큰 배터리가 번창하고 있습니다. 불이 나길 두려워하는 소리도 커지고 있습니다.
큰 배터리 번창, 불 두려워 소리 커짐.
뉴욕 주 아디론닉 고산지대의 Raquette Lake에서는 전기를 당연한 것으로 여기지 않습니다. 겨울에는 얼음과 바람으로 전선이 자주 멀어져서 이 작은 마을의 약 100명의 주민들은 디젤 발전기를 돌려 따뜻함을 유지합니다. 여름 휴가철을 준비하기 위해서는 2월에 호수에서 250파운드짜리 얼음 블록을 톱질해야 합니다. 녹아 나온 물은 통채로 시즌 내내 통채로 맥주를 차갑게 유지합니다. 16년간의 일부 시간을 이곳에서 보낸 스티브 비셀리는 이것이 100년 전통과 예방의 조합이라고 말합니다. “환경 친화적인 에너지에 대해 이야기해 봅시다. 그것이 바로 환경 친화적인 에너지입니다.”
올해 초에 지역 공공 서비스인 National Grid는 이 작은 마을에 새로운 해결책을 제시했습니다. 리튬이온 배터리로 가득한 12대의 트레일러 크기의 컨테이너를 기반으로 하는 마이크로그리드입니다. 이 마을은 비교적 덜 접근 가능한 고강도 지역으로서 일반 고객들보다 12배 더 많은 정전 사태를 겪는다고 합니다. 20메가와트의 배터리 뱅크는 이를 방지할 수 있을 것입니다. 또한, 리튬이온 배터리를 2030년까지 6기가와트 설치하는 뉴욕의 목표에도 기여할 것입니다. 이는 주가 화석 연료를 신속하게 철거하면서 그리드를 안정적으로 유지하기 위한 중요한 부분입니다.
현지 주민들은 회의적이었습니다. 비셀리는 배터리의 위치에 대해 걱정했는데, 호수에서 멀지 않은 곳에는 국립보호림이 둘러싸여 있었습니다. 마을에서 유일한 상시 응급 의료 기술자 중 한 명인 아리스 버드는 뉴스에서 리튬이온 배터리 화재에 대해 읽은 적이 있었습니다. 그녀의 남편 마크는 Raquette Lake에서 태어나고 자란 작은 자원봉사 소방서의 소장입니다. 가장 가까운 병원은 75마일 떨어져 있습니다.
버드는 기후 전쟁에 기여해야 한다는 필요성을 알 수 있었지만, “우리는 이런 것이 우리에게 갑자기 던져진다는 느낌을 받고 있습니다,”라고 말합니다. 지역적 이익인 정전 시 약 4시간의 전력은 엄한 겨울 폭풍으로부터 안전을 느끼기에 충분하지 않다고 믿었습니다. 걱정스러운 속삭임들은 운동으로 이어졌습니다. 소수의 주민들이 바에서 징표를 만들고 TikTok에서 집회를 열었습니다. 5월 말에는 “No! No! No! Lithium Battery farm”이라고 쓰여진 형광 노란색 티셔츠를 착용한 수백명의 사람들이 공공회의에 참석했습니다. 이 회의에는 공공시설 담당자, 프로젝트 개발자, 그리고 뉴욕 시에서 온 소방 안전 전문가도 함께 있었습니다. 놀라운 공공 담당자들은 시위와 우는 소리로 몇 번이나 가라앉혔습니다. “왜 우리 커뮤니티를 파괴하려고 하는 건가요?”라고 한 명의 주민이 요구했습니다.
그런 장면들은 미국 전역에서 점점 더 흔해지고 있으며, 미국 에너지 정보국에 따르면 그리드 배터리 저장소는 올해에 18기가와트 이상으로 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다. 이 산업이 성장함에 따라, 트럭 크기의 40톤 배터리 컨테이너가 정확히 어디에 배치되는지에 대한 지역 주민의 우려도 증가하고 있습니다. 캘리포니아에서는 한때 쉽게 통과되던 제안들이 반대 운동과 소송에 휩싸였습니다. 뉴욕에서는 제안을 듣기 위한 공개 회의가 배터리 저장소 전면 금지 조치로 이어지기도 합니다.
그리드 배터리의 필요성은 분명합니다. 풍력 및 태양광 에너지의 불규칙한 공급과 수요를 지원하고 정전을 방지하는 것뿐만 아니라, 청정 부분인 천연가스 기반의 “피커 발전소”와 같은 더러운 그리드 부분을 직접 대체할 수 있습니다. 이웃들에게는 배터리 설치가 유해한 화석 연료 인프라의 제거를 가능하게 할 수 있습니다.
개발 제안에 대한 지역 사회의 반대는 복잡하고 지역화되어 있습니다. 풍력 발전기나 태양 전지판보다 숨기기 쉬우며, 배터리 설치는 경치를 망칠 수 있고, 공사는 소음이나 먼지를 일으킬 수도 있습니다. 그러나 안전에 대한 우려는 반대 운동을 위한 강력한 연료가 되고 있습니다. 개발자들은 그리드 배터리 화재가 드물다는 데이터를 제시할 수 있지만, 이웃들은 알려지지 않은 사항에 집착할 것입니다. 얼마나 드문 것인지 정확히 어떻게 드문 것인지에 대해서는 “만일 화재와 폭발이 발생했다면, 사람들은 그것을 자신들의 지역에 제안된 인프라와 연결할 것입니다,”라고 청정에너지 프로젝트에 대한 반대 연구를 진행한 펜실베니아 대학교 클라인먼 에너지 정책 센터의 공동 디렉터인 산야 칼리가 말합니다.
사망적인 배터리 화재에 관한 대부분의 뉴스 헤드라인은 전동 스쿠터나 전기 자전거 배터리와 관련되어 있는데, 이는 저급한 구성품이나 부적절한 보관으로 인해 위험해질 수 있습니다. 대형 그리드 배터리는 더 좋은 성적을 보여주고 있습니다. 일반적으로 지역 공무원들에게 알려져 있으며, 명성이 좋은 부품으로 구성되어 있습니다. 캘리포니아 공공시설위원회의 분석에 따르면, 그리드 저장 시설의 2%가 “주요 안전 관련 사건”을 겪을 것으로 예상되며, 위험은 운영 첫 2년 동안 가장 큽니다. 대부분의 다른 사건은 빠르게 처리됩니다.
“우리는 따라가고 있습니다. 위험은 알려지지 않았으며, 측정되어야 합니다.”
하지만 그리드 배터리에는 고유한 위험도 있으며, 일부 전문가들은 이를 잠재적 이웃에 더 잘 설명해야 한다고 말합니다. 런던 임페리얼 칼리지의 화재과학 교수인 기예르모 레인은 리튬이온 기술의 본성적인 불안정성에도 불구하고, 이 산업은 화재를 드물게 만드는 데에 우수한 성과를 거두었다고 말합니다. 그러나 안전 조치는 여전히 발전 중이며, 가장 치명적인 화재의 예방 및 영향을 줄이는 방법에 대한 우리의 이해에는 상당한 미진이 있습니다. “우리는 따라가고 있습니다,” 그는 말합니다. “위험은 알려지지 않았으며, 측정되어야 합니다.”
스파크, 아크, 그리고 불꽃은 어떤 전기 시스템에서도 위험이 됩니다. 이러한 현상이 배터리 내부나 주변에서 발생하면 결과는 참사적일 수 있습니다. 불꽃이 배터리 셀, 즉 더 큰 배터리의 반복 구성 요소 중 하나를 가열할 때, 일정 온도 이상으로 넘어가면 화학 반응이 시작되고 더 많은 열을 생성하여 이웃하는 셀들에서도 동일한 과정을 유발합니다. 열화현상은 경보 시스템이 연기나 열을 감지하기 전에 단 몇 밀리초만에 발생할 수 있습니다. 불은 먼저 일련의 전자 장치를 공유하는 주변 셀 군데에서 퍼지고, 그 다음으로 다른 셀로 퍼져 전체 배터리 랙이 화염에 휩싸이게 됩니다.
2019년 애리조나주 서프라이즈에 있는 그리드 배터리 시스템은 불이 나서 폭발한 적이 있습니다. 이때는 불 타는 배터리와 함께 화재 억제제가 혼합되어 폭발이 일어났습니다.
화재 안전의 첫 번째 단계는 초기 스파크 발생을 예방하는 것입니다. 대부분의 화재 시험은 개별 배터리 셀의 결함을 찾아내는 것에 관여합니다. 산업은 매년 모든 종류의 에너지 응용에 수백만 개의 배터리 셀을 생산하기 때문에 이를 충분히 잘 수행한다고 Rein은 설명합니다. 하지만 이러한 배터리 셀들이 그리드 규모 시스템을 위해 더 큰 그룹으로 포장될 때, 시험은 더 복잡해지며 발화 경로도 증가합니다: 냉각수 누출, 전자기 단락, 잘못된 설치. Rein은 실험실에서 재현할 수 있는 발화 경로는 모두가 아니라고 말합니다. Rein은 배터리 안전 기준에 대한 2020년 검토를 저술한 바 있으며, 이를 “혼돈스러운”이라고 설명합니다.
대규모 그리드 배터리에 대한 광범위한 시험이 없는 상황에서 그리드 배터리 산업의 안전 설계의 “기초”는 실제 사건에 대한 응답으로 조정하는 것입니다. 이는 2019년 애리조나주 서프라이즈의 시스템, 2021년과 2022년에 사고가 발생한 캘리포니아주 모스 랜딩의 Vistra Energy에 의해 설치된 배터리 시스템 등을 포함합니다. 이러한 사건에서 불 타는 배터리와 혼합된 화재 억제제로 인해 창고가 압력솥이 되어 9명의 구조대원이 부상을 입었습니다. 2년 후 호주의 Geelong 근처에서는 테슬라의 그리드 저장 제품인 테슬라 메가팩의 집합체인 당시 세계 최대의 배터리 설치에서 시험 중에 화재가 발생했습니다. 강한 바람으로 인해 불꽃이 한 대의 메가팩에서 이웃하는 장치로 퍼져 화재는 4일 동안 진화되었습니다.
“아직도 많은 공학적인 부분은 최고의 실천법이라고 믿지만 완전히 입증되지는 않았습니다.”
두 사례 모두 산업은 교훈을 얻었습니다: 배터리 컨테이너는 인화성 가스가 통과되도록 더 잘 설계되어 있으며, 한 컨테이너에서 다른 컨테이너로 불꽃이 퍼지는 것을 방지하기 위해 더 잘 단열되어 있습니다. 컨테이너 외부에서는 제어가 더욱 접근 가능합니다. 소방관들은 억제제 사용을 제한하고, 화재를 억제하기 위해 주변 영역을 물로 뿌려서 상황을 모니터링하도록 권장됩니다. 화재 억제를 위한 설계 원칙은 화재를 통제하는 것을 선호합니다. 한 컨테이너가 불에 타도록 허용하고, 치명적인 확산을 방지하고 구조대원을 보호하는 것이 목표입니다.
그러나 컨테이너화된 설계는 모든 문제를 해결하지는 않습니다. 작년 9월에는 모스 랜딩 사이트에 있는 별도의 배터리 시설에서 적외선 카메라로 2시 30분에 화재 신호가 발생하여 소방관들이 대응했으며, 유지관리를 위해 주변 지역에 대한 대피 경고가 발령되었습니다. 한 컨테이너가 타는 동안 소방관들에게는 불안감을 주기도 합니다. Joel Mendoza는 Moss Landing를 담당하는 North County Fire Department의 소방관으로서 Vistra의 초기 전략, 즉 고급 소화 시스템 사용과 소방관에게 화재 진압을 위한 훈련을 제공하는 것을 선호했습니다. 그러나 통제 기준과 Tesla의 안전 가이드에 따르면 9월의 화재 대응은 “안전한 실패”로 간주되었습니다. 아무도 다치지 않았으며, 화재가 퍼지지 않았습니다.
워치-잇-번 메소드는 그리드 배터리의 이웃들에게 불안감을 줄 수 있습니다. Moss Landing의 주민들은 Megapack이 타는 동안 지역 당국에게 창문을 닫고 환기 시스템을 끄라는 지침을 받는 이유를 잘 모르겠다고 설명합니다. 이 공장 주변의 밭에서 자주 일하는 젊은이들이 사실을 알았는지 걱정하는 부모들도 있었습니다. 공기 안에 정확히 무엇이 있었을까요?
당시에는 완전히 명확하지 않았습니다. PG&E는 타는 배터리 화학물질로부터 나온 가스가 어떻게 이동할지 예측하는 “플루메 모델링”을 실시하지 않았습니다. 생산되는 가스는 배터리에 따라 다르지만, 환경 보호국 관계자들이 화재에 대응하기 위해 파견된 인력에게 특히 우려되는 것은 수소 불화물(HF)의 가능한 존재였습니다. 낮은 농도에서도 몇 분 안에 치명적일 수 있는 HF의 존재 가능성은 사건 보고서에 따르면 환경 보호국 인력들이 우려했던 것입니다. EPA 팀은 연기가 대부분 사라진 후에 도착하여 유해가스의 증거를 발견하지 못했지만, HF를 검사할 능력은 없었습니다. (이후 기관에서 추가되었습니다.) Vistra가 자사 시설을 위한 하나의 시나리오로 제시한 플루메 분석에 따르면, 캘리포니아 노출 한계를 초과하는 HF의 농도는 7%의 풍조건에서 발생할 수 있는 지역, 대표적인 해안도로 Highway 1의 일부를 포함한 지름 약 1,300피트의 영역에 퍼질 수 있습니다. PG&E 대변인인 Paul Doherty는 분석이 초안 형태이며 곧 공개적으로 제시될 것이라고 말합니다.
배터리 안전을 연구하는 연구자들은 어려운 균형을 맞춰야 한다는 점을 인정합니다. Fredrik Larsson은 배터리로부터의 HF 배출을 연구한 스웨덴 연구자로서, 배터리와 관련된 사건은 화석 연료 산업의 사건에 비해 상대적으로 작다는 점을 지적합니다. 천연가스를 운반하는 파이프는 미국에서 매년 수천 건의 폭발을 일으킵니다. “자동차 안에서 가솔린을 연소시키는 것은 어리석습니다,” 그는 말합니다. “하지만 우리는 그것을 안전하게 만드는 방법을 찾아냈습니다.”
배터리는 올바른 데이터와 함께 사회적 수용 수준에 이를 수 있습니다. 그룹의 연구는 HF 배출뿐만 아니라 중금속 및 기타 불화 화합물과 같은 잠재적인 오염물질에 대한 공개적인 데이터 중 유일한 것입니다. 그는 배터리 산업이 화학성분 및 내부 안전 데이터에 대해 더 많은 정보를 공유해야 한다고 말합니다. 이를 통해 화재를 관리하기 위한 더 나은 전략을 수립하고, 고속도로나 도시를 폐쇄하지 않고도 안전성에 대한 지역 사회에 더 많은 보장을 제공할 수 있다고 믿습니다.
화재 연구자 Rein과 같은 다른 사람들은 배터리 화재를 지켜보는 것이 아니라 싸워야 한다는 주문에 여전히 좌절감을 느낍니다. 그는 세포 내 결함을 최소화함으로써 화재를 드물게 만드는 산업이 훌륭한 일을 해왔다고 말합니다. 그러나 시스템 수준의 억제에 대한 연구는 상당히 뒤떨어져 있다고 주장하며, 드물지만 잠재적으로 치명적인 사건의 가능성을 제기합니다. “화재를 일으킬 수 있는 방법을 알면서 끄는 방법을 모르는 것은 받아들일 수 없다”고 그는 말합니다. 그는 그리드 저장소가 불안전할 수 있다는 인상을 주기를 두려워해서 안전에 대해 이야기하기가 어렵다고 생각합니다. “15년 동안 받아본 부인의 양은 놀랍습니다”라고 Rein은 말합니다.
특히 급속히 성장하는 산업이 과거 사건에 대해 더 많은 질문을 받는다는 점에서 이러한 상황이 변할 수 있습니다. 글로벌 전력 인프라 제공업체인 Wärtsilä의 에너지 저장 부사장인 Andy Tang은 “계속해서 개선이 이루어지고 있다고 생각합니다”라고 말합니다. 그는 컨테이너 디자인의 변경과 소방대원에 대한 더 나은 교육, 니켈 기반 이전 제품보다 높은 온도에서 열화가 발생하는 철 기반 셀로의 전환 등을 가리킵니다. 그의 회사는 기본적인 안전 요구 사항을 초과하는 시스템 테스트와 지역 기후 조건을 추적하는 센서 등을 포함한 기능을 강조하고 있습니다. 더 안전한 화재 위험을 가진 리튬이 없는 설계와 같은 다른 개선 사항은 몇 년 안에 그리드에 도입될 것입니다.
그 동안, 재생 에너지 목표를 달성하기 위해 몇 백 개의 배터리 설치가 단 몇 년 안에 이루어져야 합니다. 배터리를 설치할 수 있는 위치는 전력선 및 변압기의 부족으로 제한되는 뉴욕과 같은 장소에서 신속하게 진행되어야 합니다. Moss Landing과 같은 인구가 적지만 이미 전력선과 훈련된 소방대에 의해 서비스되는 산업 지역은 이상적이지만 찾기 어렵습니다.
National Grid와 개발자인 Rev Renewables는 Raquette Lake에서 선택한 사이트가 2019년에 구매되어 주·지방 요건을 충족하며 습지지대로부터 적당한 거리에 위치한다고 주장합니다. 그들은 안전이 최우선이라고 주장하며, 비상 대응 계획을 지역 당국과 철저하게 상세히 계획할 것을 약속합니다. 그러나 프로젝트는 지연될 수 있습니다. 5월에 예상치 못한 공격적인 회의 이후로 시장 리더들은 배터리 허가에 대한 1년의 보류 제안을 제안했으며, 이는 지난 주에 통과되었습니다.
Opponents were galvanized over the summer by fires at three new battery installations in New York state, including a small town called Lyme, near the Canadian border. That fire burned and produced smoke for four days, leaving first responders exhausted and residents wondering what was in the air and concerned about the potential for contaminated runoff.
Bird, the Raquette Lake resident, says she welcomes the moratorium as an opportunity for the area to assess its emergency plan and for the technology to continue to evolve. She’s skeptical that her opinion will change. “We’re going to keep being as noisy about this as we can be,” she says.
상대 성취자들은 여름 동안 뉴욕 주의 세 개의 새로운 배터리 설치장에서 발생한 화재로 인해 활기를 띤다. 이 중에는 캐나다 국경 근처에 위치한 Lyme라는 작은 마을도 포함되어 있다. 그 화재는 4일 동안 연소되고 연기를 일으켰으며, 응급 대응 요원들은 피곤해지고 주민들은 공기 속의 무엇이 있는지 궁금해하며 오염된 물의 피해 우려도 가지게 되었다.
라켓 호수에 거주하는 Bird는 정지령을 기회로 삼아 그 지역의 비상 계획을 평가하고 기술이 계속 발전할 수 있도록 환영한다고 말한다. 그녀는 자신의 의견이 변할 것이라는 회의적인 입장을 표명한다. “우리는 계속해서 가능한 한 소음을 내고 있을 것이다,” 그녀는 말한다.
