UL 9540A 제6판: 대규모 화재 시험(LSFT)의 종합적 해석

— 배터리 에너지 저장 시스템 화재 위험 평가를 위한 최고 안전 한계

1. 배경: 대규모 화재 시험을 수행해야 하는 이유는 무엇인가요?

 

글로벌 에너지 저장 시장의 급속한 성장에 따라, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 화재 안전성이 긴급한 산업 우선순위가 되었습니다. 과열, 과충전 또는 기계적 손상과 같은 극단적인 조건 하에서 리튬 이온 배터리는 열 폭주—가연성 가스를 대량으로 방출하고 심각한 화재를 유발합니다. 만약 화재가 인접한 배터리 캐비닛이나 주변 구조물로 번진다면 결과는 비극적일 수 있습니다.

2026년 3월 13일, Underwriters Laboratories (UL)는 6차 판본을 공식적으로 발표했습니다.ANSI/CAN/UL 9540A. 이 수정본의 핵심 업데이트는 설치 수준 – 대규모 화재 시험(LSFT). 실제 설치 시나리오에서 에너지 저장 시스템의 화재 안전 성능을 평가하는 최종 기준으로서, LSFT는 또한 NFPA 855:2026 (정지 에너지 저장 시스템 설치 표준).

간단히 말해, LSFT는 실제 현장 설치를 밀접하게 모방하는 실험실에서 BESS 어레이를 구축하는 것을 의미합니다. 의도적으로 완전히 개발된 화재 조건 격리 구역 중 하나에서 진행하고 있으며, 화재가 인접한 배터리 격리 구역 또는 주변 건물 구조로 확산되는지 관찰합니다. 과학적으로 수집된 데이터는 최소 간격 거리, 화재 보호 계획 및 전체 시스템 설계의 완전성을 검증합니다.

2. UL 9540A 테스트 계층의 전경 보기

대규모 화재 시험의 역할을 이해하려면 먼저 UL 9540A의 4단계 테스트 계층 구조를 알아야 합니다. 마이크로 수준에서 매크로 수준으로 점진적으로 이동하면서, 각 수준은 후속 수준에 대한 중요한 기초 데이터를 제공합니다.

표 1: UL 9540A 4단계 테스트 계층 개요

3. LSFT의 핵심 목표

UL 9540A 제6판 제10장에 따르면, 대규모 화재 시험은 네 가지 핵심 공학 및 안전 질문을 해결하기 위해 설계되었습니다:

• 열 노출 평가: BEES 단위 내에서 완전히 발달한 화재가 발생할 때, 인접하거나 가까운 시스템에 어떤 정도의 열 노출이 발생하는가? 이차적인 열 폭발 또는 점화 위험이 있는가?
• 구조적 화재 위험: 화재가 인접한 건물 구조물(예: 가연성 벽 또는 지붕)에 점화 위험을 초래합니까?
• 분리 거리 검증: 제조업체가 지정한 최소 설치 간격 거리가 화재 확산을 방지하기에 충분합니까?
• 화재 방호 계획 검증: 건물 설계에 적극적인 화재 방호 조치(예: 자동 스프링클러 시스템)가 화재 확산을 통제하는 데 효과적인가요?

4. 테스트 방법 세부 정보

4.1 테스트 환경 요구 사항

LSFT는 데이터 신뢰성과 테스트 반복성을 보장하기 위해 엄격한 환경 통제를 요구합니다. 실외 테스트의 경우 다음 조건을 충족해야 합니다:

• 풍속 ≤19.3km/h ( ≈5.4 m/s), 필요한 경우 바람 방지판을 사용하여
• 주변 온도 ≥ 0℃ (32°F)
• 상대 습도 < 90%
• 테스트 중 강수량 0</p>
• 시험 구역 내에서 식물성 물질과 연료가 되는 물질의 통제된 관리

실내 시험은 전용 건물이 아닌 건물에 대해 표준화된 구성 요소를 사용하며, 고정된 높이의 평평한 천장과 모서리에 위치한 시험 벽을 특징으로 합니다. 이 배치는 열기층이 벽에 의해 밀폐되는 것을 방지하여 더 큰 방 부피로 데이터를 외삽할 수 있게 합니다. 또한, 실내 설치는 일반적으로 물 기반 스프링클러를 사용하는 활성 소화 시스템을 허용하여 그 소화 효과성을 평가할 수 있습니다.

4.2 테스트 레이아웃

테스트 레이아웃은 BESS의 최종 현장 설치 구성을 대표해야 합니다. 주요 원칙은 다음과 같습니다.출처 봉인 배터리 모듈 및 보조 장비로 완전히 채워질 것이며, 주변 타겟 케이스 및/또는 대상 벽은 제조사가 지정한 최소 거리에서 위치합니다. 아래 그림은 일반적인 실내 지면 설치 테스트 구성 예시입니다: 

그림에서 빨간 영역은 화재 발생 위치(완전히 채워진, 개발된 화재 조건의 발생 위치)를 나타내며, 파란 영역은 원래 실내 공간의 나머지 부분을 나타내고, 노란 영역은 장비가 설치된 표적 실내 공간을 나타냅니다. A, B, C 및 D 기호는 각 방향의 최소 허용 거리를 나타냅니다.

목표 외관은 세 가지 형태로 제공될 수 있습니다. 완전히 채워진 물리적 단위, 대표적인 대체 샘플 또는 장비가 부착된 목표 벽 구조입니다. 열전대는 0.61m(2 ft), 대상 단위의 표면, 모듈 표면 또는 내부 캐비닛 표면을 커버하는 것으로, 이는 대상 캐비닛의 실제 내부 장비 구성에 따라 다릅니다.

4.3 화재 유발 방법

표준 LSFT는 원래의 공간 내에서 완전히 발달한 화재 조건을 설정해야 합니다. 이는 세 가지 표준화된 방법 중 하나를 사용하여 트리거됩니다.

• 히터 보드 + 보조 점화원: 가열 보드가 세포를 열분해로 유도하고, 가스 배기 경로에 위치한 점화원(스파크 플러그, 점화기 또는 파일 플레임)과 함께 연료가스의 연소를 보장합니다.
• 전기/기계적 폭행 + 보조 점화원: 열 폭발은 과충전, 외부 단락 또는 기계적 손상과 가스 점화원에 의해 유도됩니다.
• 가스 버너: 분산형, 예혼합형 또는 반예혼합형 가스 버너는 직접 열원이자 점화원으로 작동합니다.

시작 위치는 최대 열응력을 발생시킬 수 있는 위치를 식별하기 위해 구조적 및 열적 검토를 통해 결정됩니다. 일반적으로 이는 케이스의 외부 경계 근처에 있는 가장 낮은 또는 두 번째로 낮은 수직 모듈 위치에서 선택되며, 여기서 열이 가장 많이 축적되고 환기가 제한됩니다.

4.4 개발된 화재 조건의 기준

표준은 "완전히 발현된 화재 조건"을 확인하기 위한 명확한 기준을 설정합니다:

• 야외 설치물: 원격 장치 내부의 모듈의 최소 하나의 전체 수직 컬럼(랙)을 통해 열 역전 및 활성화된 화재가 확산되는 것을 포함합니다.
• 실내 설치물: 최소 하나의 전체 모듈이 완전한 열분해 확산을 경험하고 해당 모듈 내의 모든 가연성 재료가 점화되는 것을 포함합니다.

5. 스택형 에너지 저장 시스템 테스트

에너지 밀도가 증가함에 따라, 스택형 BESS 구성 점점 더 흔해지고 있습니다. 에디션 6은 다중 계층 스택형 BESS 설치에 대한 특정 테스트 요구 사항을 도입합니다.

스택 테스트는 원래 케이스 바로 위와 인접한 위치에 타겟 케이스를 설치해야 합니다. 완전한 스택은 모든 마운팅 하드웨어 및 지지 브라켓을 포함하여 최대 정격 기계적 하중 용량에서 설치되어야 합니다.

테스트 중 상단 단위 하부의 열 노출을 모니터링해야 합니다. 고객이 요청하는 경우, 전체 수직 스택은 하나의 원천 케이스로 평가될 수 있습니다(소화가 스택 구조 내에서 수직으로 확산될 것으로 예상되는 경우에 적용됩니다).

6. 합격/불합격 기준: 세부 성능 지표

LSFT 통과/실패 기준은 외부 및 내부 설치로 분류되며, 온도 한계, 열 폭주 격리 및 구조적 안정성을 포함합니다.

표 2: LSFT 성능 기준 비교 (야외 vs. 실내)

허용 온도 허용 오차에 대한 주의 사항: 모든 온도 측정값은 일시적인 피크를 제거하기 위해 60초 이동 평균을 사용하여 평가됩니다. 또한, 모듈 또는 내부 캐비닛 표면에 설치된 열전대의 경우, 표준은 허용 범위를 제공합니다. 측정된 값은 최대 5분 간 누적 시간(연속적이거나 단발적인) 동안 한도를 초과할 수 있지만, 기준치의 120%를 초과하지 않는 한 그러한 경우가 허용됩니다. 이 규정은 실용적인 공학적 고려사항을 반영하고 있습니다.

노출	제한
목표 셀러니클 내부의 셀	셀 레벨 테스트에서 배기 온도의 평균 온도
목표 봉쇄 내부 모듈	셀 레벨 테스트에서 배기 온도의 평균 온도
타겟 캐비닛의 내부 표면	110% 배출 온도의 셀 레벨 테스트 평균 온도
설치된 벽, 대상 케이스 대신 사용되는 경우	110% 배출 온도의 셀 레벨 테스트 평균 온도

표 3: 실외 LSFT 설치에 대한 주요 성능 기준

노출	제한
목표 셀러니클 내부의 셀	셀 레벨 테스트에서 배기 온도의 평균 온도
목표 봉쇄 내부 모듈	셀 레벨 테스트에서 배기 온도의 평균 온도
타겟 캐비닛의 내부 표면	110% 배출 온도의 셀 레벨 테스트 평균 온도

표 4: 실내 LSFT 설치의 주요 성과 기준

 

7. 테스트 종료 조건

LSFT는 확장된 고강도 테스트입니다. 일반적인 조건에서, 다음 모든 조건이 충족될 때 테스트가 종료됩니다.

1. 원천 봉쇄장 내외부의 개방된 불꽃은 완전히 꺼져 있습니다.
2. 완전히 발달한 화재 조건이 확립된 후, 원천 캐비닛 내부 온도는 3시간 동안 연속적으로 100°C(212°F) 미만을 유지합니다.
3. 목표 BESS 온도는 하강 추세를 보이며 최소 3시간 동안 기준 한도 이하로 유지됩니다.
4. 물 기반 소화 시스템이 작동되면, a 12시간 관찰 기간 수도를 끊은 후에야 재점화를 방지할 수 있습니다.
5. 스택 형식 구성은 추가된 24시간 관찰 기간 장기적인 구조적 안정성을 보장하기 위해.

열 폭발이 목표 캐비닛으로 확장되면, 스택 구조가 붕괴되거나 온도 한계가 넘어서거나 인력 안전이 위협받으면 테스트는 조기 종료되어 실패로 간주됩니다.

8. 제6판 업데이트의 주요 내용

• NFPA 855:2026과의 조화: 공식적으로 LSFT를 NFPA 855에 연결하여 의무적인 준수 요구사항으로 삼고, 일관된 "시험-코드" 프레임워크를 확립합니다.
• 명확한 면제 기준: 레벨 3(단위 레벨) 테스트가 회피되거나 면제될 수 있는 적용 가능한 조건을 명시적으로 정의합니다.
• 표준화된 스택 테스트: 다중 계층 스택형 BESS에 맞춤 설정된 정확한 테스트 절차 및 평가 기준을 소개합니다.
• 정교한 성능 한계: 표면 온도 기준에 대해 110% 배수 계수와 5분의 여유 시간을 포함시키며, 실제 공학적 동작에 더 가까워집니다.
• 강화된 재점화 모니터링: 화재 방호 시스템의 장기적 격리 능력을 확인하기 위해 실내 시스템에 대해 억제 후 12시간 동안의 관찰 기간을 의무화합니다.
• 종합 보고서 요구사항: 물리적 테스트 조립에서 최종 결론에 이르기까지 전체 프로세스 데이터 추적 기록이 필요합니다.

9. 결론

 

대규모 화재 시험(LSFT)은 글로벌하게 배터리 에너지 저장 시스템의 소방 안전 평가를 위한 최고 기술 기준을 나타냅니다. 이는 이론적 계산이나 소규모 벤치 테스트를 넘어서 전체 규모의 물리적 시험을 사용하여 기본적인 안전 문제를 해결합니다:

"에너지 저장 시스템 내부에서 실제로 화재가 발생할 경우, 인접한 단위나 주변 구조물로 번질 것인가?"

배터리 제조업체, 통합업체 및 프로젝트 개발자에게 LSFT의 세부 사항을 숙지하는 것은 규제 준수와 시장 접근뿐만 아니라 에너지 저장 제품의 본질적 안전성을 향상시키는 데 필수적인 경로입니다.

— 이 문서는 ANSI/CAN/UL 9540A-2026 (6판) 표준을 참고하여 작성되었습니다. —