"열폭주 시작되면 이미 늦어"...리튬 배터리 화재 대응 어떻게?

"열폭주 사전 감지할 대비책 필요"…이차전지 업계도 불똥 튈라 '긴장'

국내 리튬 배터리 공장에서 발생한 화재로 대규모 사상자가 발생하자, 배터리 열폭주에 경각심이 다시 커지고 있다.

리튬전지 특성상 화재가 일단 발생하면 전소될 때까지 기다려야 하기 때문에 진화가 쉽지 않아 대형 화재로 이어질 수 있다. 어제(24일) 오전 발생한 사고도 가열되면 폭발·연소하는 금속물질 리튬의 특성인 ‘열폭주’ 현상 때문이란 분석이 나오고 있다.

25일 소방당국에 따르면 경기도 화성 소재 아리셀 공장 화재는 건물 2층에 있던 리튬 배터리가 폭발하면서 발생한 것으로 추정된다. 

24일 오전 경기 화성시 서신면의 일차전지 제조 업체인 아리셀 공장에서 불이 나 소방 당국이 진화에 나섰다.(사진=뉴스1)

아리셀은 스마트 그리드(지능형 전력망) 계량기 등에 사용하는 리튬 일차전지를 제조·판매하는 업체로 알려졌다. 불이 난 공장 3동에는 리튬 배터리 완제품 3만 5천여 개가 보관 중인 것으로 파악됐다.

■ 리튬 전지 화재 원인 '열폭주' 파괴력 

리튬 배터리 열폭주 현상은 물리적 충격, 과전압, 과방전 등 전기적 충격이 원인으로 꼽힌다.

배터리는 양극·음극·분리막·전해액 등으로 구성되는데 분리막이 손상되면 양극과 음극이 접촉해 과열 현상이 발생하기 때문이다. 열폭주 현상이 일어나면 배터리 온도가 불과 몇 초 만에 400도, 몇 분 만에 1천도 이상 폭증하고 꺼진 불이 다시 살아나기도 한다. 

리튬 배터리 이미지 (사진=픽사베이)

보통 패키징된 배터리 속 리튬 일차전지는 화재 위험성이 낮다. 하지만 배터리에 손상이 가해진다거나 하면 얘기가 달라진다. 리튬은 공기와 열에 반응성이 높아, 높은 온도에 노출되거나 수증기와 접촉하면 폭발 위험이 있기 때문이다.

하지만 일차전지는 이차전지보다 상대적으로 화재 위험성이 작은 것으로 여겨져 ‘일반화학물질’로 분류돼 별도의 대응 매뉴얼이나 안전기준도 없는 상태다. 

■ "열폭주 일어나면 이미 늦어…열 감지 시스템 등 필요"

리튬 전지 화재는 물이 아닌 마른 모래와 팽창질석·팽창진주암을 사용해 차단해야 한다. 하지만 이마저도 응급처치일 뿐 완전한 진압을 보장하지 않는다. 초기 진압에 실패해 이미 불이 커진 상황에서는 사실상 화재 진압이 불가능하다.

재난관리 전문가는 대규모 피해를 막기 위해서는 화재가 일어난 후에 필요한 진화 물질을 내부에 구비하는 것보다 열폭주를 사전에 감지하는 시스템을 갖추는 것이 더 필요하다고 제언했다.

지난 24일 경기 화성시 서신면 소재 일차전지 제조 업체 공장 화재 현장에서 소방대원들이 현장 수습 및 실종자 수색을 하고 있다. (사진=뉴시스)

남기훈 창신대 소방방재공학과 교수는 "리튬 배터리 화재는 명확하게 어떤 소화 약제를 써야 하고, 어떤 방재 시스템을 갖춰야 하는지에 대한 연구가 아직 덜 된 상황"이라며 "이차전지는 상대적으로 전기차와 에너지저장장치(ESS) 관련 연구가 많이 돼서 소화시스템도 개발되고 했지만, 일차전지는 연구는 아직 부족하다"고 지적했다.

이어 "공장에 마른 모래나 팽창질석 등을 많이 구비한다 해도 그걸 뿌린다고 불이 꺼지는 것이 아니며, 열폭주는 일반적인 열감지기나 연기감지기만으로는 예방할 수 없다"며 "열 변화를 감지할 수 있는 열화상 카메라나 센서 등을 개발하고, 그 안에서 미리 열을 식힐 수 있는 소화 약제를 분출하고 연기를 배출할 수 있는 시스템 등이 개발돼야 사람이 빨리 대피할 수 있다"고 강조했다. 

■ 일차전지 화재지만, 이차전지 업계도 당혹

화재가 일어난 아리셀은 일차전지 공장으로 전기차 납품 제품을 생산하는 곳이 아니다. 일차전지는 충·방전을 반복해 여러 번 쓸 수 있는 이차전지와 달리 충전이 안 되는 대신 수명이 10년 정도 길다. 스마트미터기, 원격 검침기의 전원 등으로 주로 사용된다.

하지만 이차전지 업계도 상당수 배터리가 '리튬'이라는 금속을 사용해 전기차 화재 시 진압에 어려움이 있다는 문제를 안고 있다. 이차전지 기업들은 이번 화재에 조심스러운 반응을 보인다. 일차전지 공장서 발생한 화재지만 이차전지 화재 위험성 등이 부각될 수 있기 때문이다. 

ESS화재 (사진=경남소방본부)

실제로 정부는 이날 '배터리 산업 현장 안전점검 TF'를 만들어 현장 점검에 나서기로 했다. 이번 화재가 발생한 리튬 일차전지 제조시설뿐만 아니라, 리튬 이차전지 제조시설, 리튬 배터리 ESS 제조시설, 사용 후 배터리 보관시설 등 리튬 배터리 관련 국내 핵심 사업장들을 포함할 예정이다.

이미 주요 기업들은 사업장에서 소화약제 분출과 일정 압력에 의해 연기를 빼내는 배연장치를 별도로 설치하는 등의 조처를 하고 있다.

이차전지 업계 한 관계자는 "일차전지 공장에서 발생한 화재지만, 이차전지 배터리 공장 화재 대응 관련 문의가 늘고 있다"며 "제조시설 화재는 매우 민감한 이슈이기 때문에 법으로 정해진 수준 이상으로 화재 예방 및 대응 시스템을 갖추고 있으며, 직원들에게도 소방 안전 관련 교육을 철저하게 하고 있다"고 말했다.