전기차 화재, 열폭주를 막아라

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최근 전기차 화재가 이슈가 되면서 ‘전기차, 왜 자꾸 불이 날까?’를 주제로 한 심포지엄이 열렸다. 7월 21일 국제 그린카 전시회가 열리는 광주 김대중컨벤션센터에서 한국자동차기자협회가 주최했다.

심포지엄의 좌장을 맡은 김철수 호남대학교 미래자동차공학부 교수는 “최근 전기차 화재 사고로 일반 고객들의 염려가 크다. 전기차는 전기를 이용해 구동되는 자동차인데, 무거운 차량을 움직이게 하기 위해서는 매우 높은 전압의 전기가 사용된다. 많은 전기를 저장하기 위해서는 높은 에너지 밀도를 지닌 배터리가 필요하다. 따라서 전기차는 근본적으로 전기로 인한 화재의 위험이 존재한다. 엔지니어들의 노력으로 과거에 비해 안전성이 비약적으로 발전했으나 놓친 부분은 없는지 더욱 세심한 노력을 기울이지 않으면 안된다”고 강조했다.

이광범 법무법인 세종 고문

주제 발표는 이광범 법무법인 세종 고문의 전기차 화재 사고 사례 및 대응 방안으로 시작되었다. 이광범 고문은 “전기차 배터리는 제조뿐만 아니라 정비, 사고, 폐차 등 다양한 분야에서 취급되는데, 현장에서는 납 배터리처럼 취급하는 경향이 있다. 국내외 사례를 살펴보면, 화재 진압 후나 충돌 후 폐차장 재발화 등의 화재 문제가 계속 발생되고 있다. 현장에서 실제 리튬이온 배터리를 다룰 수 있는 정비사, 견인 기사, 폐차장 종업원 등에 대한 소양 교육이 필요한 시점이다. 리튬이온 배터리의 정상 사용 조건이 아닌 비정상 사용 조건에서의 취급 요령 매뉴얼도 필요하며, 이를 교육할 프로그램을 만들어야 한다”고 말했다.

이어 “전기차 배터리의 안정성 확보를 위해 국제 기준이 제정되고 업데이트 되고 있으나 이는 정상 조건에서의 시험평가이다. 교통사고 등과 같은 비정상 조건에서의 평가는 현재 없다. 최소한의 인명 구조를 위한 골든 타임을 확보하고 피해를 최소화하기 위해 비정상 조건(열폭주, 열전이 상태)에서의 시험 평가가 필요하다. 현재 기술로 열폭주를 근본적으로 해결하기는 어려운 상황이므로 피해를 최소화할 수 있도록 열폭주를 제어하는 노력(기술 개발)이 필요하다”고 강조했다.

박균성 국토교통부 자동차정책과 자동차안전팀장

박균성 국토교통부 자동차정책과 자동차안전팀장은 “그동안 국내 자동차의 안전성은 세계적 수준으로 성장했으며, 친환경 정책 등에 따라 전기차가 증가(‘16년 1.1만 대→’22년 25.8만 대)하고 전동화 기술 개발에 따른 커텍티드카도 급격히 증가(‘15년 75.9만 대→’21년 424.6만대)하고 있다. 다양한 차종이 보급되면서 차량의 결함이나 화재에 대한 소비자의 인식도 함께 바뀌고 있다”고 밝혔다.

또한 “미래차의 안전성 향상과 결함 발생 시 신속한 시정(리콜)이 요구된다. 이를 위해 전기차 배터리 등 핵심 장치에 대한 안전기준을 보강하고 화재에 대응할 수 있는 배터리 관리 시스템과 화재 확산방지 기술 개발(R&D, ‘23~‘26) 등 안전에 대한 투자를 확대할 계획이다. 그리고 전기차 검사 역량 강화를 위해 배터리 검사 기술과 장비 개발·보급을 추진하고, 배터리 안전·성능 검사 이력을 데이터 베이스(DB)화해 사용 후 배터리 산업을 지원할 계획”이라고 설명했다.

송지현 한국교통안전공단 자동차안전연구원 중대사고조사처장은 “전기차 화재를 예방하기 위한 가장 기본은 우선 고전원 배터리 자체 품질을 높여 화재 발화 요인을 줄이는 것이 가장 좋은 방법이다. 그러나 품질 불량을 제로(0)로 하여 단 한 건도 불량이 나오지 않게 하는 것은 현실적으로 매우 어려운 부분”이라고 말했다.

이어 “전기차 화재로 인한 피해를 최소화해 안전을 확보하기 위해서는 BMS(Battery Management System) 기능을 지금보다 훨씬 더 강화하고 의무화해 안전을 확보해야 한다. 본래 목적인 배터리 관리 기능 이외에도 배터리 이상 감지 범위 및 경고 기능 확대, 화재 발생시 경보(대피·신고) 기능을 추가하고, 열폭주 전이 지연 성능(최소 시간) 등을 갖추도록 하는 한편, 이러한 안전과 관련된 기능은 꼭 의무화(법규화)가 필요하다”고 강조했다.

김용원 한국자동차산업협회(KAMA) 상무는 ”전기차 배터리 관련 화재는 배터리 내부의 음극과 양극을 분리하는 분리막이 손상되면서 순식간에 800∼1000℃ 이상 올라가는 엄청난 온도에 배터리 내부가 팽창하면서 폭발하는 것이 대부분의 사례이다. 이러한 배터리 관련 화재의 원인은 배터리 제조과정의 불량, 사용하는 과정에서의 과충전, 교통사고 등 강력한 외부 충격 등이 발생되면 화재로 이어질 수 있다”고 밝혔다.

이어 “전기차에 탑재된 리튬이온 팩은 여러 개의 셀로 이루어져 있어 충전/사용하는 과정에서 계속 급속 충전만 하거나 방전을 많이 시키면 각 셀 별로 불균형이 발생되어 성능이 떨어질 수 있다. 따라서 전기차를 안전하고 오래 사용하기 위해서는 배터리 충전량은 20%∼80% 사이를 유지해주고, 밸런스 있게 충전하기 위해서 한 달에 한번 정도는 완속 충전해 주는 것이 중요하다”고 설명했다.

이호근 대덕대학교 자동차학과 교수는 “전기차는 리튬이온 배터리가 공기중에 노출되는 순간 급격히 온도가 상승하게 되고, 열전도를 막기 위해 물을 쏟아 붓게 되면 열폭주가 뒤따르는 어려움이 있다. 현존하는 기술로는 수조에 넣고 열전도를 막고 반응이 끝나기를 기다리는 소극적인 방법 밖에 없다는 것이 걱정을 배가시키는 원인”이라고 설명했다.

아울러, “전기차의 안전도 검사는 일반적인 자동차 기준을 따를 수밖에 없고, 최근 부산 고속도로 사고와 같이 고속 주행 중에 발생하는 사고까지 예방하려면 안전도 기준을 몇 배 강화해야 하고 이는 차량가격 상승을 유발할 수밖에 없다. 결국 보급화에 걸림돌이 되는 것으로, 이러지도 저러지도 못하는 상황이다. 결국 현존하는 시스템 상에서 1회 충전 주행거리에 다소 손해를 보더라도 완충 비율을 85% 내외로 낮추고, 완속 충전을 습관화하는 노력이 필요하다”고 덧붙였다.

최영석 한라대학교 미래모빌리티공학과 겸임 교수는 “전기차 화재 건은 국민적 관심이 높은 사항이지만 그 원인과 체계, 그리고 조사 경험이 많지 않기 때문에 어려움이 있다. 향후 이러한 문제를 해결하기 위해서 현재 발생한 사고들에 대한 사례를 공유하고, 해결해야 할 과제도 함께 고민해야 할 것이다. 특히, 사고 조사와 결함 조사는 다른 영역으로 구분돼야 하는데 이를 혼재하거나 부정확한 정보로 인해 ‘전기차는 작은 충격에도 배터리가 폭발한다’고 각인되는 부작용이 발생하고 있다. 전기차 안전을 강화하고 관리하는 것만큼 정보 공개와 전달도 잘 관리되어야 할 것”이라고 강조했다.


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