화성 배터리 공장 화재로 알아보는 전기차 리튬 배터리 화재의 위험성 (열폭주)

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화성에 있는 한 배터리공장에서 화재가 나서 많은 사상자가 나와서 안타까운 소식이 하루종일 들렸습니다. 이 공장에서는 리튬 배터리를 보관하고 있었는데 한번 사용했던 일차전자 배터리라고 하지만 열폭주로 인한 연쇄폭발로 이어져 불길진압이 매우 힘들었다고 합니다. 오늘은 대부분의 전기차에서 사용되고 있는 리튬배터리의 화재위험성에 대해서 알아보려 합니다.

전기차 배터리에 사용되는 리튬 배터리

일상생활에서 흔히 볼 수 있는 리튬 배터리

현재 대부분의 전기차에서 사용되는 배터리의 종류는 이번 화재가난 화성 공장에서 화재의 원인이었던 리튬 배터리입니다. 리튬배터리는 전기차뿐만 아니라 우리가 일상생활에서 흔히 사용하고 있는 휴대폰, 노트북등 대부분의 무선기기에서 사용되고 있기에 안전에 대한 경각심을 항상 갖고 있어야 합니다. 

전기차에서의 리튬배터리는 높은 에너지 밀도로 인해 긴 주행거리를 확보할 수 있고, 빠른 충전, 긴 수명, 낮은 에너지 손실률등의 장점을 가지고 있기 때문에 대체 배터리가 나오지 않는 한 한동안은 전기차 배터리에 계속 사용될 것으로 보입니다.

하지만 치명적인 단점으로 전기차 배터리가 외부의 충격이나 여러 요인들로 인해 화재나 폭발이 일어난다면 화재 진압이 매우 어려울 정도로 배터리가 다 소모될 때까지 열폭주로 인해 계속 탄다고 합니다. 실제로 전기차 배터리 화재진압 시간은 일반소화는 8시간 정도이고 질식포를 사용할 때 6시간, 이동식 침수조를 이용할 때에도 1~3시간이 걸릴 만큼 한번 불이 나면 계속 탄다고 합니다. 한번 불이 나면 반응할 틈도 없이 순식간에 터지기 때문에 전기차 회사에서 설계를 잘했겠지만 전기차를 몰고 있는 입장에서는 불안한 건 사실입니다. 

저 또한 5년 전에 전기차를 몰던중 큰 사고로 차량이 반파된 적이 있었는데, 사고 나는 순간 배터리의 위험성을 알고 있었기에 바로 밖으로 뛰쳐나왔던 기억이 납니다. 다행히 배터리에 불이 나진 않았지만 항상 위험하다는 생각을 버리면 안 될 것입니다.

전기차 리튬 배터리에서 일어나는 열폭주

열폭주는 다양한 원인으로 인하여 배터리 셀에 내부 온도관리가 안되어, 온도가 상승하는 것입니다. 이렇게 되면 음극과 양극의 접촉을 막아주는 분리막이 손상이 되고 이로 인해 두 극이 만나 충전된 에너지를 순식간에 방출하게 되고 폭발이나 화재가 일어나게 됩니다. 하나의 셀이 폭발하거나 불이 붙으면 붙어있는 다른 배터리를 가열하고 충격을 줘 순식간에 연쇄적인 폭발이나 화재로 이어지게 되는 것입니다. 전기차에는 자체적으로 이런 열폭주를 예방하기 위해 배터리 관리시스템과 냉각을 해주는 열관리 시스템, 여러 가지 보호장치등이 설계되어 있습니다. 

하지만 이러한 여러 보호장치가 있어도 열폭주로 인해 화재나 폭발이 일어난다면 앞서 이야기했던 것처럼 화재진압이 어려운 게 현실입니다.

일반화재와 다른 리튬 배터리 화재

자동차 화재 예시

매우 높은 온도

리튬 배터리에 화재로 이어지면 온도가 매우 높고 1000도 이상까지도 간다고 합니다. 때문에 화재진압이 더 힘들게 됩니다.

재발화

불이 완전히 꺼졌다고 해도 열이 매우 뜨겁기 때문에 근처의 다른 배터리에 열폭주를 일으켜 다시 불이 붙을 수 있습니다. 이런 연쇄적인 발화는 화재진압을 더욱 어렵고 오래 걸리게 만든다고 합니다.

 

많은 양의 물이 필요하다

보통 리튬 배터리는 물과 만나면 가연성이 높은 수소가스가 발생한다고 합니다. 때문에 이번 화재가 발생한 화성 공장에서도 스프링클러가 설치되어 있지 않았다고 합니다. 하지만 리튬 배터리에 불이 났다고 하면 안전한 상황에서는 물을 이용하는 게 가장 효율적이라고 합니다. 하지만 화재를 진압하는데 물이 굉장히 많이 들어갑니다. 전기차 1대 배터리에 불이 났다면 화재를 진압하는데 최소 1만 리터의 물이 필요하다고 합니다. 일반 소방차가 3천 리터의 물을 가지고 다니는 건데 3대가 필요할 만큼 많은 양입니다.

계속해서 탄다

리튬 배터리는 한번 타기 시작하면 에너지를 모두 소모할 때까지 계속해서 탑니다. 완충된 배터리일수록 더욱 타는 시간이 길어진다고 볼 수 있습니다. 화재 시 물을 뿌리는 것도 배터리 내에 모듈과 모듈사이의 열을 차단하는 역할만 할 뿐 모두 탈 때까지 기다릴 수밖에 없다고 합니다.

마치며

리튬 배터리는 굉장히 혁신적인 에어지원이라 우리 생활을 편하게 만들어주었지만 반대로 안전에 있어서는 아직 보완되어야 할 점이 많은 것 같습니다. 이번 화성 화재사건으로 다시 한번 리튬 배터리에 대한 안전의 위험성을 생각해보아야 할 것입니다.