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배터리 사용량 증가에 따른 화재 등 안전사고 증가
배터리 화재 사고 매년 늘어나…상반기만 300건↑
액침냉각·열전파 차단 등 배터리 안전성 확보 박차

국가정보관리원(이하 국정자원) 배터리 화재사태를 계기로, 최근 점차 회복국면에 있던 배터리 업계가 후폭풍에 휘둘리지 않을지 우려하는 목소리가 높아지고 있다. 실제 이번 사태로 배터리 화재시 ‘열폭주 현상’으로 인해 불길을 잡기 힘들다는 지적들이 다시 재조명되고 있는 실정이다. 이에 따라, K-배터리 업계 내부에서 화재 등 안전 리스크를 해소하기 위한 기술개발을 서둘러야 한다는 지적이 이어 지고 있다.

국정자원 대전 본원 전산실에서 무정전전원장치(UPS)용 리튬이온 배터리를 지하로 옮기는 작업을 하던 중 전원이 차단된 배터리에서 화재가 발생하면서, 빈번한 배터리 화재 가능성, 화재 진화의 어려움 등에 대한 지적이 다시 재조명 되고 있다.

범 정부 차원의 정확한 화재 원인 규명작업이 진행 중이지만, 사용 기한이 넘긴 노후화된 배터리를 적기에 교체하지 않았던 미흡한 사후 관리가 도마에 오르고 있다.

최근들어, 전기차와 재생에너지, AI(인공지능) 데이터센터 확대로 인한 배터리 사용량이 늘면서 노후화된 배터리 사용에 따른 화재 및 안전사고도 점차 증가하는 추세다. 

실제 배터리 화재 건수는 매년 증가하는 추세다. 국회 행정안전위원회 소속 박정현 더불어민주당 의원이 소방청에서 받은 자료에 따르면 배터리 화재는 지난 2021년부터 올해 6월까지 총 2439건이 발생한 것으로 나타났다. 지난 2021년 319건 △2022년 345건 △2023년 359건 △2024년 543건 △올해 1월에서 6월까지 300건에 달했다.

특히 배터리 화재가 최근 들어 더 논란이 되고 있는 것은, 배터리 화재시 한번 불이 붙으면 쉽게 끌 수 없는 ‘열폭주 현상’이 장시간 이어진다는 점 때문이다. 열폭주는 배터리 내부의 양극과 음극이 접촉해 단락과 발열이 발생하면서 시작된다. 이는 수 초만에 온도가 1000℃ 가까이 치솟으면서 화재로 이어진다.

열폭주가 일어나면 배터리 내부의 물질을 모두 태우는 완전 연소가 이뤄져야 불길이 잡힌다. 일반 소화기나 물을 붓는 행위로는 진화가 어렵고, 전용 소화기나 이동식 소화수조 등을 활용해야 하는 것으로 알려졌다.

업계에서도 배터리 화재를 사전에 방지하고, 피해확산을 최소화하기 위한 기술 개발에 한창이다. 특히 사전에 배터리 화재를 예방하고 예측하는 기술 개발에 집중하는 모습이다.

SK온은 우수한 발열 제어 성능을 앞세운 액침냉각 기술 상용화에 나서고 있다. SK온의 액침냉각은 절연성 냉각 플루이드를 배터리 팩 내부에 순환시켜 열을 효과적으로 방출하는 시스템을 구성하고 있다.

이는 냉매가 배터리 셀과 직접 접촉하기 때문에 공랭식, 수랭식 등 간접 냉각 방식보다 온도 상승을 더욱 효율적으로 억제한다. 급속충전 등 발열이 심한 상황에서 배터리 셀 온도를 일정 수준 이하로 유지하면, 열폭주 발생을 방지해 화재나 폭발 위험성을 대폭 낮출 수 있다.

삼성SDI는 폼팩터에 안전장치를 탑재해 화재 발생 위험도를 낮췄다. 삼성SDI는 각형 폼팩터에서 화재가 발생했을 때, 내부 가스를 빠르게 외부로 배출할 수 있도록 전용 배출구 ‘벤트(Vent)’ 설계를 적용했다.

또 배터리 셀에서 하나가 열폭주를 했을 때, 주변으로 피해가 확산되지 않도록 ‘No-TP’ 기술을 개발했다. 삼성SDI는 열전파 성능 예측 프로그램(TPc)을 통해 화재가 발생한 배터리 셀이 다른 셀로 옮겨붙지 않도록 최적의 구조 설계가 가능해졌다. 이를 통해 문제가 생긴 특정 셀 혹은 모듈만 교체해 배터리 사용성을 극대화하고 화재가 차량 전체, 주변 차량 및 건물로 확대되는 것을 방지했다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]