충전 중이던 전기차에 불이 난 이유

- Advertisement -

전기차에 불이 나는 일이 또 발생했습니다. 지난 14일 경북 경주 남산동의 한 주차장에서 충전 중이던 쉐보레 볼트 전기차에서 화재가 난 건데요. 차량은 형체를 알 수 없을 정도로 심하게 파손됐고 주변 비닐하우스까지 불탔죠.

NBCNEWS

잊을만하면 발생하는 전기차 화재 🚙🔥

이렇듯 충전 중이던 전기차에 화재가 발생하는 일은 잊을만하면 생깁니다. 테슬라, 현대차, 제너럴모터스(GM) 등 제조사를 가리지 않고 일어나는데요. 거론되는 사고 원인은 다양해요. 차량 설계가 잘못됐을 수도 있고, 소프트웨어 오류일 수도 있어요.

EIT RAW MATERISALS

위험한 자동차 배터리🚘🔋

(액체 전해질 리튬 이온 배터리, 자세히 보기🔍)

국립과학수사연구원은 배터리 자체의 결함 혹은 충격이 원인이라고 보고 있습니다. 주요 원인으로 의심하는 까닭은 배터리가 ‘액체 전해질 리튬 이온 배터리’기 때문이에요.

💥잠깐💥전기차 화재 원인은 아직 명확하게 밝혀진 바 없어요. 전자기기에서 발생하는 화재는 복합적인 요인으로 발생하기 때문에 원인을 하나만 꼽을 수가 없는 거죠.

전문가들은 ‘배터리’를 주요 원인으로 꼽는데, 이유는 리튬 이온 배터리의 특성상 화재가 날 가능성이 높기 때문이에요. 그저 수 많은 가능성 중 그나마 확률이 높은거죠. 특히 전기차 화재는 불이 나면 배터리가 빠른 시간 안에 완전히 타버리기 때문에 원인 파악이 쉽지 않다고 해요.

리튬 이온 배터리는 우리 손에 들린 스마트폰에도 탑재되는 부품입니다. 노트북도 이 배터리를 사용하고요. 일반적으로 사용하는 전자제품에 이 배터리가 선택되는 이유는 작고, 가볍고, 충전효율성이 매우 높아서에요. 이전에 사용됐던 ‘니켈 카드뮴 전지’와 달리 에너지를 많이 저장할 수도 있죠.

삼성SDI

잠깐! 리튬 이온 배터리 구조, 알아보기

리튬 이온 배터리는 1)음극, 2)양극, 3)전해액, 4)분리막으로 구성됩니다. 리튬 이온이 음극으로 가는 과정이 충전, 음극에서 양극으로 돌아오는 과정이 사용 중 혹은 방전이에요. 전해액은 이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체 역할을 해요. 분리막엔 리튬 이온만 오갈 수 있는 미세한 구멍이 뚫려있는데요. 양극과 음극이 접촉해 합선으로 화재가 발생할 수 있는 걸 막기 위함이죠.

화재 가능성이 높은 리튬 이온 배터리😡

구조를 보면 분리막도 있고, 안전장치가 잘 마련된 듯 합니다. 그런데 왜 리튬 이온 배터리의 화재 가능성이 높은 걸까요? 국과수 및 자동차 전문가가 추정하고 있는 충전 시 화재 원인은 두 가지입니다.

nature

1) 첫 번째는 배터리 제조 공정 과정에서 문제가 생겼을 때입니다. 어떤 문제가 생겼다는 걸까요? 제조과정에서 배터리에 불순물이 들어가 양극과 분리막 사이에 들어갔다면, 양극과 음극 사이를 분리시키고 있는 분리막이 손상됩니다. 그리고 둘이 만나면서 합선이 생기고, 엄청난 열이 발생하면서 화재가 발생할 수 있다고 합니다.

정확하게는 전해액이 끓으면서 가스가 생기고, 배터리가 팽창하면서 폭발하게 되죠. 분해된 배터리 사이에선 전해액이 흘러나오니 화재가 발생하게 되고요. 분리막이 제 역할을 못한다면 화재가 발생할 가능성이 높아지게 됩니다.

lithium battery factory

2) ‘과충전 방지 보호회로’가 고장났을 때도 화재 가능성이 높아요. 과열 및 기타 문제를 방지하기 위해 과충전시 전력 공급을 차단하는 회로인데요.

화재 가능성을 설명하기 전, 리튬 이온 배터리의 단점에 대해 잠깐 말해볼게요. 리튬 배터리는 과충전 시 폭발할 가능성이 높아요. 완충된 배터리에 계속 충전이 진행되면 배터리가 점점 뜨거워지게 되고, 전해질이 끓기 시작하다 두 극이 분해되고 분리막까지 녹게되면서 화재가 발생하는 거죠.

이를 막기 위해서 전기차에 과충전 방지 회로가 탑재돼 있습니다. 전기차엔 여러 개의 리튬 이온 배터리가 배치돼 있는데요. 회로는 완충된 배터리는 충전을 멈추고, 충전이 필요한 배터리로 전력을 분배하는 역할을 해요.

이 회로가 고장났다고 가정해볼게요. 회로가 고장나면 전력을 분해하는 작업이 제대로 되지 않아 완충 이후에도 충전이 계속되면서 배터리가 점점 뜨거워지겠죠. 그러면 전해질이 끓기 시작하다 분리막이 녹고, 화재로 이어지게 됩니다.

전기차 소유주라면

배터리 컨디션 확인은 필수🔌🚘

화재를 막기 위해선 정비업체를 주기적으로 방문해 전지 상태를 확인하는 게 중요해요. 전기차는 배터리 자체가 핵심 부품이라는 걸 잊지 말아야겠죠.

자동차 업계는 리튬 이온 배터리의 불안정성을 누구보다 잘 알고 있어요. 제품을 만드는 입장이니 이를 모를 리가 없는데요. 사고를 막기 위해 여러 방법을 개발하고 있습니다.

배터리를 특수 폴리머로 둘러싸서 안정성을 높이는 방식 혹은 완전히 새로운 배터리 개발 등이 대표적이에요. 몇년 뒤에는 화재 걱정 없는 전기차를 만나볼 수 있을까요?

테크플러스 에디터 전다운

tech-plus@naver.com​

[fv0012]

- Advertisement -

댓글

Please enter your comment!
Please enter your name here

Related Stories