AI 데이터센터와 신재생에너지 발전 확대에 따라 ESS(에너지저장장치)에 대한 관심이 높아지고 있다. ESS가 안정적인 전력망 구축을 위한 핵심 인프라로 자리 잡으면서 시스템의 장기적인 신뢰성을 좌우하는 열관리 기술도 주목받고 있다.

ESS 성능과 안전성을 좌우하는 열관리

배터리의 출력 효율과 충·방전 성능, 수명 등은 온도 변화의 영향을 받는다. 이 때문에 안정적인 열관리는 ESS 운영의 핵심 요소로 꼽힌다. 특히 ESS 시스템에서는 배터리의 성능과 안전성을 극대화하기 위해 적정 온도를 유지하는 것이 중요하다.

삼성SDI는 ESS의 안정적인 온도 유지를 위해 기존 공랭식 대비 열전달 효율이 높고 시스템 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있는 수랭식을 적용하고 있다. 

배터리 모듈 하단에 일체형 냉각판(Cold Plate)을 적용하고 냉각수를 순환시켜 고온에서는 배터리의 열을 흡수하고 저온에서는 열을 공급함으로써 시스템 내부 온도 편차를 최소화했다.

[배터리 모듈의 냉각판을 통해 열을 효율적으로 제어해 온도 편차를 최소화]

독자 설계로 완성한 SBB 맞춤형 열관리 시스템

열관리 시스템의 핵심은 외부 환경 변화에 신속하게 대응하는 냉각 제어 기술과 에너지 사용량 최적화에 있다.

ESS는 대부분 야외에 설치되기 때문에 혹독한 폭염과 혹한 속에서도 일정한 내부 온도 유지가 관건이다. 삼성SDI는 모듈 내 온도 센서를 통해 온도 변화를 신속하게 감지하고 이를 냉각기와 연동해 ESS 내부 온도를 정밀하게 제어할 수 있도록 설계했다. 

또한 충·방전 정보를 기반으로 에너지 소모가 큰 냉각기의 운전 알고리즘을 최적화, 소비 전력을 낮췄다. 

[LFP 배터리가 적용된 ESS 제품 SBB(Samsung Battery Box) 2.0]

삼성SDI의 열관리 시스템은 컨테이너 일체형 ESS인 SBB(Samsung Battery Box)에 적용돼 시스템의 운영 효율과 신뢰성 향상에 기여하고 있다.

SBB에는 열관리 시스템뿐만 아니라 열전파를 방지하는 핵심 기술인 EDI(Enhanced Direct Injection, 모듈 내장형 직분사)와 지능형 안전 시스템 SBI(Samsung Battery Intelligence) 등이 적용돼 차별화된 안전성을 확보했다.

삼성SDI는 독보적인 열관리 기술 등 제품 신뢰성을 바탕으로 글로벌 ESS 시장을 선도해 나갈 계획이다.