▲ 방재시험연구원이 산소농도가 1% 이하인 상황에서 리튬이온배터리에 열을 가해 열폭주를 유도한 결과 일부 화염이 분출되는 연소가 진행되고 있다.     ©방재시험연구원 제공

[FPN 최누리 기자] = 리튬이온배터리에서 발생하는 불은 산소농도가 1% 이하에서도 시작될 수 있고 열폭주 시 수소가 다량 발생하는 등 폭발 위험이 큰 것으로 나타났다. 

지난 20일 방재시험연구원(이하 연구원)에 따르면 지난해부터 2024년까지 진행되는 ‘ESS 화재 대응을 위한 자동소화시스템 개발’ 정부과제 사업 1차년도 연구에서 이 같은 실험결과가 도출됐다.

이 연구과제는 2030년까지 재생에너지 발전량 비중을 20%까지 높이는 정부의 ‘재생에너지 3020 이행계획’에 따라 태양광ㆍ풍력발전과 연계한 에너지저장장치(ESS) 설비가 늘면서 발생하는 화재를 대비하기 위해 소방청이 공모를 했다. 이 연구에는 60억원의 정부 출연금이 투입될 예정이다. 

연구원은 1차년도 연구를 진행하면서 리튬이온배터리 열폭주와 발염 연소단계에서 만들어지는 가스를 분석하기 위한 실험을 했다. 

그 결과 리튬이온배터리가 화재 3요소(가연물, 산소, 점화원) 중 산소공급 없이도 화재가 발생하고 메탄 등 가연성 기체가 생성되면서 폭발할 위험성이 있음을 확인했다.

실험은 NCM(니켈ㆍ코발트ㆍ망간)과 NCA(니켈ㆍ코발트ㆍ알루미늄), LFP(리튬철인산) 계열 원통형ㆍ각형ㆍ파우치형 등 리튬이온배터리 셀 단위를 대상으로 실시했다. 그 결과 산소농도가 1% 이하인 상황에서 각 배터리에 열을 가해 열폭주를 유도했더니 일부 화염이 분출되는 연소가 진행됐다. 

이 과정에서 아세틸렌과 에틸렌, 메탄, 일산화탄소 등 가연성 기체가 생성됐고 특히 열폭주 시 수소가 다량 발생하는 것으로 나타났다.

연구원은 이번 연구결과를 근거로 “소방관들이 ESS 화재를 진압할 때 폭발 위험을 인지하고 안전도 확보해야 한다”고 당부했다. 

연구원은 다음 추가 진행되는 연구에선 모듈 단위 실험을 추진할 계획이다. 이 실험에선 적재구조가 리튬이온배터리 화재에 미치는 영향을 분석하고 진압과 대응 등에 필요한 정보를 제시할 예정이다. 

최누리 기자 nuri@fpn119.co.kr 

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