올해 기록적인 폭염이 혹시 최근 연쇄적인 전기차 화재와 관련이 있는 게 아니냐의 의문을 던지는 시민들이 많아지고 있다.

정부와 소방당국이 지상에 전기차 충전소를 설치할 것을 권고하는 가운데, 인천 청라 등 지하주차장 전기차 배터리 화재사고에 대해 ‘폭염에 무방비 상태인 지상주차장은 안전한가’라는 합리적인 의심을 할 수가 있다.

이에 전문가들은 전기차는 내연기관과 달리 전기차는 냉각팬에 의해 30초내 찬 바람을 공급하는 구조라서 폭염과 배터리 화재와는 크게 연관관계가 없다고 말한다. 단, 장기간 햇볕에 노출되면 배터리 수명이 짧아질 수 있기 때문에 폭염이 예보된 상황에서는 햇볕을 피해 그늘이나 실내에 주차를 하는 것을 추천했다.

전기차에 사용되는 리튬 이온 배터리는 온도에 민감한 것은 사실이다. 배터리 내 화학 반응은 온도 상승에 따라 가속화될 수 있으며, 극단적인 고온 환경에서는 배터리 내부의 전해질이 불안정하게 될 가능성은 있다.

또한 리튬 이온 배터리에 열이 축적되면 ‘열폭주 현상’이 발생하는데, 이는 배터리 셀 내부에서 열이 계속해서 증가하면서 셀 내부의 압력이 높아져 결국 셀 내부의 구성 물질이 분해되면서 발화의 위험을 높이는 요소가 될 수 있다.

하지만 ‘열폭주’로 인한 화재 원인은 배터리 자체의 결함이나 과충전, 외부 충격, 배터리 관리 시스템인 BMS (BatteryManagement System) 한계도 포함된다.

●전기차 화재 주요원인 배터리셀 불량·외부충격... 셀벨런싱 체크 필수

한국교통안전공단 자동차안전연구원이 공개한 2020년부터 최근 4년간 발생한 전기차 화재 원인 중 전체 94건 중 51건(54.3%)은 고전압 배터리에서 발생한 것으로 나타났다. 27건(28%)은 커넥터와 운전선 열선 등 차량 기타 부품에서 불이 났고, 나머지 16건(17%)은 휴대용 충전기나 블랙박스 보조배터리 같은 차량 엑세서리에서 화재가 발생한 경우였다.

국토부에 따르면, 최고 100℃의 열화속에서도 배터리 손상이 없는지 반드시 체크하고, 배터리를 영상 60℃에서 6시간, 영하 40℃에서 6시간 총 5번씩 측정, 급격한 온도변화에도 정상 작동하는 지를 확인하는 절차를 거친다고 밝혔다.

화재시험챔버에서는 최고 1100℃의 불길에 배터리를 노출시켜 연소 후 3시간 동안 화재가 없어야 안전성을 인정 받는다. 실제 전기차에 불이 나면 배터리 온도가 수초 내 1000℃ 이상 치솟는 열폭주 현상이 일어날 수 있기 때문이다.

최근 서울대학교는 임종우 화학부 교수팀이 김원배 포스텍 화학공학과 교수팀, 삼성SDI 연구팀과 공동으로 급격히 온도가 치솟는 ‘전기차 배터리의 열폭주 반응 메커니즘’을 규명하는 데 성공했다.

국내 이차전지 업체들이 가장 많이 사용하는 ‘하이니켈 양극재’는 용량이 크지만, 열 안정성이 낮아 열폭주에 취약한 것으로 알려져 이번 연구팀의 메커니즘 규명은 기술적인 측면에서 전기차 배터리 폭발 원인 해결의 실마리를 제공할 수도 있다.

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허정철 자동차튜닝협회 사무총장은 “100% 완충 기준으로 월 1회 셀밸런싱(셀전압 편차를 안정적인 충전상태 유지)을 권하고 있지만 시간이나 비용 문제로 이를 간과하는 경향이 있다”며 “셀에 문제가 발생한 상태에서 BMS에서 경고메시지를 보내주지 않으면 셀밸런싱에 문제가 발생하게 되고 과충전으로 인해 화재가 발생할 수 있다”고 말했다.

이어 그는 “여름철 폭염이 배터리 폭발과 직접적인 상관관계는 없다”며 “최근 서울대 등 연구팀이 규명한 ‘열폭주 현상 억제 기술’은 현장에 바로 적용 가능한 기술인데 비용 문제나 대량 양산하는데 시간이 오래 걸려 장기적인 관점에서 접근해야 한다”라고 덧붙였다.

김필수 대림대 자동차학과 교수 “하루 평균 12건의 화재가 발생하는 내연기관 차량은 40~50분이면 불을 끄지만, 전기차는 ‘열폭주’로 진압이 어렵고 골든타임이 짧아 운전자들에게 공포감을 주고 있다”며 “정부와 업체는 셀 제조사 공개로 책임을 떠넘기기보다는 폐쇄 공간에서의 주차와 충전에 대한 문제를 해소시킬 수 있는, ‘전기차 포비아’를 극복하는 데 초점을 맞춰야 한다”고 강조했다.