[UL2580] 자동차 배터리 시험 유독 배출물 측정 기준(Battery Tester, Toxic Emission, Gas, Detector, 가스 검출, 환경 챔버, Environmental Chamber)

 

목차

 

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유독 배출물의 측정 (Determination of Toxic Emissions)

 

전기차(EV)용 배터리의 안전성 평가에서 중요한 항목 중 하나는 배터리 작동 중 혹은 비정상적인 상태에서 발생할 수 있는 유독 배출물의 양을 측정하는 것이다. 특히, 배터리가 손상되거나 과충전, 단락, 충격 등의 상황에 노출될 경우, 내부 화학 반응으로 인해 유해 가스가 방출될 가능성이 있으며, 이러한 배출물이 인체에 미치는 영향을 최소화하는 것이 필수적이다.

 

UL 2580 규격에서는 배터리 시스템이 특정 시험 조건에서 방출하는 유독 가스를 측정하고, 해당 가스가 실내 또는 차량 내부 공간에서 안전한 수준을 유지하는지를 평가하는 절차를 정의하고 있다.

 

 유독 배출물 허용 기준

시험 중 배터리에서 배출된 유독 물질은 배기구 이외의 개구부를 통해 유출되지 않아야 한다. 만약 배출이 발생할 경우, 다음 기준 중 하나라도 초과하면 안 된다.

 

• ERPG-2 (Emergency Response Planning Guideline - Level 2) 수준 이하: 1시간 동안 노출될 경우, 심각한 건강 손상을 초래하지 않는 농도
• OSHA(미국 산업안전보건청)에서 정의한 TWA(8시간 평균 노출 한계), STEL(단기 노출 한계), Ceiling Limit(최대 허용 농도) 이하: 장기적 또는 단기적 건강 위험을 초래하지 않는 수준으로 유지해야 함

 

이 기준을 초과하는 유독 가스 배출이 발생할 경우, 해당 배터리는 안전 규정을 충족하지 못한 것으로 간주된다.

 

 

유독 배출물 측정 방법

유독 배출물 측정은 밀폐된 시험 챔버에서 진행된다. 이 챔버는 실제 차량 환경을 모사할 수 있도록 설계되며, 배터리에서 발생하는 가스를 효과적으로 포집할 수 있는 구조를 갖춘다.

 

• DUT(Device Under Test, 시험 대상 장치)를 챔버 내부에 배치한 후, 배터리를 다양한 스트레스 조건(예: 열, 충격, 과충전, 단락 등)에 노출시킨다.
• 배출된 가스를 샘플링하여 유해 물질의 농도를 측정하고, 이를 기반으로 차량 내부에서 예상되는 농도를 산출한다.
• 특정 물질의 농도가 ERPG-2 또는 OSHA 기준을 초과하지 않는지 평가한다.

 

 

분석 기법 및 기준

배터리에서 방출되는 유독 가스를 측정하기 위해 다양한 분석 기법이 사용된다. 대표적인 방법은 다음과 같다.

 

• ASTM D4490: 감지관(Detector Tubes)을 이용한 유독 가스 측정
• ASTM D4599: 길이 변화형 얼룩 도징기(Length-of-Stain Dosimeters) 방식
• OSHA 평가 지침: 분광 분석을 활용한 공기 샘플링 방법
• NIOSH(미국 국립산업안전보건연구소) 매뉴얼: 유독 가스 측정을 위한 공식 분석 방법

 

시험 결과 배터리에서 유독 가스 배출이 전혀 발생하지 않는 것으로 확인되면, 추가적인 모니터링은 필요하지 않다.

 

 

유독 배출물 측정의 중요성

배터리에서 방출될 수 있는 유해 가스는 승객의 건강과 안전에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 철저한 검증이 필요하다. 배터리 화재나 폭발이 발생하는 경우, 일산화탄소(CO), 시안화수소(HCN), 염소(Cl₂), 불소(F₂) 기반 화합물 등 다양한 유독성 물질이 발생할 가능성이 있다. 이러한 물질들은 고농도에서 인체에 치명적인 영향을 줄 수 있으며, 차량 내부의 환기 시스템이 이를 적절히 배출하지 못할 경우, 심각한 건강 문제를 유발할 수 있다.

 

따라서, UL 2580 규격에서는 전기차 배터리가 다양한 비정상적 상황에서도 유독 가스를 허용 기준 이하로 유지할 수 있도록 설계되었는지 확인하는 것을 필수 시험 항목으로 포함하고 있다. 이를 통해 전기차의 화재 및 배터리 사고 시 탑승자의 안전을 보장하고, 유독 물질로 인한 2차 피해를 최소화할 수 있도록 하고 있다.

 

 

 

 

배터리 방폭 챔버 소개

 

배터리 방폭 챔버는 전기차(EV), 항공우주, 전자, 자동차 산업 등에서 배터리의 안전성과 성능을 검증하기 위한 필수 장비이다. 이 장비는 단순한 유해 가스 검출 기능뿐만 아니라, 다양한 환경 및 극한 조건에서 배터리를 시험하고 보호하는 역할을 수행한다.

먼저, 방폭 챔버는 온도 및 습도 조절 기능을 갖추고 있어, 극한의 온도 변화 속에서도 배터리의 내구성을 평가할 수 있다. 또한, 압력 조절 시스템 및 폭발 방지 설계가 적용되어 배터리 내부에서 발생하는 가스나 폭발력을 안전하게 배출할 수 있도록 설계되어 있다.

 

유해 가스 검출 시스템 역시 핵심적인 역할을 한다. 챔버 내부에서는 수소(H₂), 일산화탄소(CO), 메탄(CH₄) 등의 유독성 및 가연성 가스를 감지할 수 있으며, 설정된 임계값을 초과하면 자동 배기 시스템이 작동하여 실험실 내부의 공기 질을 보호한다.

또한, 배터리 열폭주(Thermal Runaway)와 같은 위험한 상황이 발생할 경우를 대비하여 이산화탄소(CO₂) 기반의 자동 소화 시스템이 장착되어 있다. 이 시스템은 온도 센서 및 가스 감지기와 연동되어, 실시간으로 배터리 상태를 모니터링하고 화재를 초기에 차단한다.

이외에도, 고해상도 카메라 및 원격 모니터링 시스템이 포함되어 있어, 실험 중 배터리의 상태를 실시간으로 관찰할 수 있다. 실험 데이터를 기록하고 분석할 수 있는 프로그래머블 컨트롤러와 터치스크린 인터페이스를 통해 정밀한 실험이 가능하다.

배터리 방폭 챔버는 단순한 폭발 방지 기능을 넘어서, 배터리의 신뢰성을 높이고, 연구 및 품질 관리에 필수적인 환경을 제공하는 종합적인 시험 장비로 활용된다.

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

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