전기차 등 배터리 화재 위험을 줄이기 위해선 새로운 기술개발이 필요하다는 지적이 나왔다. 인천 화재 소송 관련 법적 이론, 현대자동차의 배터리 관리시스템 고도화 개발 방향과 함께 다양한 전기차 화재진압 방안도 제시됐다. 

 

10월 29일 부산소방재난본부(본부장 김조일)가 주관한 ‘제3회 국제 화재조사 학술대회’에서는 이 같은 내용의 배터리 화재 위험 감소 방안이 중점으로 다뤄졌다.

 

이 자리엔 김조일 본부장, 이진호 구조구급과장, 윤태승 부산소방학교장, 류기선 포항공과대학교 행정처장을 비롯해 소방, 경찰, 전기안전공사의 화재조사 전문가 등 250명이 참석했다.

 

▲ 김조일 본부장

 

김조일 본부장은 “이번 세미나는 민ㆍ관ㆍ산ㆍ학이 함께 전기차 화재 안전성에 대해 논의할 수 있다는 점에서 의미가 있다”며 “전기차 화재로부터 안전한 사회를 만들기 위한 밑거름이 되길 기대한다”고 말했다. 

 

이날 세미나는 ▲이민아 포항공과대학교 친환경소재대학원 교수 ▲박동국 현대자동차 배터리안전신뢰성개발팀 파트장 ▲제임스 패티슨 계명대학교 경찰행정학과 교수 ▲강경석 경기 구리소방서 화재조사관 ▲슈레더 베른하르트 로젠바우어 아시아태평양 담당자 ▲칭송왕 중국 과기대학교 교수 등이 발표자로 나섰다. <FPN/119플러스>가 세미나 현장을 찾아 주요 패널들의 발언을 정리했다.

 

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“양극ㆍ음극 간 영향 줄이고 크로스 토크 반응 막는 기술 필요”

이민아 포항공과대학교 친환경소재대학원 교수

 

이민아 교수는 리튬이온배터리 화재와 열폭주 원인에 대해 짚어보고 이를 억제하기 위한 최신 연구 동향을 공유했다.

 

그는 “리튬이온 배터리 화재는 전기적ㆍ기계적ㆍ열적 오용 등으로 발생하는데 양극과 음극이 제대로 분리되지 않으면 저장된 에너지가 폭발적으로 방출되면서 열폭주가 발생하고 주변 셀로 열기가 퍼져 화재로 이어질 수 있다”며 “리튬이온 배터리 내부에서 복합 반응으로 화재가 발생하는 만큼 이를 방지하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다”고 말했다.

 

이어 “연구를 통해 최근 이해한 개념 중 크로스 토크 반응이 있는데 양극과 음극이 서로 영향을 주면서 배터리 안전성을 떨어뜨리는 현상”이라며 “양극이나 음극 중 한쪽에서 생긴 부산물이 다른 쪽으로 이동해 문제가 생길 수 있는데 이렇게 되면 화재로 이어질 수 있다”고 설명했다.

 

또 “최근 연구에선 음극 분해 반응이 양극에 의해 더 빨리 촉진되는 것으로 알려졌다. 음극이 분해되면서 발생하는 가연성 가스가 양극 표면을 공격하고 이로 인해 양극에서 산소가 저온으로 나온다”며 “이렇게 되면 배터리 전체가 불안정해지고 화재로 이어질 위험 역시 높아진다”고 했다. 

 

그러면서 “크로스 토크 반응은 생각보다 더 낮은 온도에서 배터리 과열을 빠르게 가속시키는데 이런 현상을 이해하고 통제하는 게 배터리 안전성을 높이는 중요한 요소”라면서 “양극과 음극이 서로 영향을 주는 걸 줄이고 크로스 토크 반응을 막기 위한 새로운 소재 개발과 설계 기술이 필요하다”고 강조했다. 

 

 

“현대자동차, BMS 고도화로 안전성 높이고 있어”

박동국 현대자동차 배터리안전신뢰성개발팀 파트장

 

박동국 파트장은 배터리관리시스템(BMS)을 중심으로 현대자동차 전기차에 적용된 안전기술과 현재 개발 중인 BMS 기술을 소개했다. BMS는 배터리를 전체적으로 관리하고 보호하는 두뇌이자 전기차 배터리를 사용하는 데 필요한 제어 정보를 제공하는 역할을 한다. 

 

박 파트장은 “현대자동차에선 전기차 배터리의 안전성을 높이기 위해 단락과 낙하, 압력, 침수 등의 시험을 하고 있다”면서 “외부로 화염이 5분 이내 방출되지 않도록 하는 기준을 바탕으로 현재 기술을 개발 중이다. 향후에는 외부로 화염이 노출되지 않으면서 내부에서 다 소화되는 기술을 개발할 계획이다”고 말했다. 

 

또 그는 “배터리 안전성 강화를 위해 BMS 사전진단 시스템 등을 고도화하고 있다”며 “이 시스템은 주행ㆍ충전 중 전압 편차와 절연저항, 전류 변화, 과전압, 순간 단락, 미세 단락 등을 상시 진단하고 시동이 꺼져도 배터리 상태를 모니터링한다”고 설명했다. 

 

이어 “BMS 사전진단 시스템은 1~3으로 구분하는데 레벨 1은 전압과 전류, 온도 등을 모니터링해 이상 징후를 감지하고 레벨 2의 경우 모델 기반 진단을 통해 미세 단락이나 순간적인 이상 현상을 모니터링한다”며 “이상 징후가 확인되면 일부 기능을 제한하거나 문자 또는 전화로 고객에게 관련 사실을 알려 정비를 유도한다. 당사가 긴급 출동하는 서비스도 운영 중이다”고 했다. 

 

또 “궁극적으로는 정보 제공을 동의한 차량의 주행 데이터 등을 서버에 저장하고 이를 바탕으로 사전 온보드 진단보다 더 빠르게 감지하는 방법을 고민 중”이라며 “배터리 화재 감지 시 알람을 통해 소방 출동 골든타임을 확보할 수 있도록 BMS 사전진단 코드를 세분화하면서 소방에 즉시 통보할 수 있는 시스템을 구축하고 있다”고 덧붙였다.

 

 

“벤츠, 법적 파급 효과 고려해 과실 인정 않을 것”

제임스 패티슨 계명대학교 경찰행정학과 교수

 

제임스 패티슨 교수는 인천 전기차 화재 소송과 관련해 법 이론과 원고가 취할 조치를 설명했다. 

 

패티슨 교수는 “대한민국 민법은 인천 화재 피해자들이 벤츠를 상대로 소송해야 한다고 답하고 있는데 이 과정에서 보이는 이론은 무과실 책임과 과실, 보증 위반”이라며 “이번 사례의 증명 기재는 증거 우월성으로 누군가 형사상 책임을 지기 전 합리적 의심의 여지 없이 99.99%로 유죄임을 명하는 대한민국 형사법원과 달리 반 이상 확률이 있다면 원고가 될 수 있다”고 했다.

 

이어 “원고는 전기차 제조업체의 무과실 책임을 묻기 위해 특정 전기차가 제조 과정에서 결함이 있었고 이에 따라 인과관계가 일어나면서 최종 피해로까지 이어졌다는 걸 보여줘야 한다”고 말했다.

 

또 “차량 소유주가 보증 위반으로 사고를 겪었다는 점과 전문가 증언을 통해 일반적인 전기차가 이런 유형의 손상을 일으키지 않고 제조 과정에 결함이 있는 부품이나 공정이 포함됐다는 점을 증명해야 한다”며 “이게 벤츠에게 소송을 걸 수 있는 방법이다”고 설명했다.

 

그는 “벤츠는 소송에서 해당 전기차가 오염됐다는 점 또는 소유주가 사고 발생 가능성이 있는 행동을 했다고 주장하거나 제품 제조 당시 법률과 규정을 준수했다는 걸 입증해야 한다”며 “사건이 오래되면서 증거를 찾기 어렵다고 주장할 수도 있다”고 전했다.

 

그러면서 “벤츠는 왜 단순히 본인들의 과실은 인정하지 않을까”라며 “대한민국 사회에선 벤츠가 과실 인정을 바로 하길 원하겠지만 벤츠는 법적 파급 효과를 고려하고 있다. 이는 벤츠가 회피하거나 무례하게 구는 게 아니라 자신을 보호하는 거다”고 설명했다.

 

 

“가장 효과적인 배터리 화재진압 방법은 물”

강경석 경기 구리소방서 화재조사관

 

강경석 화재조사관은 배터리 열폭주 메커니즘에 대한 설명과 함께 화재진압 방안을 제시했다. 그는 “제가 내린 배터리 열폭주의 정의는 비가역적인 급격한 온도 상승”이라며 “이를 유발하는 요인이 무엇인지를 찾는 게 화재조사에서 중요하다”고 운을 뗐다. 

 

그러면서 “실제 테스트 결과를 보면 셀 단위에서 100~130℃가 됐을 때 온도가 선형적으로 올라간 후 300~500℃로 순식간에 치솟는다”며 “무엇보다 열폭주를 단일 금속 물질의 반응이라고 생각하면 안 된다”고 강조했다. 

 

효과적인 화재진압 방안에 대해선 물 방사 방안을 제시했다. 강경석 화재조사관은 “그간 연구 자료를 분석한 결과 배터리 화재에서 가장 중요한 건 열폭주를 멈추는 것이다. 물은 냉각 효과가 좋고 가격도 저렴한 데다 점도가 낮다”며 “소화약제 중 가장 우수하기 때문에 수계 중심으로 화재진압에 접근해야 한다”고 했다.

 

그러면서 “배터리 화재 시 염화수소 등이 기준치 이상으로 나오므로 공기 순환이 이뤄질 수 있도록 파괴 차량을 통해 구멍을 뚫어야 추가 폭발을 방지할 수 있다”며 “이 과정에서 압도적으로 많은 물을 분사해야 한다”고 조언했다.

 

 

“전기차 배터리 상태 등 파악이 중요”

슈레더 베른하르트 로젠바우어 아시아태평양 담당자

 

슈레더 베른하르트 담당자는 전기차 배터리 화재진압 방법을 공유했다. 그는 “전기차 화재진압은 산소 차단과 인화성 물질 제거, 열 제거로 나뉜다”며 “특히 열 제거 방법 중 컨테이너 수조에 전기차를 넣는 방식이 있는데 소방관이 차량 가까이 접근하지 않고도 화재를 진압하는 장점이 있지만 수조 배치가 오래 걸리고 물도 많이 필요하다”고 설명했다. 

 

또 “배터리 셀을 직접 냉각하거나 소화하면서 열을 제거하는 방법은 소화 시간이 짧고 물 소비량이 적지만 장비 사용을 위한 교육이 필요하다”면서 “질식소화덮개를 완전히 덮어 산소를 차단하는 방법은 적은 인원으로도 신속하게 사용할 수 있지만 재발화 가능성은 물론 화재진압에 오랜 시간이 걸린다”고 말했다. 

 

그러면서 “전기차 진압 전술로는 불이 난 차량이 전기차가 맞는지 확인한 뒤 구조카드를 사용해 배터리 위치 등을 파악하고 기존과 같은 화재진압 전술을 펼치되 주변이나 내부 실내장식 등에 붙은 불을 꺼야 한다”며 “이후 열화상 카메라 등을 활용해 배터리 상태 등을 조사하고 전기차 화재진압 장비로 불을 완전히 끈 뒤 다시 배터리 상태 등을 파악하는 게 중요하다”고 강조했다. 

 

최누리 기자 nuri@fpn119.co.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2024년 12월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>

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