1. 대용량 리튬 배터리 화재의 위험성
대용량 배터리의 특성: 전기 자전거나 전기 오토바이, 전기차와 같은 기기들은 배터리 용량 자체가 크며, 이 안에는 수십 개 혹은 많게는 수백 개까지의 배터리 셀이 포함되어 있다. 열폭주와 폭발: 배터리 화재는 외부 충격이나 내부 이상으로 인해 배터리 내부에서 열폭주라는 열이 발생하고, 이 열폭주로 인해 폭발로 이어지는 상황을 의미한다.
[오프 가스 특징]
유독 가스 발생: 배터리 화재가 발생하기 전이나 열폭주가 일어났을 때 배터리 내부에서 분출되는 하얀색 기체(오프 가스)는 한 가지 성분이 아니라 수소, 불화수소, 시안화수소 등 여러 가지 성분들로 구성되어 있다.
가연성 및 유독성 물질: 이러한 오프 가스는 유독성 물질이면서도 화염에 닿았을 때 폭발이 가능한 가연성 물질이다.
인체에 치명적인 영향: 유독 가스가 누출되는 상황에서 제한된 공간 안에 폭발 환경, 질식, 중독 환경이 이루어진다면 유독한 가스로서 인체에 치명적일 수 있다.
[대용량 배터리 화재의 위험]
연쇄적인 열폭주 현상: 하나의 셀에서 열폭주가 발생하면 다른 셀로도 계속 연쇄적으로 열폭주가 이어지면서 연쇄적인 반응으로 매우 강력한 오프 가스와 화염이 발생하며, 처음부터 크고 빠르게 타는 상황으로 이어진다.
화재 진압의 어려움: 화재 초기부터 강력하게 화재가 커지기에, 스프링클러가 작동하더라도 효과적으로 화재를 진압하기 어렵다.
[밀폐 공간에서의 위험성]
비행기와 배에서의 화재: 기본적으로 비행기나 배에서의 화재는 바깥으로 대피 자체가 불가능한 상황(물속이거나 공중에 있는 상황)이기 때문에 훨씬 더 위험하다.
지하철 객차 내 화재: 지하철을 운행 중인 상황에 객차 내부에서 화재가 발생했다면, 차량 객차 내에서의 이동은 가능하지만 실질적으로 바깥의 안전한 곳까지 대피하기 어려운 상황이므로 위험성이 높다. 심지어 객차 간 문은 연기나 화염을 막아줄 수 있는 방화 성능이 없기 때문에 문을 닫아 놓더라도 연기가 계속 퍼지는 상황이 이어져 위험하다.
따라서 화재 예방 및 초동 대응이 매우 중요하며, 이를 위한 대비책을 갖추고 있어야 한다.
2. 지하철 배터리 화재 사례 및 규제 현황
[합정역 전기 오토바이 배터리 사고]
발생 일시 및 장소: 지난 9월 1일, 서울 지하철 2호선 합정역 승강장에서 승객이 갖고 있던 20kg짜리 전기 오토바이 배터리에서 연기가 피어올랐다.
사고 경위: 화재경보기가 울리고 개찰구 쪽은 연기로 가득 찼으며, 앞이 제대로 보이지 않을 정도였다. 화재로 이어지지는 않았으나 연기가 많이 발생하는 상황에서 승객들이 혼란 속에서 대피했다.
대처 및 영향: 소방당국은 배터리를 수조에 담그는 방식으로 20여 분 만에 불을 껐다. 이 사고로 인명 피해는 없었지만, 2호선과 6호선 양방향 열차가 한 시간 가까이 합정역을 무정차 통과했으며, 놀란 시민들이 대피하는 등 소동이 빚어졌다.
이촌역 보조 배터리 화재: 지난 8월 27일 서울 지하철 4호선 이촌역에서도 열차 안 보조 배터리 화재로 승객이 대피했다.
[현재 배터리 반입 규제 현황]
규제 부재: 아직까지는 리튬 배터리를 가지고 대중교통에 탑승하는 것에 대한 규제를 하고 있지는 않다.
규제 도입의 어려움: 많은 사람들이 동시에 이용하는 대중교통 특성상, 짐들을 하나하나 확인하며 통제하기 어렵고, 언론 보도 빈도에 비해 실제 화재 발생 빈도가 그렇게 흔하지 않은 상황이기 때문에 규제 도입에 한계가 있다.
과거 규제 검토: 과거 철도 차량에서 개인용 이동장치(전동 킥보드 등)에서 화재가 발생한 적이 있어 국토교통부에서도 탑승 규제를 검토했으나, 아직까지 실제적인 규제나 반입 제한은 이루어지지 않고 있다.
비행기의 엄격한 규제: 비행기 같은 경우는 화재 안전이 매우 엄격하게 필요한 부분이기에, 보조 배터리라 하더라도 소형화된 배터리만 가지고 탈 수 있으며, 대용량 배터리는 탑승 시 반입이 금지되어 있다.
3. 배터리 화재의 주요 원인
[외적인 요인]
물리적 손상: 외부에서 충격이 가해지거나 강하게 힘에 눌리는 경우, 혹은 콕 찍히는 등 여러 가지 외력에 의해 내부의 전해질, 분리막, 음극재, 양극재 등의 손상이 발생하면서 이상이 발생하는 경우가 화재 원인 중에 가장 많다.
제조상의 불량 때문에 발생하는 확률보다는 사용하는 과정에서 배터리가 물리적 충격에 많이 노출될 때 화재 발생의 가능성이 훨씬 높아진다.
전기차 화재의 80%: 전 세계 전기차 중 화재가 발생한 건수의 약 80%는 외적 충격에 의한 원인으로 조사되기도 했다. 이는 외적인 충격이 배터리에 가장 많은 영향을 미친다는 것을 보여준다.
[내적인 요인]
과충전: 충전 과정에서 과충전이 되는 경우, 전류가 굉장히 많이 흐르면서 열이 발생하는 상황이 화재의 원인이 되기도 한다. 리튬 배터리는 오랫동안 사용하게 되면 충전과 방전이 반복되면서 내부에 파티클(금속 입자)이 자연스럽게 생기게 되며, 이 파티클이 많아지면 전기적인 영향을 미쳐 화재가 발생하기도 한다. 이는 외력이 작용하거나 고장이 아니더라도 오래 사용하는 과정에서 자연스럽게 발생하는 화재 원인이 될 수 있음을 알려준다.
이상 상태에서의 충전 위험: 과충전이 아니더라도 배터리에 미묘한 이상이 있는 상태에서 충전이 이루어지면 에너지 밀도가 높아지는 과정에서 영향을 미칠 수 있어 화재가 발생할 가능성도 있다.
배터리 불량보다는 사용상의 문제: 기본적으로 생산 시 배터리의 안정성과 품질 기준에 대한 확인이 이루어지며, 배터리의 불량률이 일반적인 제조물의 불량률보다 훨씬 낮다. 따라서 제조상의 결함보다는 사용상의 문제, 혹은 사용하는 과정에서의 여러 가지 문제점들이 더 많은 영향을 미친다고 보는 것이 타당하다.
4. 배터리 화재 발생 유형 및 통계
[최근 5년간 리튬 배터리 화재 통계]
최근 5년 동안 약 678건의 리튬 배터리 화재가 발생했다. 대부분의 화재는 개인용 이동 장치인 전동 킥보드(485건), 전기 자전거(111건), 전기 오토바이(31건) 등의 유형에서 가장 많이 발생했다. 휴대폰은 약 41건, 전자담배는 10건 발생했다.
휴대폰이나 전자담배는 많이 소지하고 있는 점을 고려할 때, 실제로 사용되고 있는 숫자 대비 화재 발생 비율은 상당히 낮은 편이다. 반면 전동 개인형 이동 장치는 전체 대비해서 화재가 많이 발생하며, 기기 자체가 계속 타고 다니면서 충격에 노출되거나 외기에 그대로 노출되어 세워지는 등 여러 환경적인 요인들이 복합적으로 작용한다. 이에 소형화된 배터리가 들어간 기기보다는 용량이 큰 배터리가 들어가는 개인형 이동 장치에서 화재가 더 많이 발생하고 있음을 알 수 있다.
[부산 아파트 전기 오토바이 배터리 화재 사례]
사고 원인: 최근 부산의 한 아파트에서 발생한 모자(母子)의 목숨을 앗아간 화재는 집 안에 있던 전기 오토바이 배터리에서 시작된 것으로 조사되었다.
[실내 대용량 리튬이온 배터리 화재 실험 결과]
초기 현상: 배터리에 열을 가하자 화염과 함께 흰 가스가 뿜어져 나왔다.
열폭주 및 폭발: 이후, 배터리 내부에서 열폭주 현상과 동시에 격렬한 폭발이 일어나며 배터리가 바닥에 뒹굴었다.
온도 및 가시거리 변화: 1분 만에 실내 온도는 300도를 넘어섰고, 40초 이내에 가시거리가 0이 되는 상황이 벌어졌다. 이후,폭발 충격과 화재 열기로 실험 컨테이너 내부의 유리창에 금이 가고 창틀이 휘어졌으며, CCTV는 완전히 녹아내렸다.
진압의 한계: 스프링클러가 작동해도 실내 온도는 조금만 내려갈 뿐, 최고 800도까지 치솟은 열기를 식히기엔 역부족이다.
전문가 당부: 대용량 리튬이온 배터리는 가급적 실내 반입을 피하고, 실내 보관이 불가피하다면 출입구 근처나 가연 소재가 있는 곳을 피할 것을 당부한다. 특히 전기 오토바이 배터리처럼 착탈식 배터리는 실내에서 충전하지 않는 것이 최선의 방법이다.
5. 배터리 화재 진압 방법 및 예방
[배터리 화재 소화 방법]
소형 배터리 화재: 화재는 규모가 크지 않고 노출된 상태에서 불이 나면 물이나 일반적인 소화기로 충분하다. 물이나 소화기로 잘 꺼지지 않는다는 오해로 진압 시도를 안 하는 경우가 있으나, 소형화된 경우는 충분히 끌 수 있으므로 적극적인 초기 진압 시도가 더 큰 피해를 막는 방법이다.
만약 불이 꺼지지 않는다고 하더라도, 가연물이 없는 곳에 옮겨두어 주변으로 불이 옮겨붙는 것을 막는 것만으로도 대형 화재로 이어지는 것을 충분히 막을 수 있다.
대형 리튬 배터리 화재: 많은 배터리 셀이 동시에 들어가 있어 열폭주가 연쇄적으로 일어나며, 배터리가 차량 하부 쪽 차체에 가려져 있어 소화 약제나 물을 뿌려도 배터리까지 충분히 침투하지 못한다. 그렇기에 냉각 효과나 화재 진압 효과를 발휘하기 어려워 소화가 어렵다.
충전 중 화재 시 대처: 충전 중인 배터리에 불이 났을 때 물을 뿌리면 감전 위험이 있을 수 있으므로, 이런 상황이라면 충전기를 분리하거나 차단기를 내려 전원을 차단한 상태에서 물이나 소화기로 소화한다.
[배터리 화재 예방을 위한 관리 방법]
과민한 걱정 불필요: 일반적으로 사용하는 배터리의 화재 건수는 다른 기기(예: 1년에 100건 정도 발생하는 세탁기 화재)에 비해 월등하게 많지 않으며, 언론 보도로 인해 자주 발생하는 것처럼 느껴질 뿐이다.
항상 소지: 배터리나 휴대폰 같은 것들은 항상 본인이 소지하고 다니는 것이 좋다. 보이지 않는 곳에 있을 때 화재가 발생하면 다른 가연물에 옮겨붙어 큰 화재로 이어질 가능성이 있기 때문이다.
적정 충전 및 방전: 과충전이나 완전 방전은 배터리 자체의 수명에도 좋지 않고 화재 관점에서도 좋지 않다. 따라서 10%에서80% 내외로 수시로 충전하여 적정하게 사용하는 것이 안전한 사용법이다.
물리적 충격 주의: 자주 떨어뜨리거나 충격이 가해지지 않도록 조심스럽게 다루는 것이 중요하다. 또한, 외형적인 변형과 불과의 접촉도 위험할 수 있으므로 주의가 필요하다.
대형 배터리 충전 습관: 특히 개인용 이동 장치(PM)와 같은 대형화된 배터리의 경우, 본인이 깨어 있는 중간에 충전하고 잠들기 전에 충전을 마무리하는 것이 훨씬 더 안전한 사용 방법이다.
이러한 배터리는 셀도 많고 가연성 물질도 많으며 에너지 밀도가 높기 때문에, 소형화된 배터리보다 열폭주의 가능성이 상대적으로 더 높을 수 있어 유념해야 한다.
6. 배터리 관련 법규 및 제도 보완 필요성
소형 배터리 규제의 어려움: 전자제품처럼 구매하고 사용하며 폐기하기 때문에 법으로 규제하기는 상당히 어렵다.
[폐배터리 처리의 중요성]
폐기물 처리장 화재: 최근 들어서는 다 쓴 배터리 혹은 다 쓴 배터리가 들어가 있는 기기들을 폐기할 때 쓰레기 폐기장 등에서 화재가 굉장히 많이 발생하고 있다.
제도화의 필요성: 따라서 폐기하는 과정에서의 배터리를 분리 수거하거나, 안전하게 폐기하는 방법들을 조금 더 제도화하여 시민들이 따르게끔 하는 것이 필요하다.
[제품 품질 공개의 논란]
원인 규명의 어려움: 화재 발생 시 초기의 불량으로 인한 것인지, 아니면 사용상의 이상으로 인해 문제가 생겨 화재가 됐는지를 확인하기가 매우 어렵다.
제조사의 책임성 문제: 화재가 났다고 해서 이것이 모두 잘못 만들어진 제조사의 책임으로 돌려 해당 제품을 공개하는 것이 옳은지는 깊이 고민해야 할 부분이다.
현재의 한계: 이러한 원인 규명의 어려움과 책임성 문제의 한계 때문에 현재까지는 화재가 나더라도 배터리 제조사나 제품을 만드는 회사에 대한 구체적인 언급은 하지 않는다.
7. 중소 공장 폭발 사고 사례 및 안전 관리
[광주광역시 광산구 금형 공장 산소 가스통 폭발 사고]
사고 내용: 지난 9월 1일 오후 5시경에 발생했다. 공장에서 작업 중이던 산소 용기가 폭발했다. 이 사고는 압력 폭발로, 산소 자체가 폭발하여 화재로 이어진 것이 아니라 용기 내부의 압력이 급격히 강해지면서 폭발한 상황이었다. 폭발 압력이 매우 강하여 공장 외벽이 무너지고 창문이 깨졌으며 지붕도 떨어져 나갔고, 주변에 주차된 차량과 맞은편 공장 일부가 파손될 정도였다. 이 사고로 50대 작업자 한 명이 사망했다.
원인 추정: 용기 안의 압력을 해소하기 위한 안전 장치가 제대로 작동하지 않았거나, 고온 환경에 노출되어 내부 압력이 높아졌을 가능성이 있다. 또한, 용기 자체가 오래 사용되거나 물리적 충격으로 인해 찌그러짐, 변형, 용접 부위 약화 등이 발생했을 수도 있다고 추정된다.
[경기도 평택시 화장품 공장 증기 기계 폭발 사고]
사고 내용: 광주 사고보다 약 2시간 빠른 9월 1일 오후 3시 10분경에 발생했다. 포장용 비닐을 압축하는 스팀 기기가 폭발하며, 폭발 과정에서 뜨거운 증기가 주변으로 분출되었다. 이 사고로 작업자 11명이 화상 피해를 입었다.
원인 추정: 스팀을 사용하는 기기에 대한 설비 관리 상태가 미흡했을 가능성이 있다.
[안전 관리 및 법적 책임]
안전 관리 주체: 많은 사업장이 있기에 사업장을 수시로 관리하기는 어렵다. 따라서 사업주나 현장 책임자에게 안전 관리 책임이 강하게 부과되는 체계를 갖고 있다.
법적 근거: 산업안전보건법 및 중대재해처벌법 등 여러 법규를 통해 안전 관리의 책임성을 강조하고 있다. 중대재해처벌법은5인 이상의 사업장에 적용되기에 대부분의 사업장이 해당된다.
현실적 문제: 중대재해처벌법이 시행된 지 2~3년이 지났음에도 불구하고 사고 발생이 줄어들지 않고 있다. 이는 기업들이 안전 확보보다는 문제가 발생했을 때 책임을 피하기 위한 체계 구축에 더 중점을 두는 경향이 있을 수 있음을 시사한다.
8. 30초 안전 챌린지: 배터리 안전 관리 수칙
과충전 및 과방전 금지: 배터리를 과충전하거나 과방전하지 않고 사용하는 것이 좋다. 규격화된 충전기 사용: 반드시 규격화된 충전기를 사용하는 것을 당부한다. PM 배터리 충전 장소 및 시간 제한: 현관 출입구와 같은 곳에서 충전해서는 안 되며, 잠자는 사이에 꽂아 놓고 충전하는 것도 금물이다. 전기차 화재 시 대처: 우선 대피하고, 신속한 신고를 하는 것이 안전하다.
