·풍력 연계 시설은 물론 주파수 조정용, 피크저감용 등 용도를 가리지 않고 전국 곳곳에서 발화가 이어져 2018년 한 해에만 10건이 훌쩍 넘는 화재가 집계됐다. 화재가 나면 밀폐된 배터리실 안에서 불이 삽시간에 번져 진화가 어렵고 완전 소실되는 경우가 많았다. 잇단 사고로 ESS를 설치한 사업자와 배터리·시스템 제조사, 시공사 사이의 책임 공방이 불거졌고, 신재생에너지 사업 전반의 신뢰가 흔들리기 시작했다.

화재가 걷잡을 수 없이 늘자 산업통상자원부는 2018년 말 배터리·전기·소방 분야 전문가가 참여하는 민관합동 ESS 화재 원인 조사위원회를 꾸렸다. 정부는 조사가 진행되는 동안 다중이용시설이나 인구 밀집지역에 설치된 ESS의 가동을 잠정 중단하도록 권고했고, 상당수 사업장이 실제로 운영을 멈췄다. 가동 중단으로 신재생에너지 발전 사업자들이 매출 손실을 호소했고, ESS 신규 투자도 사실상 얼어붙었다. 조사위는 현장 감식과 배터리 분해 분석, 재현 실험을 통해 발화 메커니즘 규명에 착수했다.

2019년 6월 정부 민관합동 조사위원회는 1차 조사 결과를 발표했다. 조사위는 특정 배터리 자체 결함으로 단정하기보다 배터리 보호시스템 미흡, 운영 환경 관리 부실, 설치 부주의와 시공 불량, 통합관리체계 미흡 등 복합적 요인을 화재 원인으로 제시했다. 서지 어레스터(과전압 보호장치) 미장착이나 오결선, 열악한 환경에서의 관리 부실 등이 구체적 사례로 지목됐다. 그러나 배터리 제조사와 시공사, 사업자 어느 쪽에도 명확한 책임을 묻지 못한 애매한 결론이라는 비판이 뒤따랐고, 근본 원인을 규명하지 못했다는 지적이 나왔다.

정부가 안전대책과 함께 1차 조사 결과를 내놨음에도 2019년 하반기 들어 ESS 화재는 멈추지 않았다. 충남, 경남, 강원 등지의 태양광 연계 ESS에서 추가 발화가 이어지면서 정부 대책의 실효성에 대한 회의론이 커졌다. 1차 조사에서 배터리 결함을 명확히 짚지 못한 탓에 근본 대책 없이 미봉책만 반복한다는 비판이 제기됐다. 결국 산업부는 추가 화재를 규명하기 위한 2차 조사위원회를 다시 구성해야 했고, 배터리 대기업들의 제품 결함 가능성이 정면으로 도마 위에 올랐다.

2020년 2월 발표된 2차 조사 결과는 1차와 달리 배터리 자체의 이상을 주된 화재 요인으로 지목했다. 조사위는 일부 화재에서 배터리셀 내부의 결함으로 추정되는 발화 흔적을 확인했다고 밝혔다. 이는 그동안 책임을 회피해 온 배터리 제조사에 사실상 원인을 돌린 것으로, LG화학(현 LG에너지솔루션)과 삼성SDI 등 국내 배터리 대기업의 품질 관리가 도마에 올랐다. 두 차례 조사 결과가 엇갈리면서 원인 규명의 신뢰성 논란도 함께 불거졌다.

정부는 2차 조사 결과와 함께 강화된 안전대책을 내놨다. 핵심은 신규 ESS 설비에 충전율(SOC)을 최대 80~90% 수준으로 제한하도록 의무화한 조치로, 배터리를 100% 완충하지 않게 해 열폭주 위험을 낮추는 것이 목표였다. 제조·설치·운영 각 단계별 안전관리 기준이 대폭 강화됐고, 화재 조기 감지와 확산 방지를 위한 소방 설비 요건도 신설됐다. 그러나 충전율 제한은 ESS의 저장 용량을 실질적으로 줄여 사업 수익성을 떨어뜨렸기 때문에 사업자들의 반발과 보상 요구가 이어졌다.

안전대책 이후 배터리 제조사들은 화재 위험이 지목된 특정 시기 생산 제품에 대한 교체·보강에 나섰다. LG화학과 삼성SDI는 각각 자발적 교체 프로그램과 화재 확산 방지 조치를 발표하며 수천억 원대 비용을 부담했다. 그러나 화재로 인한 사업자 손실, 가동 중단에 따른 매출 감소, 충전율 제한에 따른 수익 하락 등을 누가 얼마나 분담할지를 놓고 제조사와 사업자, 정부 사이의 갈등이 계속됐다. 일부 사업자는 손해배상 소송을 제기하며 법정 다툼으로 번졌다.

2017년부터 2019년까지 30건 넘게 이어진 ESS 연쇄 화재는 신재생에너지 확대 정책이 안전 검증보다 앞서 나간 결과라는 뼈아픈 교훈을 남겼다. 짧은 기간 보조금에 힘입어 폭발적으로 보급된 ESS의 설계·시공·운영 전반에 안전 기준이 미비했음이 드러났다. 사태 이후 ESS 화재는 크게 줄었지만, 리튬이온 배터리의 근본적 열폭주 위험은 이후 전기차 화재, 데이터센터 배터리 화재 등으로 형태를 바꿔 반복됐다. 배터리 안전 관리 체계와 화재 대응 표준을 확립해야 한다는 과제는 지금도 이어지고 있다.