소개.
안녕하세요. 오늘은 전기차 화재에 관해 자세히 알아보도록 하겠습니다. 전기자동차가 새로운 환경 친화적인 대안으로 인기를 끌면서, 관련된 화재 문제에 대한 이해와 대응이 중요해졌습니다. 아래 내용들을 통해 전기자동차 화재가 일어나는 원인은 무엇이며 뉴스에서도 많이 접했 듯 전기차 화재는 내연기관 자동차의 화재와는 다르게 초기 진압이 힘들다고 알려져 있습니다.
공식적으로 2018년 5월 울산현대공장에서 발생한 화재가 전기차의 최초 화재로 알려져 있으며 기온이 높은 여름에 발생하는 경우가 많았다고 합니다. 그렇다면 어떻게 전기차 화재 시 대응을 해야 하는지 알아보도록 하겠습니다.
전기자동차의 구성과 화재 위험성.
전기자동차는 기존의 내연기관 자동차와는 다른 구조로 되어 있습니다. 전기자동차는 배터리 팩을 주요 에너지 저장 장치로 사용하는데 이 무거운 배터리는 자동차의 아래쪽에 위치해 있습니다. 이러한 배터리 팩은 주로 리튬이온(Li-ion) 배터리를 사용합니다.
어떤 이유든 배터리에 화재가 발생하면 순식간에 850도 이상의 열을 방생하는 열폭주가 일어난다고 합니다. 그래서 이러한 배터리 팩은 잠재적으로 화재 위험성을 가지고 있습니다. 이유는 무엇일까요?
전기차 화재 원인.
충돌 및 외부 손상.
전기자동차의 배터리 팩은 차체 하부에 위치하거나, 특정 구역에 설치되어 있습니다. 따라서 교통사고나 충돌 등으로 차체가 외부 충격을 받을 경우, 배터리 팩에 손상이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 배터리 셀 사이의 단락이 발생하거나 배터리 세포가 손상되는 경우 화재의 위험이 발생합니다. 하부에 위치한 배터리에 손상이 가지 않도록 도로에서나 비포장도로에서의 하부 긁힘에 주의해야 합니다.
과열 및 과충전.
배터리 팩은 온도 관리 시스템으로 제어되며, 과열 상태를 방지하기 위해 설계되어 있습니다. 배터리 주요 성분인 양극재와 음극재를 분리하고 있는 중간 막이 손상이 가해지면 높은 전류가 흘러 문제가 생기기도 합니다. 그래서 온도 관리 시스템의 오작동이나 과열로 인해 배터리 셀 내부에서 발생하는 화학 반응이 촉진되면 화재가 발생할 수 있습니다.
수백 수천개의 배터리 셀이 연결되어 있는데 한쪽에서 과열로 인한 문제가 발생하면 연결된 셀을 통해 순식간에 배터리에 영향을 미치게 됩니다. 또한 배터리의 과충전은 화재의 원인이 될 수 있으며, 이는 보통 충전 장치의 오작동으로 인해 발생합니다.
배터리 결함.
배터리 제조 과정에서의 결함 또는 설계상의 결함으로 인해 배터리 팩 내부에서 화학 반응이 일어날 수 있습니다. 하지만 배터리는 제조과정에서의 불량율이 현저하게 떨어진다고 합니다. 이러한 결함으로 인한 화재는 드물지만 발생 가능성을 염두에 두어야 합니다.
전기차 화재 열폭주 단계.
- 특정 배터리의 열화 : 전기차 화재 최초 화재는 보통 배터리팩 내부 특정 배터리에서 발생을 합니다. 원인은 다양하게 나타날 수 있으나 제조상의 결함, 과충전, 외부 전극 간 단락, 외부충격으로 인한 배터리 손상이 이에 해당됩니다.
- 오프가스 배출 : 열호에 의한 배터리 내부 SEI(Solid Electrolyte interface)가 분해되면서 온도가 증가하고, 리튬이 전해약의 유기용매와 반응하여 가연성 탄화수소가스(오프가스)배출이 시작합니다.
- 열폭주 발생 : 1~2단계에서 발생한 열과 가연성가스에 의해 연소. 폭발이 발생하며 그 과정에서 리튬산화물 이 분해되면서 지속적으로 산소공급이 됩니다.
- 열폭주 전이 : 특정 배터리 열폭주로 발생된 열로 인해 주변 배터리 온도 상승을 가져오며 겉잡을수 없는 열폭주가 생겨납니다.
전기차 화재 예방과 대응.
전기자동차의 화재를 최소화하고 대응하기 위해선 어떤 점들을 고려해야 하는지 알아보겠습니다.
정기적인 점검과 유지보수.
전기자동차를 소유하신다면, 정기적인 점검과 유지보수를 통해 배터리와 온도 관리 시스템을 체크하는 것이 중요합니다. 제조사에서 권장하는 점검 주기를 준수하고, 특히 충돌 후에는 배터리 팩의 외부 손상 여부를 확인하는 것이 필요합니다. 충전시 평소와 다른점이 느껴진다면 바로 점검을 해야 합니다.
적절한 주행 및 충전 관리.
배터리를 최적 상태로 유지하기 위해 적절한 주행 및 충전 관리가 필요합니다. 배터리를 완전히 방전시키지 않는 것이 좋으며, 과도한 과충전을 피하는 것이 중요합니다. 충전 커넥트 연결간 물기가 있는지 확인하고 정확한 연결을 통한 충전을 해야 합니다.
또한 외부 온도가 높은 환경에서 장시간 주차하는 것을 피해야 하며 외부 주차시 직사광선을 피할수 있는 그늘에 주차를 하면 좋습니다. 배터리 과열 및 배터리 문제로 화재가 발생하는 경우가 많아 충전 관리를 정말 중요하게 생각해야 합니다.
전기자동차 화재 진압 방법.
전기자동차 화재 진압은 일반적인 내연기관 자동차 화재와는 다른 방법이 필요합니다. 전기차는 배터리를 주요 에너지원으로 사용하기 때문에 특별한 주의가 필요합니다. 이를 위해 다음과 같은 단계를 따르면 좋습니다.
주수에 의한 냉각소화.
먼저 화재가 발생하면 주변에 있는 사람들에게 화재 경보를 발생 시키고, 즉시 화재를 신고해야 합니다. 전기차 배터리 화재를 진압하는 방법으로 배터리로 전달되는 열을 차단하여 열폭주 확산을 막는 게 가장 중요해 냉각소화를 이용합니다. 배터리 화학반응에 필요한 온도를 그 이하로 낮추어 더 이상 화재로 이어지지 않게 하여야 하며 배터리는 자동차의 안쪽에 장착되어 있어 화재진압 시 오랜 시간이 걸립니다.
질식소화덮개를 이용한 질식소화.
전기차 화재는 리튬배터리에서 문제가 생겨 화재가 발생하는 경우가 많으며 차체 외부에서 밀폐된 부분의 화재 진압에 한계가 있습니다. 그래서 화재로 발생한 열을 차단 더이상의 확산을 막기위해서는 질식소화덮개를 활용하는 방법도 있습니다.
수조를 이용한 냉각소화.
전기차 배터리 위치가 아래쪽에 보호커버를 통해 막혀 있는 만큼 외부에서 쏘는 물로는 진압의 어려움이 많습니다. 그래서 초기 준비는 오래 걸려도 화재 원인인 배터리를 수조에 담궈 버리는 방법을 사용합니다. 방수판을 화재가 난 자동차 주변으로 칸막이를 만들고 그 안쪽에 물을 채워 자동차를 아예 물에 침수 시키는 방법입니다. 작업 공간 확보가 필요한 방법이지만 가장 안전하게 화재 진압을 할 수 있는 방법으로 알려져 있습니다.
전기차 화재 진압 대응 결론.
전기자동차 화재는 드물지만, 화재 발생 시 대응 방법을 알고 있으면 큰 피해를 줄일 수 있습니다. 화재 경보 및 신고, 거리 유지, 소방 차량의 도착을 기다리기, 전기차 전원 차단이 필요하며 질식소화덮개를 통해 불꽃 및 연기확산을 막기위해 이용되어야 할 방법이며 특히 지하주차장과 같이 밀폐된 장소에서의 화재는 더욱 더 큰 피해를 만들어 낼 수 있습니다.
그리고 배터리 냉각소화 방법 마지막으로 공간이 확보된다면 수조를 이용한 화재 진압입니다. 자체 문제로 인한 화재, 사고에 의한 충격으로 배터리 손상 화재등 그 원인으 다양합니다. 열폭주가 일어나 진압에 어려움이 많은 전기자동차 이지만 그래도 전기자동차 화재에 대해 이해하고 그 방법을 알고 있으면 조금은 덜 당황하며 더 큰 피해를 줄일 수 있지 않을까 싶습니다.