실제 사례와 함께 실험을 해봤더니
가. 소화수를 뿌려보자.
JTBC에서는 2020년 12월 서울 용산구에서 발생한 전기차 화재에 대해 보도했다. 해당 뉴스에서는 많은 소방대원들이 전기차를 둘러싸고 소화수를 뿌려보지만 쉽게 꺼지지 않는 모습을 보여주었다. 전기차에 대한 화재진압 작업은 거의 5시간이 걸렸다고 한다. 결국 물을 뿌려서 진압되었다기 보다는 배터리가 탈만큼 타고 이제는 탈 것이 없어서 꺼졌다고 하는 표현이 더 맞을 것 같다. 결국 외부에서 물을 뿌려서는 꺼지지 않는다는 것을 알 수 있으며, 배터리 내부로 소화수가 침투하지 않는다는 의미이다.
나. 질식 소화포로 덮어보자.
질식 소화포는 화재가 발생한 차량에 큰 소화포(천)을 덮어서 외부 공기가 통하지 않게 하는 방식이다. 질식 소화포는 돌가루, 유리섬유 등 불연성 재질로 제작되어 있다. 소방청이 질식 소화포를 덮어서 전기차 배터리 화재를 진압하려는 실험이 있었다는 것을 JTBC 방송에서 보도를 했었다. 소화포를 덮어 질식소화를 유도하였고 10분이 지났지만 화재가 진압되지 않고 엔진부 쪽의 온도가 670℃까지 오른다. 20분이 지나도 상황은 변하지 않았다. 질식용 소화포를 제거하자 다시 불길이 살아났다. 일반 자동차 화재에서는 질식 소화포가 유용한 역할을 하지만, 열폭주 현상이 발생하는 전기차 배터리 특성상 완전 소화를 달성하지는 못하였다.
다. 소화기를 사용해 보자.
소방청에서는 물로 질식용 소화포를 덮어보는 실험 외에도 소화기를 사용하는 실험을 했다. 배터리에 불을 붙이고 소화기로 화재를 진압했을 때에도 결과는 비슷했다고 한다. 충분히 진화되었다고 생각했지만 시간이 지나자 바로 불길이 되살아났다. 결국 소화기로도 전기차 배터리 화재를 진압할 수 없다는 이야기다.
어떤 방법들이 고안되고 있나?
가. 반도체 박막 기술 개발로 화재 가능성을 없애고 있다.
한국과학기술연구원에 따르면 연구팀이 리튬금속 전극 표면에 반도체 박막을 형성해 배터리 화재의 원인인 덴드라이트 형성을 원천 차단했다고 발표했다. 해당 연구팀에 따르면 전도성이 높은 반도체 소재인 풀러렌(C60)을 플라즈마에 노출시켜 리튬금속 전극과 전해질 사이에 반도체 박막을 만들어 덴트라이트가 형성되지 않게 했다. 개발된 반도체 박막은 전자는 통과시키고 리튬이온은 통과시키지 못하게 하는데, 전극 표면에서 전자와 이온이 만날 수 없기 때문에 리튬 결정이 형성되지 않는다. 그래서 덴드라이트의 형성이 원천적으로 차단될 수 있고, 화재의 위험도 없다고 밝혔다.
나. 전용 수조에서 냉각시키는 방법을 사용한다.
실험에서 알 수 있듯이 전기차 화재의 진압은 쉽지 않다. 배터리 외부에서 충격이 가해지면 분리막이 파손될 수 있는데, 이 경우 1,000℃ 넘게 온도가 오르는 열폭주 현상이 발생하면서 화재가 쉽게 진압되지 않는 것이다. 그리고 외부에서 소화수를 뿌리면 배터리의 외부를 식혀줄 수는 있지만 내부로 물이 침투할 수 없는 구조이므로 내부의 화염과 열기는 지속될 수밖에 없다.
그래서 독일과 같은 일부 국가에서는 전기차 배터리 화재를 진압하기 위한 방법으로 전용 수조를 사용하고 있다. 전기차에 화재가 발생하면 외부 차량의 화재는 소화수로 진압하고, 배터리는 외부 소화수로는 진압되지 않으니까 전용 수조에 담궈서 재발화를 방지하는 방법을 사용한다.
다. 질식 소화포 내부에 소화약제를 코팅하는 방법을 사용한다.
질식 소화포의 1세대 제품은 파이버글라스를 사용하였고 내열온도가 약 1000℃ 내외였다. 그래서 일반 자동차 화재를 진압하는데 활용성이 높았다. 그런데 하이브리드 차량 및 전기차가 생산되기 시작하면서 질식소화포 2세대 제품이 나왔는데 하이실리카를 사용하였고 내열온도가 약 2,000℃ 내외로 상승하였다. 하지만 전기차에 사용되는 배터리 화재는 산소가 희박한 상태에서도 연소가 진행되고 열폭주 온도가 1,000℃에 이르는 특성상 질식만으로는 화재를 완전히 진압하기 곤란하여 제3세대 제품이 준비되고 있다. 소화포 내부에 소화약제를 코팅하여 질식 + 부촉매 + 냉각 효과를 동시에 구현함으로써 배터리 화재를 진압하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
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