전기차 배터리의 특성
가. 전기차에는 2차전지를 사용한다.
전기차에 사용되는 배터리는 리튬이온배터리이다. 한번 사용하고 버리는 것이 아닌 다시 충전하여 사용할 수 있기 때문에 2차전지라 부른다. 즉 사용 후 방전이 되면 다시 충전해서 사용할 수 있다. 리튬이온배터리는 내부 분리막 손상, 과전류 유입 등에 의해 가연성 기체가 발생한 후 착화되면서 열폭주가 시작이 되고 결국 화재로 이어진다.
나. 배터리가 서로 연결된 상태로 적재된다.
2차전지로 사용되는 리튬이온배터리 하나를 셀(Cell)이라고 표현하며 이것이 기본단위 이다. 그리고 각각의 셀들을 일정한 개수로 연결한 조립체를 모듈(Module)이라고 하고, 이 모듈을 하나의 공간에 종체적으로 집합시켜 적재한 것을 팩(Pack)이라고 한다. 마지막 단계인 팩에는 냉각시스템, BMS(Battery Management System) 등 보호시스템이 같이 장착된다. 이렇듯 하나의 전기차 바닥부분에는 셀(Cell) 단위의 배터리가 서로 연결된 채 장착된다.
전기차 배터리 화재가 잘 꺼지지 않는 이유
가. 배터리 장착 위치 특성상 물이 도달하지 못한다.
대부분의 전기차는 차량의 바닥면에 배터리를 넓고 얇게 장착한다. 그래야 실내 사람이 탈 수 있는 공간의 확보와 트렁크 등의 공간이 나올 수 있기 때문이다. 그러므로 전기차 배터리 화재시 주차장의 천장에 설치된 스프링클러가 작동된다 하더라도 차량의 바닥에 있는 배터리에는 영향을 미치지 못한다. 결국 소방대원이 바닥에 낮은 자세로 앉아서 차량의 하부에 물을 뿌려주어야 배터리 부분에 물이 도달한다.
나. 배터리 구조 특성상 내부로 물이 침투하지 못한다.
또한 리튬이온배터리 특성상 물이 내부로 스며들지 않는 구조로 되어 있어 소화수가 침투하지 못한다. 배터리는 양극, 음극, 분리막 그리고 내부에 전해액이 충전되어 있어서 새어나가지 않도록 기밀을 형성해야하는 구조이다. 새지 않는다는 것을 외부에서 들어가지도 못하게 되어 있다는 의미이다. 따라서 직접적으로 배터리에 소방호스를 통해 소화수를 뿌린다 하더라도, 배터리 외부의 온도는 식힐 수 있지만 배터리 내부의 열폭주 현상을 제어하지는 못한다.
다. 열폭주와 온도의 상승 현상이 연속적으로 전달되기 때문이다.
전기자동차의 배터리는 서로 인접하여 연결된 채 바닥에 적재된다고 했다. 즉 하나의 배터리가 문제가 발생하여 열폭주 현상과 함께 화재로 이어지면, 그 옆에 있는 배터리에 다시 영향을 미치게 된다. 인접한 배터리도 온도가 상승하고 이로 인해 가연성 가스가 분출되면서 또 다른 열폭주로 이어진다. 이렇듯 배터리의 연속된 장착 특성상 연속된 열폭주와 온도 상승이 전기차 화재를 진압하기 어렵게 만드는 원인이 된다.
라. 전기차 화재를 진압하려면 얼마나 시간이 걸릴까?
그동안 뉴스에 방송된 예를 살펴보면 전기차 화재 진압에는 상당한 시간들이 소요되고 있다는 것을 알 수 있다. 차량 자체의 화재는 금방 종료되지만 배터리팩의 화재를 완전히 진압하지 못하기 때문에 완전히 화재를 진압하기까지에는 보통 6시간 정도가 소요된다. 결국 화재진압이라는 표현보다 배터리가 모두 다 타버려야 상황이 종료된다는 표현이 더 맞을 것이다.
지하나 실내 주차장에 설치된 전기차 충전시설, 괜찮을까?
가. 지하 주차장의 특성
지하 주차장은 지상 주차장과 달리 벽과 지붕이 막혀있는 구조이다. 그러므로 열기와 연기가 외부로 충분히 배출되지 않는다. 따라서 인접된 차량에 열전도 현상과 근처의 복사열로 인해 화재가 빨리 전파된다. 그리고 연기가 가득차 감광계수가 높아져 가시거리가 현저히 낮아진다. 즉, 열기와 연기로 인해 실제 화재장소가 어디인지 파악하기도 어렵고, 설령 안다 하더라도 그곳까지 접근이 곤란하다는 것이다.
나. 전기차가 있으면 화재진압이 더 어렵다.
이러한 지하 주차장에 화재가 발생하면 스프링클러 설비가 작동하여 화세를 제어한다. 그리고 소방대원이 진입하여 차량 내부나 타이어 그리고 하부의 화염 등을 제거한다. 그런데 그 중 전기차량이 있어 화재가 6시간 동안 지속된다면 대응이 현저하게 어려워진다. 특히 전기차의 특성상 배터리가 하부에 있어 빽빽이 들어찬 차량 사이로 기어들어가 소방대원들이 방수하기도 쉽지 않다.
다. 지상일 경우에는 접근과 제어가 쉽다.
지상 주차장은 천장이 없으므로 스프링클러 설비가 설치되지 않는다. 그럼에도 지상은 화열과 연기가 상부로 배출되므로 접근이 가능하고 소화수를 활용한 화재 진압이 쉬워진다. 그 후 질식소화포의 활용을 통해 전기차량 배터리의 화재가 인근 차량으로 더 번지지 않도록 조치하기도 쉬워진다. 그 후 도착한 소방대가 수조를 활용하여 완전하게 마무리하는 방법을 택해야 하다.
라. 전기차 충전시설은 지상 또는 외부로 이전해야 한다.
지금 지하 주차장에 그리고 건물 실내의 주차장에 전기차 충전시설이 설치되어 있는 곳은 안전을 위해 모두 지상 또는 외부로 이전해야 한다. 전기차 한 대가 문제가 아니라 나머지 차량들, 진입하는 소방대원, 그리고 건물 전체가 위험해지지 않으려면 말이다. 최근 00아파트 지하 주차장 화재에서 값비싼 경험을 했지 않는가?
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끝까지 읽어 주셔서 감사 드립니다.
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