"전기차 화재, 열에 의한 배터리 변형이 원인...배터리 품질 높여야"

자동차기자협회, 21일 광주 김대중컨벤션센터서 심포지엄 개최

"전기차 왜 자꾸 불이 날까" 주제로 화재 원인과 대응 방안 토론

전문가들 "전기차 화재 원인, 에너지 밀도가 높은 배터리 때문"

"열폭주 제어 기술 개발 필요...BMS 강화 및 고도화 돼야 "

충전 인프라 구축 및 화재 대처 위한 전문가 집단 구성도 시급

2022 한국자동차기자협회 심포지엄. 사진=이승연 기자

"배터리에 축적된 열이 가스를 발생하고 이는 배터리 형태를 번영시켜 안정성을 떨어뜨리거나 화재의 원인...근본적으로 전기차 배터리 품질 높여야"

한국자동차기자협회(Korea Automobile Journalists Association)는 21일 광주광역시 김대중컨벤션센터 컨벤션홀 3홀에서 '전기차, 왜 자꾸 불이 날까?'를 주제로 '2022 한국자동차기자협회 심포지엄'을 개최했다.

이날 심포지엄에는 이광범 법무법인 세종 고문·박균성 국토교통부 자동차정책과 자동차안전팀장·김철수 호남대학교 미래자동차공학부 교수·송지현 한국교통안전공단 자동차안전연구원 중대사고조사처장·김용원 한국자동차산업협회 상무·이호근 대덕대학교 자동차학과 교수·최영석 한라대학교 미래모빌리티공학과 겸임 교수가 참석한 가운데, 전기차 화재의 원인과 대응책에 대해 살펴보는 시간을 가졌다.

먼저 김철수 호남대학교 미래자동차공학부 교수는 "최근 전기차 화재 사고로 일반 고객들의 염려가 크고, 언론에서도 이를 비중 있게 다루고 있다. 전기차는 전기를 이용해 구동되는 자동차인데, 무거운 차량을 움직이게 하기 위해서는 매우 높은 전압의 전기가 사용되고 많은 전기를 저장하기 위해 높은 에너지 밀도를 지닌 배터리가 필요하다. 따라서 전기차는 근본적으로 전기로 인한 화재의 위험이 존재한다"고 밝혔다.

또 "최근 전기차에 주로 탑재되고 있는 리튬이온 배터리는 과거 납산 배터리에 비해 위험도가 높아 사실상 안전성 문제로 자동차에 탑재하는 것을 꺼리는 시절도 있었으나 엔지니어들의 노력으로 안전성이 비약적으로 발전해 적용까지 하게 됐다"고 말했다.

이어 "현재 화재 사고들은 엔지니어들이 놓친 부분들이 있었고 품질관리가 안된 점 등의 원인으로 발생하고 있지만 향후 전고체 배터리를 비롯, 좀더 안전한 배터리가 개발되고 경험이 쌓이면 충분히 극복할 수 있다고 생각한다. 그렇지만 근본적으로 위험요소를 갖고 있는 만큼 엔지니어들은 더욱 세심한 노력을 기울이지 않으면 안된다"고 강조했다.

이광범 법무법인 세종 고문은 "전기차 배터리는 제조뿐만 아니라 정비, 사고, 폐차 등 다양한 분야에서 취급되는데, 현장에서는 납 배터리처럼 취급하는 경향이 있다. 국내외 사례를 살펴보면, 화재 진압 후나 충돌 후 폐차장 재발화 등의 화재 문제가 계속 발생되고 있다. 현장에서 실제 리튬이온 배터리를 다룰 수 있는 정비사, 견인 기사, 폐차장 종업원 등에 대한 소양 교육이 필요한 시점이다. 리튬이온 배터리의 정상 사용 조건이 아닌 비정상 사용 조건에서의 취급 요령 매뉴얼도 필요하며, 이를 교육할 프로그램을 만들어야 한다"고 밝혔다.

이어 "전기차 배터리의 안정성 확보를 위해 국제 기준이 제정되고 업데이트 되고 있으나 이는 정상 조건에서의 시험평가이다. 교통사고 등과 같은 비정상 조건에서의 평가는 현재 없다. 최소한의 인명 구조를 위한 골든 타임을 확보하고 피해를 최소화하기 위해 비정상 조건(열폭주, 열전이 상태)에서의 시험 평가가 필요하다. 현재 기술로 열폭주를 근본적으로 해결하기는 어려운 상황이므로 피해를 최소화할 수 있도록 열폭주를 제어하는 노력(기술 개발)이 필요하다"고 피력했다.

박균성 국토교통부 자동차정책과 자동차안전팀장은 "그동안 국내 자동차의 안전성은 세계적 수준으로 성장했으며, 친환경 정책 등에 따라 전기차가 증가('16년 1.1만대→'22년 25.8만대)하고 전동화 기술 개발에 따른 커텍티드카도 급격히 증가('15년 75.9만대→'21년 424.6만대)하고 있다. 다양한 차종이 보급되면서 차량의 결함이나 화재에 대한 소비자의 인식도 함께 바뀌고 있다"고 밝혔다.

또한 "미래차의 안전성 향상과 결함 발생 시 신속한 시정(리콜)이 요구된다. 정부는 이러한 자동차 산업의 변화와 소비자 요구에 맞춰 전기차 등 미래차의 안전 확보 및 사전 대응을 위해 안전관리 체계를 고도화하면서 전기차의 배터리 재사용, 재활용 등의 신산업 지원 기반도 마련할 계획"이라고 말했다.

박 팀장은 "이를 위해 첫째, 전기차 배터리 등 핵심 장치에 대한 안전기준을 보강하고 화재에 대응할 수 있는 배터리 관리 시스템과 화재 확산방지 기술 개발(R&D, '23～'26) 등 안전에 대한 투자도 확대한다. 둘째, 배터리 핵심 장치에 한해서 정부가 사전에 안전성을 인증하는 체계로 개편하고 인증 사항 준수 여부를 지속 관리할 계획이다. 셋째, 제작결함 조사 방식과 절차를 합리화·효율화해 신속한 조사를 통해 제작 결함을 시정토록 할 계획이다. 마지막으로, 전기차 검사 역량 강화를 위해 배터리 검사 기술과 장비 개발·보급을 추진하고, 배터리 안전·성능 검사 이력을 데이터 베이스(DB)화해 사용 후 배터리 산업을 지원할 계획"이라고 설명했다.

출처=이광범 법무법인 세종 고문 발표자료

송지현 한국교통안전공단 자동차안전연구원 중대사고조사처장은 "전기차 화재를 예방하기 위한 가장 기본은 우선 고전원 배터리 자체 품질을 높여 화재 발화 요인을 줄이는 것이 가장 좋은 방법이다. 그러나 품질 불량을 제로(0)로 하여 단 한 건도 불량이 나오지 않게 하는 것은 현실적으로 매우 어려운 부분"이라고 말했다.

이어 "전기차 화재로 인한 피해를 최소화해 안전을 확보하기 위해서는 BMS(Battery Management System) 기능을 지금보다 훨씬 더 강화하고 의무화해 안전을 확보해야 한다. 본래 목적인 배터리 관리 기능 이외에도 배터리 이상 감지 범위 및 경고 기능 확대, 화재 발생시 경보(대피·신고) 기능을 추가하고, 열폭주 전이 지연 성능(최소 시간) 등을 갖추도록 하는 한편, 이러한 안전과 관련된 기능은 꼭 의무화(법규화)가 필요하다. 더 나아가 배터리 화재(고장)시 분석에 필요한 데이터 항목을 추가하고, 저장·동기화 기능, 화재시 배터리 냉각, 비상 호출, 열폭주 전이 지연 성능에 대해서도 지속적인 평가가 필요하다"고 강조했다.

김용원 한국자동차산업협회(KAMA) 상무는 "전기차를 포함한 모든 자동차는 기본적으로 충돌시험 등 안전에 대한 확인 절차가 있고, 특히, 전기차 배터리는 단품으로도 낙하 시험 등을 실시하고 있어 안전성은 담보되어 있다고 보아야 할 것이다. 전기차 배터리 관련 화재는 배터리 내부의 음극과 양극을 분리하는 분리막이 손상되면서 순식간에 800∼1000℃ 이상 올라가는 엄청난 온도에 배터리 내부가 팽창하면서 폭발하는 것이 대부분의 사례이다. 이러한 배터리 관련 화재의 원인은 배터리 제조과정의 불량, 사용하는 과정에서의 과충전, 교통사고 등 강력한 외부 충격 등이 발생되면 화재로 이어질 수 있다"고 밝혔다.

그러면서 "전기차에 탑재된 리튬이온 팩은 여러 개의 셀로 이루어져 있어 충전/사용하는 과정에서 계속 급속 충전만 하거나 방전을 많이 시키면 각 셀 별로 불균형이 발생되어 성능이 떨어질 수 있다. 따라서 전기차를 안전하고 오래 사용하기 위해서는 배터리 충전량은 20%∼80% 사이를 유지해주고, 밸런스 있게 충전하기 위해서 한 달에 한번 정도는 완속 충전해 주는 것이 중요하다"고 설명했다.

이호근 대덕대학교 자동차학과 교수는 "전문가 입장에서는 안전성을 무작정 높이는 방법은 한계가 있다고 판단된다"며 "결국 정부는 충전 인프라 구축에 힘쓰고, 화재 발생시 대처할 수 있도록 전문가 집단을 구성해 선진적인 방안 연구에 노력해야 한다. 제작사는 충전 방식의 전환에 따른 위험률 감소 홍보에 노력해야 하고, 소비자는 다소의 불편함을 감수하더라도 공익과 환경을 위한 노력을 게을리하지 않아야 한다"고 강조했다.

최영석 한라대학교 미래모빌리티공학과 겸임 교수는 "차량 결함 및 전기차 전문가로서 조사 업무를 지원하면서 정확한 조사와 함께 명확한 정보 공개가 중요하다고 생각한다. 전기차 화재 건은 국민적 관심이 높은 사항이지만 그 원인과 체계, 그리고 조사 경험이 많지 않기 때문에 어려움이 있다"고 말했다.

이어 "향후 이러한 문제를 해결하기 위해서 현재 발생한 사고들에 대한 사례를 공유하고, 해결해야 할 과제도 함께 고민해야 할 것이다. 특히, 사고 조사와 결함 조사는 다른 영역으로 구분돼야 하는데 이를 혼재하거나 부정확한 정보로 인해 '전기차는 작은 충격에도 배터리가 폭발한다'고 각인되는 부작용이 발생하고 있다. 전기차 안전을 강화하고 관리하는 것만큼 정보의 공개와 전달도 관리되어야 할 것"이라고 피력했다.