전기차 리튬배터리 화재 45초 안에 막아야 한다-전기충전소 둘레 탄화불연섬유 커텐으로 화재차단

전기차 리튬배터리 화재 45초 안에 막아야 한다

탄화불연섬유 Black Fire 불연성 커튼으로 차단

전기충전소 둘레 탄화불연섬유 커튼으로 화재 차단

강경석 구리소방서 화재조사관(재난과학 박사)은 “리튬 일차 배터리는 폭발 시 열폭주 현상뿐만 아니라 염화티오닐 독성 가스를 발생시키는 등 초고난이도 특수 화재”라고 언급하며 “배터리 종류·사용이 다양해지는 만큼, 화재 유형도 예측하기 더 어려워지고 있다. 차세대 기술개발 동향을 분석해 향후 재난 리스크에 관한 예측 대응이 필요하다”라며 국가적으로 화재방지에 적극적인 대응을 주문하고 있다.

지난 8월 12일 열린 국회 용혜인 의원이 주최한 ‘화성공장 화재 대책과 개선 방향 토론회’에서 강 박사는 “미국도 전기차 화재 시 물로 소화하는 것이 가장 합리적이며 최근 국내에서 화재진압을 위해 사용하는 드라이 파우더는 전혀 효과가 없다. 따라서 전기차 충전실 주변에는 물을 이용한 스프링클러를 적극적으로 활용해야 한다”라고 말한다.

리튬배터리는 유독성 염화티오닐 전해액((SOCL2)이 들어 있는 특수한 배터리로 76도 이상에서 자체적인 열분해 반응이 일어나며 독성 가스가 발생한다.

리튬(Li)은 가장 가벼운 금속원소로 에너지밀도가 가장 높고 190도 이상의 온도에서 강하게 연소하며 물과 반응 시 수소가스가 발생한다.

가장 중요한 것은 리튬배터리 셀 사이에 열 차단 기술이 필요하며 미국도 이에 관한 연구가 진행되고 있는데 국내에서도 이 같은 연구개발에 총력을 다해야 한다고 방향을 던져주었다.

배터리 화재 사고 등 전기차 사고는 45초 안에 처리해야 하며 연기가 피어오르면 이미 유독가스 발생으로 매우 위험하다. 배터리에는 유독성 염화티오닐 전해액(SOCL2)이 들어 있기 때문이다.

리튬배터리의 열폭주로 인한 도미노 현상은 화성 아리셀 전지공장 화재에서 찾을 수 있다. 사고 당일 9시 24분 배터리 포장 팩을 적치했고 10시 30분 03초에 배터리 1차 폭발이 있었다. 30분 15초에 주변 가연물 제거를 시도했으나 30분 28초에 배터리 2차 폭발, 31초에 배터리 3차 폭발, 32초에 분말소화기로 초기소화 시도, 34초에 초기소화 중 배터리 4차 폭발, 40초에 배터리 다수 폭발, 45초에 작업장 내 농연이 확산하였고 결국 23명이 사망하고 8명이 중경상을 입는 대형화재 사고가 났다. 1차 폭발 시간인 10시 30분 03초에서 시작되어 연기가 피어오르는 시간(30분 45초)까지 걸린 시간은 고작 44초였다.

이에 배터리 화재는 ◂배터리의 종류와 사용 양상이 다양해지고 있으며 ◂배터리와 관련되어 어떤 유형의 화재가 발생할지 예측이 더 어려워지고 있고 ◂현 소방 시스템에서 배터리 화재 예방은 소방 입장에서 어려운 부분이며 ◂화재 현장의 상황과 배터리 특성을 분석해 맞춤형 대응 전략이 필요하고 ◂배터리 전문가 그룹을 구축하여 맞춤형 대응체계를 위한 협력이 필요하다 ◂리튬배터리 대부분이 성능 개선에 집중되어 있으며 ◂차세대 배터리로 리튬 금속 배터리가 다시금 주목받고 있으며 ◂재난과 관련되는 미래 기술개발 동향을 분석하여 향후 다가올 사고 등에 대한 예측 및 분석이 필요하고 ◂관계부처와 협력하여 연구 분야에 인공지능, 블록체인 등의 첨단기술을 활용한 안전성과 사고를 분석하고 예방하는 기술개발이 중요하다고 말하고 있다.

경기대 소방방재학 윤해권 교수는 ◂건축물의 피난 및 방화시설에 관한 계획과 검토는 건축물 설계단계부터 진행되어야 하며 ◂시공단계에서는 피난 및 방화시설을 관리할 수 있는 별도의 전문감리자를 두어야 하고 ◂건축물이 완공된 이후 피난 방화시설의 유지 관리적 측면에서 적절한 관리가 필요하다. 건축물은 시간이 지남에 따라 방화구획 틈새가 벌어지거나 방화문, 방화대퍼, 방화 셔터 등이 훼손되어 정상적인 역할을 할 수 없는데 현행 건축물 관리법에 따른 점검은 5년이 지난 후 최초 점검을 하고 3년마다 정기 점검하고 있으나 효과에 관한 확인은 어렵다 ◂피난 방화시설에 관한 계획과 관리는 소방에서 해야 한다고 말한다.

이영주 경일대학교 소방방재학과 교수는 특수 소화약제 개발이나 전지공장 관련 조치에만 치우친 현 대책을 경계하며 “배터리 공장 화재는 신속한 화재진압이 어려운 만큼 인명 안전, 즉 대피 중심으로 대책 및 개선방안을 마련해야 한다”라고 지적했다.

김학중 숭실사이버대학교 소방방재학과 교수는 “공장이나 플랜트의 경우 운영하면서 구조·공정에 변화가 발생해 최초 설계와 달라지는 경우가 있는 만큼, 취급 위험물이나 구조 변경에 관하여 화재위험성을 기술적으로 검증하는 방안이 마련되어야 한다”라고 덧붙였다.

박경환 한국소방기술사회 회장은 “건축물의 화재 안전에 관한 법률을 별도로 제정하여 화재와 관련된 건축법, 기준, 고시를 하나로 분리하고 정기적인 안전진단 제도를 확립할 필요가 있다”라고 지적했다.

홍영근 소방청 화재 예방 국장은 사고 사업장의 안전관리 조치와 더불어, 향후 전지공장 화재 안전 강화방안을 추진하겠다고 밝혔다.

화재 안전 강화방안은 ▲리튬 등 금속성 물질 산업현장 위험물 취급관리 강화 ▲리튬 1차 배터리 공장에 피난 안내용 시각 경보기 설치 ▲군용 리튬 1차 배터리 공장 화재 안전 중점 관리 대상 지정 ▲법령·안전 정책 종합 개선을 위한 화재 안전 영향평가 ▲화재위험성 대비 화재 안전 조사 대상 선정기준 강화 ▲소방 활동 자료조사서 현장 이행력 확보를 추진하기로 했다.

근로자 교육훈련에서는 ▲고용부 주관 외국인 근로자 취업 교육 시 소방안전교육 지원 ▲외국인용 소방안전교육 표준교재 및 교육지원 물품 보급을.

현장 대응 활동에서는 ▲리튬배터리 화재 대응 절차(SOP) 마련 ▲유해화학물질 사고 대응 표준작전 절차 개정 ▲신임 및 지휘관 대상 금속성 위험물질 교육·훈련을 강화하기로 했다.

화재 안전 기술개발에서는 ▲금속 화재 소화기 형식승인 기술기준 마련 ▲소규모 리튬전지 소화 기기 KFI 인증기준 도입 ▲배터리 제조·취급시설 화재 예측 및 진압 기술개발 R&D 사업 기획추진 ▲리튬 배터리(1·2차) 열폭주 실험 및 특성 분석 등을 하기로 했다.

소방청 자료에 따르면 2017년부터 2023년까지 발생한 전기차 화재는 총 160건으로 2017년 1건, 2018년 3건, 2019년 7건, 2021년 11건, 2021년 24건, 2023년 72건으로 급격히 증가하고 있다. 소방청이 발표한 최근 3년간(2021-2023) 전기차 화재분석에 따르면 주차 혹은 충전 중에 발생한 전기차 화재가 2021년 10건에서 2022년 18건, 2023년 34건으로 3년간 3배 이상 급증하고 있다.

현행 친환경자동차법에 기존 시설의 경우 주차면 수의 2% 이상의 전기차 충전시설을 설치해야 하며, 신축 아파트의 경우 5% 이상 설치가 의무화되어 있다. 하지만 전기차 충전시설 안전에 대해서는 산업통상자원부 공고에 따른 전기설비 규정에 일부가 규정되어 있을 뿐 관련 법령에는 전기차 충전시설 안전에 관한 내용이 전혀 없는 상황이다.

지난 8월 1일(목) 인천 서구 대단지아파트 리튬이온 전기차에서 대형화재로 822명에 달하는 이재민이 임시주거시설로 대피했고, 지하 주차장 1층에 주차된 차량 72대 전소, 1,581세대 수도공급 중단, 490세대 전기공급 중단 및 30층 아파트 6개 동 승강기 정지 등 피해가 잇따랐다.

또 지난 6월 24일 발생한 경기 화성 아리셀 리튬전지(일차전지) 제조공장 화재는 23명이 사망했고 2명이 중상, 6명이 경상을 입는 등 31명의 사상자가 발생했는데 원인은 배터리 연쇄 폭발로 42초 만에 작업장 전체로 확산한 사고이다.

양부남 국회의원도 “화성 아리셀 공장 화재 사건과 최근 전기차 시장 규모의 성장을 돌아보면, 배터리 화재에 대한 조속한 대비가 필요하다”라고 지적한 바 있다.

전기충전소 보급확산을 대행하고 있는 ‘한국자동차환경협회’(회장 정종선)는 최근 잇달아 발생하고 있는 전기차 화재 예방을 위해 충전설비 인증 시 화재 예방 장치를 장착하는 경우 보조금을 지원하기 위한 800억 원의 별도 예산을 마련 중이다.

이에 대해 환경국제전략연구소 김동환 박사는 “화재 사고 시 직접적인 대응을 위해서는 99% 카본과 PU 1%의 성분으로 개발된 탄화 섬유 소재를 활용하여 충전소 주변에 탄화 섬유 커튼과 지하 주차장 일정 차량 마다(전기차, 배터리, 소방전문가와 협의 필요) 방화용 차단 커튼을 설치하는 방안이 전기차에 대해 불안함을 덜어줄 수 있는 실질적인 화재확산 방지 대책이다. 전기충전소의 안정적인 확산을 위해서는 환경부가 화재 예방을 위한 이 같은 실질적인 개선 노력을 보여줄 필요가 있다”라고 말한다. (탄화불연섬유 Black Fire는 특허등록 되었으며 한국 안전 산업박람회에서도 참가한 바 있으며 발명특허 대전에서 방화 내의로 과기부 정통부 장관상을 받은 바 있다.)

(환경경영신문www.ionestop.kr 국회 김동환, 신찬기 전문기자)