매일안전신문 - 서울소방, 배터리 열폭주 의한 ′전기차 화재′ 재연실험

▲ 서울시 소방재난본부는 소방재난본부, 국립소방연구원, 한국소방기술원 등과 15·16일 양일간 서울소방학교에서 전기차 화재 재연실험을 실시했다. (사진, 서울시 제공)

[매일안전신문=이유림 기자] 전기차 수요가 늘어나는 가운데 전기차 화재에 대한 대책이 필요한 시점이다.

이에 서울시 소방재난본부는 배터리가 탑재된 전기차에 화재 발생 시 효과적인 진화 방법을 모색하기 위해 관계기관과 함께 15·16일 양일간 재연실험을 펼쳤다. 

이번 실험에서는 현대자동차그룹이 제공한 전기차를 사용해 화재를 실제로 재연하고 발화에서부터 자연 소화 시까지 리튬배터리의 ‘열폭주 현상’과 그에 따른 화재 단계별 온도 등 데이터를 세밀하게 계측했다.

더불어 대량방수에 의한 냉각소화, 질식소화덮개 설치 후 방수, 냉각수조를 활용한 진화 등 다양한 화재 진압 방법도 실험했다.

전기차 화재는 일반 내연기관 차량 화재와 달리 배터리 열폭주 현상에 의해 일반적인 방법으로 진화되지 않는다.

전기차는 리튬이온 배터리로 운행되는데, 이 배터리에 ▲결함 발생 ▲외부 충격 ▲과충전 ▲과방전 등이 발생하면 열폭주 현상을 일으킨다. '배터리 열폭주 현상'이란 배터리 시스템 내의 타 배터리에 비해 온도가 3도이상 상승하는 현상을 의미한다.

열폭주는 전압 상승이나 배터리가 부풀어 오르는 현상으로 이어져 전해액(전기분해장치에 넣는 용액)의 온도가 상승해 끓어오르게 한다. 대개 전해액은 염화암모늄 용액 또는 묽은 황산을 사용하며 이러한 화학물질에 에너지가 가해질 경우 산화반응이나 환원반응이 발생한다.

이 화학반응으로 인해 생긴 열이 냉각되지 않고 누적되면 화재 및 폭발을 일으키는 것이다.

일반 내연기관 차량은 엔진 등 핵심기관이 위치한 앞쪽 보닛을 열어 물을 덮음으로써 화재 진압이 가능하지만 차량 하부에 탑재된 배터리에서 불이 시작되는 전기차의 경우 물 등의 소화물질이 직접 침투하기 어려운 구조로 포 소화제(질식소화포)가 필요하다.

불연성 재질로 만든 천인 질식소화포로 전기차를 덮어 외부 산소를 완전히 차단해 진압하는 원리다. 질식소화포를 다시 걷어냈을 때 급격한 산소 유입으로 재발화가 될 가능성이 있어 장시간 덮어둬야 한다.

지난해 7월 1일 세종시 소담동 아파트 지하주차장에서 질식소화포를 활용해 큰 불로 번지지 않고 전기차 1대만 태우는 수준에서 진화가 이뤄졌다. 당시 일부 소방대원이 소화포 위에 앉아 산소를 완전히 차단했고, 19분간 진화 작업을 벌여 불을 끌 수 있었다.

이번 재연실험에서 질식소화포와 더불어 실험된 냉각수조 진화는 물을 채운 대형 수조에 차량을 잠기도록 함으로써 배터리를 식히는 방식이다. 열이 누적돼 불이 붙은 배터리의 온도를 낮춰 재발화를 방지하는 것이다.

연이어 실험된 대량방수에 의한 냉각소화는 내연기관 차량 구조기법으로, 리튬배터리에 열폭주 현상 발생시 다량으로 방수된 물이 화재진압에 어떤 작용을 하는지 적용 가능 여부를 실험했다.

한편 서울 소방본부는 이번 실험 결과와 확보한 데이터를 정리해 자체적으로 활용하고, 다른 지자체에서도 참고할 수 있도록 매뉴얼과 동영상을 제작 및 배포할 방침이다.

최태영 서울시 소방재난본부장은 “4차 산업혁명으로 전기차 보급이 보편화되는 만큼 안전에 대한 해법도 필요하다”고 설명했다.

[저작권자ⓒ 매일안전신문. 무단전재-재배포 금지]