전기차 화재 원인, 사례, 대처방안

전기차에서 화재가 발생하면, 불을 끄기가 굉장히 어렵습니다. 일반적인 방법으로는 2시간이상 걸리기 때문에 재산손실, 인명손실을 막기 어렵습니다. 전기차 화재 원인과 대처방안에 대해 정리했습니다.

 

[목차]

1. 전기차 화재 사례

2. 전기차 화재 원인

3. 전기차 화재 대처방안

 

1. 전기차 화재 사례

전기차 보급이 늘고 모든 완성차 업체에서 전기차를 취급하고 있습니다.

 

어떠한 특정 회사에만 치중되지 않고 GM, 아우디, 볼보, 테슬라, 현대기아

등 가리지 않고 전기차에서 화재가 발생하고 있습니다.

코나 전기차 리콜안내서

대표적으로 국내에서는 코나 EV 차량 리콜이 있습니다. LG화학과 현대차는 2020~2021년부터 코나 전기차에서 연쇄 화재가 발생한 것에 대해 서로 간의 책임공방이 있었습니다. 국토교통부에서는 중국산 LG 배터리가 원인 중의 하나로 보았습니다.(배터리 셀 제조 불량으로 인한 내부 합선 가능성)

 

리콜 대상은 '18년 5월 ~ '20년 3월 생산된 코나 일렉트릭, '19년 5월 ~'19년 11월 생산된 아이오닉 일렉트릭 등이 해당됩니다. '21년 6월경 리콜 대상이 아닌 코나 EV에서 단순 '주차'중이던 차량에서 화재가 발생한 사고가 있었습니다. 현재 한국교통안전공단 자동차 안전연구원 등이 화재 원인을 조사하고 있습니다.

 

대량의 리콜 비용은 약 1조 원의 비용을 발생시켰으며 현대차 3, LG에너지솔루션 7 정도로 분담하기로 하였습니다. 리콜 미대 상의 화재사고는 기업의 추가 비용 손실을 야기시킬 수도 있습니다.

국토교통부 화재현황자료

2. 전기차 화재 원인

전기차에 쓰이는 배터리는 '2차 전지(주로 리튬이온 배터리)'입니다. 이는 스마트폰이나 노트북에 들어가는 작고 가벼우며 에너지를 많이 저장할 수 있고 충전 효율이 좋아 대체적으로 사용하고 있습니다.

화재 요인을 통계적으로 보면 전기적 요인이 약 60%, 기계적 요인 15%, 교통사고 및 부주의 10%, 원인 미상 15%입니다. 사실 국토교통부에서도 확실한 원인을 찾기가 어렵다고 합니다.

출처 - 삼성SDI

양극, 음극 사이의 분리막에 불순물이 들어가면 결정이 생기고 이는 분리막 손상이 되고 열이 급속도로 오르게 되는 현상인 '열폭주'가 됩니다. 이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체인 전해액이 끓게 되어 가스가 되고 배터리 전체가 부풀어올라 폭발 및 화재를 발생시킵니다. 외부 충격으로 인한 배터리 손상이 화재로 이어지는 경우도 있습니다.

 

3. 전기차 화재 대처방안

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전기차에 쓰이는 배터리인 '리튬'은 알칼리 금속, 저밀도, 수분 반응성이 높아 단순 물 분사로는 진화가 어렵습니다.

화재는 '배터리'에서 시작되는데 빽빽하게 차 있는 배터리셀은 화재 진화가 어렵습니다.

 

진화과정에서 배터리 폭발 및 고압 전류 노출 등의 2차 위험도 도사리고 있습니다. 일반적인 살수로는 예상하기 힘든 사고를 유발할 수 있습니다. 코나 전기차 '1대' 화재로 인해 진압시간만 약 5시간 기존 차량 대비 100배의 물이 사용된 사례도 있습니다.

 

다른 방법인 질식소화 방식은 어떨까요?

소방청이 질식 소화포를 이용해서 전기차 화재를 진압 시뮬레이션을 해보았습니다만 10분이 넘어서도 진화가 되지 않았습니다. 열 폭주 상태가 현장이 발생하는 배터리 화재는 '단기간에' 완전소화가 불가능했습니다.

일산소방서 

전기차 화재시 대처방안

[1] 전용 수조에서 냉각시킨다.

배터리 외부 충격으로 양극과 음극 사이의 분리막이 파손되고 800℃이상의 '열폭주' 현장을 야기시킵니다. 이럴 경우 다량의 물분사로 배터리 외부의 열을 식혀줄 수는 있지만 내부는 물이 침투하기 힘들어 고열 상태입니다.

이럴 경우 '전용수조' 방식이 해외/국내에서 개발되고 있습니다. 전기차를 아예 '수조'에 담가버려서 열을 식히고 유해가스 배출을 최소화시키는 방법입니다.

 

 

[2] 반도체 기술로 화재 가능성 제거

한국 과학기술원(KIST) 에너지 저장단 연구팀은 리튬금속 내 전극 표면에 반도체 박막을 형성하여 배터리 화재원인인 덴드라이트 형성을 원천적으로 차단시키는 제조기술을 개발하였습니다. '덴드라이트'는 배터리 충천 과정 중에 리튬 ION이 음극으로 이동하여 표면에서 리튬금속으로 저장되는 과정에서 발생합니다. 덴드라이트는 전극의 부피를 팽창시키며 전극과 전해질 사이에서 반응을 일으키어 화재를 유발하게 됩니다.

출처 KIST

해당 연구팀은 전도성이 높은 반도체 소재를 이용하여 리튬금속전극과 전해질 사이에 반도체 각막을 만들어서 덴드라이트가 형성되지 않게 만들었습니다. 전극 표면에서 전자/이온이 만날 수 없어 리튬 결정이 형성되지 않아 '덴드라이트'형성을 원천적으로 차단이 가능합니다.

 

일반적인 화재진압방식으로는 대처가 힘들기 때문에 진화된 안전기술이 필요합니다.

 

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