UL9540A: 2025 에너지 저장 시스템을 위한 열 폭주 화재 전파 시험 및 평가 방법에 대한 해석!

최근 몇 년 동안 글로벌 에너지 저장 산업의 급속한 발전으로 의 설치 용량이 증가했습니다.리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 계속해서 상승하고 있습니다. 그러나 에너지 저장 시스템의 안전은 항상 중요한 관심사였으며, 특히 열 폭주로 인한 화재 및 폭발 사고가 증가하고 있습니다. 이러한 사고는 개인의 안전을 위협할 뿐만 아니라 막대한 재산 손실로 이어질 수 있습니다.

이러한 배경에서 UL9540A 표준은 에너지 저장 시스템 안전 시험에 대한 권위 있는 글로벌 가이드로 부상했습니다. 이 표준의 모든 업데이트는 업계 전반에 걸쳐 상당한 관심을 불러일으키고 있습니다. 2025년 3월 12일, UL은 ANSI/CAN/UL9540A-2025 "배터리 에너지 저장 시스템을 위한 열 폭주 화재 전파 테스트"는 열 폭주 화재 확산 시험 및 평가 방법을 포괄적으로 업그레이드하는 표준입니다. 에너지 저장 시스템의 안전한 설계를 위한 더욱 과학적이고 엄격한 검증 도구를 제공하는 것을 목표로 합니다. 본 논문에서는 기술 세부 사항, 시험 논리 및 산업 영향 측면에서 업데이트된 표준의 주요 혁신 사항을 심층적으로 분석합니다.

열 폭주 화재 확산 테스트가 핵심이 된 이유는 무엇입니까?

1. 열 폭주의 특성 및 위험성

열 폭주는 리튬 이온 배터리에서 내부 단락, 과충전, 기계적 손상 등으로 인해 발생하는 자체 지속형 발열 연쇄 반응을 말합니다. 800°C를 초과하는 급격한 온도 상승, 가연성 및 폭발성 가스를 포함한 가스 분출, 그리고 인접 셀에서 발생하는 잠재적 연쇄 반응으로 인해 궁극적으로 시스템 수준의 화재가 발생하는 것이 특징입니다.

2. 기존 테스트의 한계

이전 표준은 주로 개별 셀이나 소형 모듈의 안전 시험에 중점을 두었습니다. 그러나 에너지 저장 시스템은 일반적으로 수천 개 또는 수만 개의 셀로 구성되고, 구조 설계와 열 조건이 복잡하여 화재 확산 경로를 예측하기 어렵습니다. 기존의 방식은 실제 화재 확산 위험을 충분히 반영하지 못합니다.

3. UL9540A:2025의 혁신

2025년판에서는 처음으로 를 소개합니다.“전체 시스템 수준의 열 폭주 화재 확산 평가 프레임워크,” 셀 → 모듈 → 캐비닛 → 전체 시스템에 이르는 다단계적이고 점진적인 테스트를 강조합니다. 정량화 가능한 데이터를 사용하여 위험 모델을 구축하여 설계 최적화를 지원합니다.

UL9540A:2025 테스트 방법의 핵심 업그레이드

1. 세분화된 테스트 수준

새로운 버전에서는 각각 명확한 목표를 가진 4가지 진행형 테스트 수준을 정의합니다.

• 레벨 1(셀 레벨): 열 폭주 트리거 조건(예: 못 관통, 가열판 온도 임계값), 방출된 물질 및 연소 특성을 결정합니다.
• 레벨 2(모듈 레벨): 단일 셀이 열 폭주에 진입할 때 전파 속도, 온도 분포 및 가스 확산 경로를 평가합니다.
• 레벨 3(단위 레벨 - 캐비닛/하위 시스템): 실제 방열 조건과 구조 설계를 시뮬레이션하고, 화염 확산 범위, 연기 농도, 독성을 분석합니다.
• 레벨 4(설치 레벨 - 전체 시스템): 화재 진압 및 환기 시스템을 통합하여 시스템 수준의 완화 효과를 검증합니다.

 

주요 요구 사항: 테스트는 프로덕션과 동일한 를 사용해야 합니다.BMS (배터리 관리 시스템) 및 열 관리 설계를 통해 데이터 신뢰성을 보장합니다.

 

열폭주 화재 전파 시험 해석

2. 확장된 데이터 수집 차원

2025년판에는 몇 가지 중요한 지표가 추가되었습니다.

• 열역학적 매개변수: 세포 표면 온도 상승률, 내부 압력 변화 곡선;
• 가스 분석: 수소, CO, 불화수소(HF) 등 유해 가스의 실시간 모니터링
• 화염 전파 속도: 고속 카메라와 적외선 열화상을 사용하여 정량화됨;
• 소화제 효과: 열 폭주를 억제하는 FK-5-1-12 및 물 분무와 같은 제제의 평가.

 

통찰력: 다차원 데이터를 이용하면 셀 간격, 단열재, 소방 전략의 최적화를 안내하는 "열 폭주 전파 맵"을 구축할 수 있습니다.

3. 필수 다중 셀 장애 시나리오

업계의 문제점을 해결하기 위해 새로운 표준에서는 두 가지 극단적인 시나리오에 대한 테스트를 의무화했습니다.

• 최악의 경우 셀 위치: 방열 성능이 가장 낮은 셀을 트리거 지점으로 선택하세요.
• 동시에 여러 셀이 고장나는 경우: 심각한 고장(예: BMS 오작동) 시 동시에 발생하는 여러 열 폭주 현상의 영향을 시뮬레이션합니다.

 

사례 연구: 한 제조업체는 테스트 중에 엣지 셀이 열 폭주에 빠졌을 때 금속 캐비닛 프레임이 열을 전도하여 인접 모듈의 가열을 가속화한다는 사실을 발견했습니다. 이를 통해 열 차단 코팅을 적용하여 설계를 업그레이드하게 되었습니다.

평가 프로세스의 세 가지 주요 혁신

1. 위험 기반 안전 임계치 설계

UL9540A:2025는 다음 개념을 소개합니다. "열 폭주 전파 시간(TRPT)" 시스템 설계는 다음을 만족해야 합니다.
TRPT ≥ T (T = 화재 대응 시간 + 인원 대피 시간).

화재 대응 시간은 특정 용도(예: 주택용 또는 계통 측 시스템)에 맞게 조정되어야 합니다. 계통 측 시스템의 경우, TRPT ≥ 30분는 일반적으로 화재 시스템이 제시간에 작동할 수 있도록 하는 데 필요합니다.

2. 시뮬레이션과 실제 검증의 결합

표준에서는 사용을 권장합니다.디지털 트윈 기술 CFD(전산 유체 역학) 시뮬레이션을 사용하여 물리적 테스트 전에 전파 경로를 예측하고, 실제 테스트 데이터를 사용하여 모델을 보정합니다. 이러한 접근 방식은 특히 대규모 시스템의 테스트 비용을 크게 절감합니다.

3. 필수 동적 평가 보고서

2025년 버전에서는 테스트 보고서에 다음 내용을 포함해야 합니다.

• 열 폭주 트리거 조건에 대한 민감도 분석;
• 다양한 주변 온도(20°C~50°C)에서의 전파 차이
• 노화(예: 5,000회 사이클 이후)가 안전에 미치는 영향.

 

의미: 단순히 "시험 통과"에서 "평생 안전 설계"로 초점을 전환합니다.

주요 영향 개요

1. 향상된 유연성:선택적인 FTIR 및 램프 가열 방식은 테스트의 유연성을 제공합니다.
2. 더 넓은 적용성: 납산 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 고온 배터리에 대한 테스트 범위를 추가합니다.
3. 향상된 안전성: 개정된 화염 확산 기준과 새로운 폭발 분석으로 화재 확산 위험이 감소했습니다.
4. 간소화된 테스트: 이제 주거용 테스트에서 테스트 벽 설정이 가능해져 테스트 복잡성이 잠재적으로 줄어듭니다.

 

이 버전은 를 강조합니다.명확성, 안전성 및 기술적 포괄성 배터리 기술 개발과 진화하는 규제 요구 사항에 맞춰 조정합니다.

산업 영향 및 권장 대응책

1. 혁신을 촉진하는 더 높은 기술 장벽

• 셀 레벨: 안정성이 높은 전해질(예: 반고체 상태), 고온에 강한 분리막이 필수적입니다.
• 시스템 수준: 상변화 물질, 에어로젤 단열재, 방향성 환기 설계가 인기를 얻고 있습니다.
• 소방 시스템: 다단계 억제(예: 세포 수준 억제제 + 캐비닛 수준 물 분무)가 주류가 되고 있습니다.

 

2. 테스트 비용 및 시간 과제

4단계 전체 시험은 6개월 이상 소요되며 비용은 백만 달러가 넘을 수 있습니다. 권장 사항:

• 인증 기관과 조기에 협력하여 사전 테스트 계획을 개발합니다.
• 반복 테스트를 최소화하기 위해 모듈형 디자인을 사용합니다.
• 업계 연합에 가입하여 테스트 데이터를 공유하세요.

 

3. 글로벌 시장 진출을 위한 "여권"

UL 9540A는 미국과 캐나다의 필수 표준일 뿐만 아니라, 싱가포르, 말레이시아, 호주 빅토리아주의 에너지 저장 시스템 설치 규정에 인용되는 등 국제적으로도 널리 채택되고 있습니다. 2025년 버전은 중국의 GB/T36276과 더욱 긴밀히 연계되어 중국 기업의 해외 진출을 지원합니다.

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RESS-E20-L0 | 6.6kWh-119.7kWh 모듈식 홈 배터리 저장 장치

RESS-BM-L1 | 가정용 에너지 저장용 5.12kWh 리튬 이온 배터리

RESS-PE20-L0 | 6.6kWh-19.8kWh 하이브리드 태양광 배터리 저장 시스템

RESS-E20-BB | 3.3kWh ESS 배터리 모듈
C&I-EnerBlock: 야외용 C&I 배터리 에너지 저장 시스템

C&I-EnerCube: 컨테이너형 C&I 에너지 저장 시스템

결론

UL 9540A는 열 폭주 화재 확산 시 시스템 안전성을 평가하며 대규모 화재 테스트를 위해 참조되는 유일한 합의 표준입니다.NFPA 855.

의 출시UL9540A:2025는 에서 변경됨을 나타냅니다.반응적 반응에서 로사전 예방 에너지 저장 안전 분야에서. 제조업체에게 이는 규정 준수 과제일 뿐만 아니라 차별화된 안전 설계를 통해 시장 우위를 확보할 수 있는 기회이기도 합니다. 앞으로 AI와 첨단 감지 기술의 통합을 통해 열 폭주 테스트는 실시간 고정밀 조기 경보를 제공할 수 있을 것입니다. 이러한 미래의 기반은 오늘날의 표준에 대한 심도 있는 이해와 구현에 있습니다.