TBN대전-충격 약한 25만대 전기차 69건화재...안전·화재대응매뉴얼 없다
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TBN대전-충격 약한 25만대 전기차 69건화재...안전·화재대응매뉴얼 없다
  • 교통뉴스 김경배 교통전문위원
  • 승인 2022.06.20 13:27
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출발대전대행진 자동차와 생활
 
TBN대전-충격 약한 25만대 전기차 69건화재...안전·화재대응매뉴얼 없다
출발대전대행진 자동차와 생활
 

연료를 태우는 지구상의 모든 탈 것의 원동력인 내연기관을 몰아내는 게 바로 전기배터리에 충전된 전력을 사용하는 모터 운행방식의 전기차인데요.
특히 배기가스가 없기 때문에 ‘순수전기차’는 해마다 기하급수적으로 증가하는 차종이 됐지만 최근 충격에 취약한 ‘배터리 셀’의 불안정하고 위험한 화재 발생 위험성도 동시에 도마 위에 올랐습니다.
그래서 오늘은 김경배 교통전문위원과 2017년부터 2020년까지 25만 대가 넘게 보급된 전기차에서 발생된 69건의 화재 상황과 안전운전법을 비롯한 대응 매뉴얼에 대해 알아보겠는데요. 
Q : 지난 4일 부산 남해고속도로 창원 방향 요금소 충격 흡수대를 충돌한 아이오닉5 전기차가 전소되면서 운전자 등 2명이 사망하면서 전기차에 대한 인식이 좀 달라지는 것 같은데 어떤가요?
네. 일산소방서가 최근 전기차 화재가 얼마나 위험하고 진화하기 어려운가를 직접 확인하는 ‘전기차 화재’ 실 차 실험을 했는데요.
고열의 불길이 접근조차 불허하는 전기차 배터리 화재진압에 대해 이틀간 실험에서 밝혀진 것은, 배터리 전해액의 ‘열 폭주 현상’을 이어가는 전해질에 의한 산화력, 즉 자신을 가스화해서 태우는 발화 촉진이 최대온도 1,100℃까지 치솟게 했고, 평균 800~900℃를 유지한 것으로 확인됐습니다.
이런 화력 때문에 창원요금소 충격 흡수대를 올라 탄 아이오닉5가 이 위험한 셀을 안전한 케이싱에 넣은 하체에 직접적 충격을 준 게 화제로 이어진 것 같습니다.
미국 테슬라 사고처럼 탑승자 한 분은 아예 운전석 옆좌석에 누웠던 상황으로 알려지면서 좌석벨트 착용이 올바르지 못한 것도 사망 원인이라고 하던데요?
그럴수도 있습니다. 하체에 깔린 ‘배터리 셀’ 케이싱에 타격이 가해질 경우 마치 배를 가른 듯한 상태가 될 수 있고, 이로 인해 화재가 발생한 것으로 알려졌지만 올바른 착석과 안전띠를 않했다면 화재 이전에 숨지거나 회복이 불가능한 상태일수도 있습니다.
자동차에서 유일한 생명의 띠인 웨빙의 신율인 인장능력이 지금은 6~8%인 것으로 알고 있는데요. 이 신율은 당기면 길이가 늘어나는 것을 의미하기 때문에 충격 때도 늘어납니다. 따라서 항시 띠가 타이트한 상태로 올바르게 착용하는 건 아주 중요합니다.
웨빙의 총 길이를 2m로 볼 때, 상단의 띠는 쇄골을 지나고 가로 띠는 좌우 골반을 지지해도 고속 충격시 최대 16cm정도 늘어나는 계산이 나오기 때문에 클립 같은 것으로 몸과 띠 사이를 느슨하게 하는 착용은 사고시 치명적 위해 요인이 될 수 있습니다.
아울러 겨울철 풍성한 파카를 입고 좌석 띠를 착용하는 것도 전면 유리 충돌 위험을 가중하기 때문에 이번 아이오닉5 사고 충격도 배터리 케이싱 위에 앉은 탑승자에게 선 타격을 가했을 겁니다.
Q : 일각에서는 이 사고를 기화로 2020년 대 이후 최대의 현장 진압실험과 대응 매뉴얼 제작의 업그레이드와 배포 등 소방본부 발걸음도 빨라졌다고 하던데 실상은 어떤가요?
네. 화마 원흉으로 돌변하는 셀 개수는 차량마다 다르기 때문에 진화시간 예측이 불가한데요.
소방본부가 기대를 걸었던 이동용 수조 속에서도 다시 재점화를 반복하면서 화학 불꽃이 아침 녘까지 이어진 실험은, 전기차 사용자나 소방본부를 일깨우는 경각심을 주게 됐죠.
지난해 4월 미 텍사스주 휴스턴 외곽에서 2명을 숨지게 한 자율주행모델 테슬라 S의 가로수 충돌 화재 현장 진화에서 차량을 수조 담는 것이 가장 이상적인 진화법이라고 하는데, 열을 식히면서 불을 끄는 데 약 10만ℓ의 물이 소모됐다고 합니다.
출동한 미국 소방관들은 NBC 인터뷰에서 “아무리 물을 부어도 되살아나는 불씨 때문에 7시간의 진화까지 10만 6,000ℓ(2만 8,000갤런)의 물을 끊임없이 쏟아부었고, 이 수량은 2년간 미국 가정의 평균 소비량과 맞먹는다고 했습니다.
이런 유사 물 폭탄 투하방식은 휘발유차 화재 진압 대비 100배에 달하는 물 소모를 뒷받침하는 등 오랜 시간 대규모 소방 장비·인력을 묶이게 하는 단점도 있다면서요?
그렇습니다. 불이 나면 꺼지지 않는 전기차의 화학 화재 특성은 전 세계 소방당국에게는 골칫거리가 됐지만 소방당국과 차량 제조사들은 아직 화재진압 문제를 해결할 뾰족한 수를 못 찾고 있습니다. 다만 현대차가 각 셀안에 소화액제를 넣는 방법을 강구하는 정도인데요. 
충돌로 배터리 분리막이 손상되면 양극과 음극이 닿으면서 불꽃이 튀고, 발열이 가속되는 폭발적 열 폭주가 견고한 셀 케이싱내의 전체 배터리로 불을 확산시키는데요.
일단 화재가 발생되면, 배터리 셀 자체 보호를 위해 운전 시트 아래쪽을 밀폐시킨 철재 ‘케이싱’은 ‘소화약제’와 ‘소방수’ 침투를 막는 장애 역할을 하는 구조적 결함이 됩니다.
Q : 2020년 12월 서울 용산소재 아파트 주차장 테슬라 모델X 충돌·화재 사고도 20~30분 간격으로 재발하는 불꽃 때문에 소방관들이 5시간 동안 진화 작업을 강행하면서 충격에 취약한 리튬이온 화재가 가장 위험함을 상기시켰었죠?
네. ‘배터리 전해액’은 셀 내부 양극재와 음극재 사이에서 리튬이온제 이동을 돕고, 양극과 음극 표면을 안정시키는 중요 역할을 하는 양극재와 음극재, 분리막 등과 함께, 4대 소재 물질 중 하나인데요.
배터리 수명과 충전 시 셀 특성을 향상시켜 주는 데 반해 발화시는 자폭해서 폭발력을 낮추는 대신 배출된 가스로 자신을 태우는 ‘화재 핵’으로 돌변하는 게 문제죠. 
이런 특성 때문에 ABC형 소화 약제 진화나 제어가 불가능하고, 대량의 소방수 사용이 불가피하지만 정부와 국토부·환경부는 전기차 보급 10년이 지난 이 시점까지 안전 운행 방법과 화재 초기진화에 필요한 안전 대응법을 찾지 못하고 있고 제조사와 소방당국 또한 최선의 구인과 구난·진화 대책을 제대로 강구하지 못하는 상황입니다.
‘배터리 화재’ 해결 방법을 찾지 못하는 불안감은 결과적으로 ‘지구온난화’ 감축을 위한 정부의 전기차 이용 확대와 이에 부응하는 이용자 안전 위협에 큰 부담을 전가할 수도 있겠네요?
네. 오는 2025년 연간 2,500만 대에 가까운 글로벌 판매율 기록이 전망되는 미래 모빌리티 전기차는 난관을 겪고 있는 ‘수소차’와 달리 수년 내에 내연기관을 지구상에서 사라지게 할 대체 차량으로 인식되고 있는데요.
게다가 우리 산업계와 정부가 잡은 전기차 주도권은 내연기관에서 배제됐던 종주국으로 거듭나는 기회의 장이기 때문에 글로벌 전기차의 산업적 안전 착륙에 주력하는 것으로 알려지고 있습니다.
하지만 신 교통 패러다임 전환을 이끄는 새로운 전기차 모빌리티에서 안전 관련 분야는 아직 ‘산 넘고 강 건너’야 하는 힘겹게 정진해야 할 길도 멀고, 또 보강과 보완돼야 할 점이 많은 ‘리튬이온 배터리 셀’의 안전 부분 개선을 비롯한 전기차 가격 40% 비중을 차지하는 ‘리튬이온 배터리’ 가격 인하 등의 선제적 해결만이 국제 경쟁력 석권하는 핵심 고지를 거머쥘 수 있습니다.
Q : 장거리 주행과 고성능 전기차에서 전력을 높이는 직렬식 셀 수량 추가는 전력손실도 줄이고, 출력을 키우지만 다량의 배터리 셀 적재 기반이 뿜어내는 가스상 물질이 화재 진압을 더 어렵게 한다면서요?
네. 직렬 셀 연결로 형성된 고전압은 리튬이온 밀도를 높인 만큼 화재 시 폭발 방지 차원에서 방출시키는 자폭 가스상 물질 방출량을 키우기 때문에 8시간 이상 물을 뿌리는 진화나 가스상 물질이 다 소진될 때 까지 거대한 수조에 담가 열을 식혀서 ‘열 폭주 현상’ 비화를 차단해야 하는데요.
리튬의 액체 전해질은 심각한 충격이나 압력 등에 의한 분리막 파손을 비롯한 여러 가지 심각한 열적 특성 반응을 나타내지만 전기차 관련 안전분야는 무려 11년 가까이 무관심에 가려지면서 인명 보호 대응 시점을 놓친 실수가 많았죠.
때문에 지금이라도 이용자 대상의 안전 운행 홍보와 교육 등을 위시한 정확한 대응 방법과 행동 지침을 담은 매뉴얼 제작·배포 등에 솔선하는 기반 구축을 만회의 기회로 삼아야 할 것입니다.  
Q : 700V 상당의 고전압으로 운행되는 전기차일수록 운전자 안전수칙 매뉴얼은 물론 견인이나 정비·폐차·소방진화 때도 감전방지용 절연보호장구가 필요한데 잘 준비돼 있을까요? 
네. 전기차를 다루는 전문가에 의하면 모델별로 다르지만 가장 우선해야 할 안전 수칙은 메인 전원 플러그를 뽑고, 700V 상당의 고전압 감전 방지를 위한 절연 처리된 ‘작업복’을 비롯한 ‘장갑’ ‘앞치마’ ‘고글’ ‘신발’은 필수적으로  착용해야 한다고 강조했는데요.
이런 위험 때문에 배터리와 전원선을 연결하고 있는 전원 플러그부터 빼야하는 데 차종마다 설계도 다르고 하체에는 고압선과 쿨링시스템이 지나다 보니 조심해야 합니다.
구난 기사들이 사고 난 전기차로부터 인명을 구하고 이동 조치할 때도 이 점을 중시해야 하고, 또 현장 소방관들도 마찬가지지만 현대와 기아차는 보닛을 열면 메인 플러그를 확인할 수 있는데 반해 외국차들은 보닛을 열어도 보이는 게 거의 없습니다.
한마디로 고장이 나면 정비소 입고만이 해결할 수 있다는 거네요?
네. 심지어 개·폐 라인까지 전자화 돼 있기 때문에 폐차장에서도 12V 외부전력 주입 해봐서 작동이 돼야만 열 수 있는 보닛 오픈 맹점도 있습니다. 
따라서 전기차를 이용하는 운전자에게도 응급조치와 안전 이용을 위한 특별한 매뉴얼 숙지는 아주 중요하기 때문에 최소한 내 차의 취약점과 피해야 하는 중요 사항을 담은 ‘소형 USB’ ‘영상 매뉴얼’을 비치·출고해야 합니다.
Q : 운전중 접하는 험프·과속방지턱, 보도와 도로 연결용 높은 이음새도 하복부에 위치한 셀 케이싱에 직접적 충격을 주지만 불법과속방지턱은 더 클 것 같아요?   
먼저, 전기차 급소인 하복부가 타이어보다 약간 높지만 험프와 돌출된 바닥은 물론 경계석과 부딪칠 가능성이 높기 때문에 보도와 도로를 연결한 편차 큰 연석도 배터리 셀 케이싱을 공략하고, 또 속도 제어를 위해 도로법상 도로부속물로 설치되는 과속방지턱 높이도 위험구간입니다.  
국토교통부 표준규격 설치 높이는 10cm, 설치 길이 3.6m로 지정했지만 콘크리트 구조물인 경우는 이보다 높고 폭까지 좁아서 뾰족해진 마찰 면은 속도를 낮춰도 하체에 주는 충격량을 상대적으로 크게 하는 만큼, 바닥 전체에 배터리 셀을 품고 있는 전기차가 받는 충격 위험은 상대적으로 크다는 걸 잊으면 안되겠습니다.
Q : 1,000℃이상 치솟는 열 폭주 현상은 인명 탈출에 필요한 ‘골든타임’을 초월할 정도기 때문에 전 세계가 소방청 중심으로 갖가지 실험 기반으로 진압 방법을 찾고, 전기차 업체들도 화재 원인 규명과 해법 찾기에 골몰하고 있다면서요?
현대차그룹은 특수 소화 기능을 가진 원자재를 셀 속에 주입하는 등 다양한 시험을 하고 있어, 머지않아 골든타임을 크게 늘리거나 초기진화에 희망을 주고 있고요.
소방청도 전기차와 수소전기차 구난·구조 매뉴얼 보강을 준비하고 있지만 현재로서는 불타는 전기차를 수조에 담그거나 단단한 배터리 모듈 외부를 뚫고 물을 넣는 등 다량의 물을 투입하는 게 최선입니다.  
지난 2020년 12월 국립소방연구원의 전기차 배터리 화재 진압에서 배터리 셀 투입자체가 불가하고, 온도 낮추는 효과 없는 ABC 소화기 약재 진압이 불가능하다는 결과를 토출했는데요.
케이싱도 없고, 연결된 셀 수가 100분에 1인 6개인데도 소화기 진화가 무용지물이라면 많은 양의 물이 필요했겠네요?맞습니다. 배터리 온도를 1시간 정도 올리자 표면이 부풀면서 하얀 가스가 피어오르더니 이내 형성된 불기둥에 일반 소화기를 집중포화 했는데도 꺼지는가 싶던 불길은 15초 만에 다시 살아나 폭발했고, 2차와 3차 화염을 향해 소화기를 계속 뿌려봐도 소용이 없었습니다.
리튬이온 배터리 안에서 급격한 열전달과 급상승상시키는 '열폭주'현상을 저지할 수 없기 때문에 오히려 물 사용이 그나마 배터리 형체를 분간하는 선을 유지했습니다.케이싱으로 밀폐된 전기차 배터리 셀은 6백 개 이상인데 단품 배터리 6개에 불을 붙인 실험에서도 상당한 양의 물이 필요했던 만큼 해외에서 사용 중인 불 난 전기차를 수조에 빠뜨리는 진화는 최선이지만 물 사용이 많을 수밖에 없습니다.

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