시험 분석

오실로스코프, 충전 장치, 0.7Ω 방전 부하, 열화상 측정 장치를 사용하여 충·방전 시험을 수행하고 온도 변화를 측정하였다. 시험 대상은 전압 및 내부 저항값이 가장 양호한 #5 배터리로 선정하였으며, 시험 당시 외부 온도는 21℃였다.

배터리 방전 시험 결과, 방전 시작 후 약 9분 30초 경과 시점부터 열화상 카메라를 통해 급격한 온도 상승이 관찰되었다. 열화상 이미지에서 보라색 영역은 상대적으로 낮은 온도, 노란색 영역은 높은 온도를 나타낸다. 배터리 온도가 60℃ 이상으로 상승한 이후 케이스 파열과 함께 전해액 누출이 발생하였다.

또한 방전 시험 중 #9 배터리에서는 전류 드롭(Current drop) 현상이 발생하였으며, 이는 배터리 내부에서 일시적인 단락이 발생한 후 회복되는 과정으로 판단된다.

향후 대책 및 맺음말

해당 UPS는 상시 부동 충전 방식으로 운영되고 있었으며, 설정된 충전 전압은 정상적으로 유지되고 있었다. 또한 미세한 자가 방전을 보상할 수 있는 수준의 낮은 충전 전류(0.5A)로 적정하게 관리되고 있었다. 그러나 배터리는 제작사 권고 사용 연한인 3~5년을 초과하여 운용되고 있었다.

일반적으로 충·방전 빈도가 높은 환경에서는 배터리 내부 온도 상승과 가스 발생으로 인해 내부 압력이 증가하고, 이로 인해 열폭주가 발생하여 케이스 파열 및 화재로 이어질 가능성이 있다. 하지만 본 시험 분석 대상 UPS는 잦은 충·방전이 아닌 부동 충전 상태에서 운용되고 있었으며, 매우 낮은 충전 전류가 유지되고 있었다.

따라서 본 사례의 화재 원인은 장기간 사용에 따른 배터리 노후화로 인해 음극에서 황산납 형성에 따른 부피 팽창이 발생하고, 케이스 파손 및 전해액 누설이 발생한 것으로 판단된다. 누설된 전해액은 UPS 랙을 따라 바닥으로 흘러 지락을 유발하였으며, 이 과정에서 누설 전류 및 과전류가 발생하여 내부 셀의 절연 파괴와 단락으로 이어져 화재가 발생한 것으로 분석된다.

향후 UPS 배터리 화재 예방을 위해서는 다음과 같은 관리 방안이 필요하다. 먼저 전체 배터리의 부동 충전 전압 변화를 사전에 감지하고, 이상 발생 시 현장 점검이 가능하도록 모니터링 체계를 구축해야 한다. 또한 16대 배터리 각각의 전압과 온도를 상시 측정할 수 있는 감시 장치를 설치하고, 화재 감지 시스템과 연계하여 이상 상태 발생 시 즉각적인 경보가 이루어지도록 해야 한다.

아울러 배터리 교체 시기에 대응할 수 있도록 예비품을 확보하고, 내부 저항 측정 결과를 기반으로 교체 판단 기준에 충분한 여유를 두고 운영할 필요가 있다. 또한 배터리 랙 하부에는 황산 누설 발생 시 전해액이 확산되지 않도록 집수 구조의 받침대를 설치하여 지락 발생 가능성을 낮추는 방안도 고려해야 한다.

사용 기간이 5년을 초과한 배터리는 충·방전 시험을 통해 실제 용량을 평가하고, 내부 저항 증가가 급격히 진행되는 상태(SOH 80% 이하)에서는 운용을 제한하거나 교체하는 등 체계적인 관리가 필요하다.

UPS 화재는 관련 설비 손상뿐만 아니라 서비스 중단으로 인한 막대한 운영 피해를 초래할 수 있으므로, 예방 중심의 관리 체계 구축이 중요하다. 그러나 현재의 화재 조기 감지, 예방 및 소화 기술은 배터리 화재 위험을 완전히 해소하기에는 한계가 있다. 기존 발전소 중심의 전력 설비에서 신재생에너지와 배터리를 결합한 분산형 전원 체계로 전환이 가속화되는 상황에서, 배터리 안전성을 확보하기 위한 진단 기술 및 화재 예방 기술 개발이 더욱 중요해지고 있다.

[참고 문헌]

[1] 「‘국정자원 화재’ 한 달… 먹통 여전한 정부 시스템 179개」, 한겨레신문, 2025.10.26.

[2] 「‘카카오톡 먹통’ SK 판교 데이터센터 화재 반년… 운도 못 뗀 책임·배상 논의」, 아주경제신문, 2023.3.30.

[3] 「대전 음료 제조공장 UPS 배터리에서 화재」, 소방방재신문, 2026.3.18.

[4] 「‘UPS 화재’ 2년 새 30건 폭증… ‘카톡 사태’ 학습효과 없었다」, MTN 뉴스, 2025.10.3.

[5] Electrochemical Systems, Wiley, 2004. Handbook of Batteries, McGraw-Hill, 2001.

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