“이 영상은 성능시험 장면입니다. 모든 배터리가 이렇다는 건 아니니 감안하고 보세요.” 전기차 배터리의 안전성을 평가하기 위해 소금물에 집어넣는 ‘액중 투입’ 시험 장면. 배터리에서는 이내 폭발음과 함께 불꽃이 튀더니 양쪽으로 화염이 치솟았다. 충격적인 건 소금물 안에서도 화염은 꺼지지 않고 계속 타올랐다는 점이다. 배터리 화재 원인 중 하나인 ‘열폭주’ 이후 이어지는 ‘열전이’ 현상이다. 전기차 화재가 빠르게 진화되지 않고 소방관들의 애를 먹이는 이유다.21일 ‘전기차, 왜 자꾸 불이 날까?’라는 주제로 광주 김대중컨벤션센터에서 열린 한국자동차기자협회 심포지엄에서 이광범 법무법인 세종 고문은 이런 영상을 공개했다. 이날 전기차 화재 사고 사례와 대응 방안을 발표한 이 고문은 “현재 열폭주 이후 열전이를 차단하는 기술은 없다”면서도 “최소한의 골든타임을 확보하기 위해 열전이를 지연하는 기술이라도 속히 개발돼야 한다”고 강조했다. 열폭주와 열전이…“신고할 땐 반드시 ‘전기차 화재’로 소방청에 따르면 지난 10년간 자동차 화재는 연간 약 5000건 정도 발생한 데 비해 전기차 화재는 본격적으로 보급되기 시작한 최근 5년간 총 45건에 그친다(박성민 국민의힘 의원실). 대부분 화재 사고는 내연기관차에서 일어나고 있다는 뜻이다. 그러나 소비자에게 더 민감하게 다가오는 이유는 ‘새로운 탈 것’에 대한 막연한 불안감 때문이라는 게 전문가들의 지적이다.송지현 한국교통안전공단 자동차안전연구원 중대사고조사처장은 “전기차의 화재 빈도는 낮지만, 파급효과가 크다”면서 “앞으로 전기차 산업이 급성장하는 만큼 안전 기준을 더 가혹하게 세우는 동시에 피해를 줄이기 위해서는 배터리관리시스템(BMS) 기능을 지금보다 더 강화해야 한다”고 주장했다. 배터리 화재의 핵심 원인으로 지목된 열폭주와 열전이 현상은 열에 취약한 내부의 특정 부분에서 최초 발화가 시작된 뒤 순식간에 온도가 1000도 이상 치솟으며(열폭주) 다른 부품으로 번지는(열전이) 현상을 뜻한다. 이 때문에 화재 이후 소방관들이 출동해도 불을 끄기 쉽지 않고, 완전히 진압됐다고 생각됐으나 며칠 뒤 차량 보관소 같은 곳에서 다시 불이 나기도 한다. 이광범 고문은 “열폭주에 따른 전기차 화재는 진압이 어렵기 때문에 신고할 때 반드시 ‘전기차 화재’라고 명시해주는 것이 중요하다”면서 “향후 배터리 안전성 시험에 열폭주 평가항목을 신설하는 등 별도의 노력이 필요한 부분”이라고 했다. 충전량은 20~80% 유지·한 달에 한 번 완속 충전 필수 차주가 평소 지켜야 할 것은 없을까. 김용원 한국자동차산업협회 상무는 “전기차를 안전하게 오래 사용하기 위해서 충전량은 20~80% 사이를 유지해줘야 한다”면서 “한 달에 한 번 정도는 완속으로 충전해주는 것이 중요하다”고 제언했다. 이는 전기차에 탑재된 리튬이온 팩이 여러 셀로 이뤄져 있어 충전하는 과정에서 급속하게 충·방전 시키면 각 셀마다 뷸균형이 발생돼 성능이 떨어지는 현상이 발생해서다. 이에 이호근 대덕대 자동차학과 교수는 “그렇다고 전기차를 마치 탱크처럼 만드는 것은 비용도 비싸고 사회 전반적인 관점에서 봤을 때 안정성이 있다고 평가할 수는 없을 것”이라면서 “마케팅, 영업, 홍보 등에서 조금 손해를 보더라도 완충 비율을 85% 내외로 낮추는 것이 필요하다. 향후 충전 인프라 보급이 폭넓게 이뤄진다면 크게 불편하지 않을 수 있다”고 강조하기도 했다. *편집자주: 전기차 시대가 다가오고 있습니다. 이제 ‘태동기’라고 할 수 있는 이 시장에는 여러 기대와 불안, 기회와 좌절이 교차합니다. 배터리 소재부터 완성차에 이르기까지 전기차 산업을 색다른 시각으로 전하는 [오경진의 전기차 오디세이]를 서울신문 온·오프라인에 연재합니다.

치열한 한중전 양상으로 치닫는 글로벌 배터리 산업을 꿰뚫는 키워드는 바로 ‘양극재’다. 중국은 ‘리튬인산철’(LFP), 한국은 ‘삼원계’(NCM, 니켈·코발트·망간) 양극재에 각각 주력하고 있다. 공고했던 ‘K배터리’의 위상이 최근 흔들리는 가운데, 이는 글로벌 양극재 사용량 추이에서도 드러난다. 26일 SNE리서치에 따르면 2019년 22.5%에 머물렀던 LFP의 글로벌 비중은 올 1분기 41.4%까지 확대됐다. 중국 내수를 중심으로 사용량을 확 늘렸기 때문이라는 게 업계의 분석이다. 여기에 더해 “LFP는 저렴하면서도 안전해 고공행진 중인 전기차의 경제성을 높여 줄 ‘구세주’”라는 평가까지 나온다. 사실일까.우선 저렴한 건 부정할 수 없는 사실이다. 코발트·니켈 등 배터리의 가격을 좌우하는 고가의 광물이 들어가지 않아서다. 통상 LFP가 삼원계보다 2배 가까이 저렴한 것으로 알려져 있다. 다만 그만큼 에너지 밀도와 출력이 떨어져 주행거리가 짧다는 게 단점이다. 무게도 삼원계 배터리보다 30% 정도 더 나간다. 그러나 그동안 ‘정설’로 받아들여진 “안전하다”는 주장에는 의문부호가 찍힌다. 양극재 내에서 열을 유발하는 니켈을 쓰지 않아 화재로부터 안전하다는 논리다. 그러나 최근 LFP 사용 비중이 압도적인 중국에서도 전기차 화재 사고가 빈번하게 일어나고 있다. SNE리서치가 최근 내놓은 ‘중국 LFP 배터리 발화 위험성 대두’라는 제목의 보고서를 보면 중국의 전기차 회사 비야디(BYD)는 지난 4월 전기 스포츠유틸리티차(SUV) ‘탕디엠’의 배터리팩 결함으로 9663대에 대해 리콜(결함시정조치)을 실시했다. 비야디 관련, 이달 들어서만 2건의 화재가 보고됐으며 앞서 2019~2021년에도 ‘당’, ‘E5’ 등의 화재 사실이 전해졌다. 업계 관계자는 “중국 정부의 통제로 알려지지 않은 것까지 합치면 실제 화재는 더 많을 것으로 추정된다”고 말했다.양극재보다는 전해액이나 음극재, 배터리 설계에 화재의 궁극적인 원인이 있다는 걸 뒷받침하는 연구 결과도 있다. 에너지 분야 저명 학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈’에 실린 논문 ‘전기차 배터리 열폭주 현상 리뷰’에 따르면 배터리의 ‘열폭주’는 전기차 화재의 주요 원인 중 하나다. 열에 취약한 특정 부분에서 최초 발화가 시작된 뒤 순식간에 온도가 치솟으며 다른 부품으로 번지는 현상이다. 핵심은 ‘처음 불이 어디서 났는지’다. 양극재는 LFP, NCM을 막론하고 음극활물질이나 전해질보다 열적 안전성이 뛰어나다. 즉 배터리 내부의 최초 발화점으로 보기 어렵다는 뜻이다. 연구진은 음극활물질 등의 표면에 생기는 피막(SEI)이 주로 문제를 일으키는 것으로 보고 있다.LFP는 재활용 과정에서도 골치를 썩인다. 우선 문제는 무게다. 삼원계보다 무거운 만큼 재처리 과정에서 별도의 물류비가 발생한다. 폐배터리팩 1만t 후처리 시 투입되는 비용 중 물류비가 차지하는 비중은 NCM이 6%, LFP는 26%나 된다. 게다가 고가의 금속이 들어가지 않는 만큼 똑같은 용량의 배터리를 재활용했을 때 회수되는 금속의 가치도 LFP가 NCM의 4분의1 수준으로 상당히 떨어진다. LG에너지솔루션의 추산에 따르면 재활용을 통한 배터리 비용 절감 효과는 NCM이 LFP보다 ㎾h당 약 4달러 이상 우위다.그래서일까. 원자재 가격이 치솟으면서 저렴한 LFP가 각광을 받고 있음에도 K배터리 3사(LG에너지솔루션·SK온·삼성SDI)의 행보는 도도하다. 국내 언론들의 “우리 기업들도 LFP 시장에 뛰어들어야 하는 것 아니냐”는 지적에도 크게 움직임이 없다. “에너지저장장치(ESS) 사업에 적용할 계획이 있다”(LG에너지솔루션), “밀도나 출력이 삼원계보다 열위고 원가 이슈가 있어 양산할지 고민해 보겠다”(SK온), “(LFP는) 낮은 에너지 밀도로 한계가 있을 것”(삼성SDI) 등의 이야기를 내놓고 있다. 한마디로 ‘못 하는 게 아니라 안 하는 것’이라는 얘기다. 업계 관계자는 “논란의 여지 없이 ‘정말’ 안전한 산업의 게임체인저 ‘전고체 배터리’ 상용화까지는 밟아야 할 단계가 많아 리튬이온 배터리의 두 양극재 경쟁은 앞으로도 계속될 전망”이라며 “소재를 막론하고 배터리라는 제품이 열과 화재에 취약할 수밖에 없는 만큼 안전성을 확보하기 위한 꾸준한 노력이 뒷받침돼야 한다”고 말했다.

LG화학이 독자 기술로 전기차 배터리의 ‘열폭주’를 지연하는 플라스틱 소재를 개발했다고 25일 밝혔다. 열폭주는 배터리 셀에 과전압과 과방전 등 다양한 스트레스가 가해지면서 열이 발생하는 현상으로, 화재의 주요 원인으로 꼽힌다. LG화학이 개발한 특수 난연 소재는 폴리페닐렌 옥사이드(PPO)계, 나일론 수지인 폴리아미드(PA)계, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)계 등으로 내열성이 뛰어나다. LG화학은 이번에 개발한 플라스틱은 온도 변화에도 형태를 유지하는 치수 안정성이 우수하다고 밝혔다. LG화학 자체 테스트 결과 섭씨 1000도 이상에서도 400초(6분 40초) 이상 열폭주에 의한 화염 전파를 방지하는 것으로 나타났다. 이는 일반 난연 플라스틱보다 성능이 45배 이상 뛰어나 세계 최고 수준으로 전해졌다. LG화학은 2009년부터 연구개발을 시작해 올해 양산 체계를 구축했다. 2023년부터 본격적으로 제품을 생산할 예정이다. 국내는 물론 미국·유럽 등에 대한 특허 출원 절차를 진행 중이다. 김스티븐 LG화학 엔지니어링소재 사업부장은 “고객의 고충 해소를 위해 10년 넘게 연구해 해결책을 찾아낸 것”이라며 “지속적인 투자를 통해 빠르게 성장하는 전기차 소재 시장을 선도하겠다”고 말했다.

중국 승강기에서 전기자전거가 폭발해 생후 5개월 아기 등 5명이 중경상을 입었다. 11일 인민망은 쓰촨성 청두시의 한 아파트 승강기에서 전기자전거 폭발 사고가 발생해 승강기에 타고 있던 주민 5명이 다쳤다고 보도했다. 10일 저녁 7시 34분쯤, 아파트 7층에서 멈춰선 승강기에 한 20대 남성이 전기자전거를 끌고 탑승했다. 승강기 안에는 저녁 식사 후 할머니 품에 안겨 산책을 나가던 생후 5개월 아기와 다른 20대 남성이 타고 있었다. 전기자전거 뒤를 따라 또다른 20대 남성이 승강기에 오른 순간, 자전거가 폭발했다.CCTV에는 문이 닫히자마자 전기자전거에서 연기가 피어오르고 단 3초 만에 폭발이 일어난 사고 당시 상황이 담겨 있다. 자욱한 연기에 더해 불꽃이 사방으로 튀면서 탑승자 식별이 불가능할 정도다. 자전거 주인이 황급히 닫히는 문을 열어보려 했지만 소용 없었다. 이 사고로 전기자전거 주인인 20대 남성과 생후 5개월 아기, 50대 할머니 등 5명이 병원으로 옮겨졌다. 특히 아기는 중화상으로 상급병원인 쓰촨대학화시병원에서 치료를 받고 있다. 인민망은 사고 10시간이 지나도록 현장 주변에 플라스틱 탄 냄새가 진동을 하고 있으며, 해당 승강기는 운행이 중단된 상태라고 전했다. 청두시 소방당국과 공안은 전기자전거 배터리에서 화재가 시작된 것으로 보고, 정확한 사고 경위를 조사하고 있다. 사고가 난 아파트 관리소 측은 주차공간이 부족해 할 수 없이 전기자전거를 집에 보관하다 일어난 사고라는 주민 지적에, 전기자전거 등 비동력차량 주차공간을 넓히겠다는 계획을 밝혔다.전기자전거는 물론 킥보드나 전기차에 쓰이는 리튬이온 배터리는 고온과 과충전, 외부충격에 취약하다. 고온, 외부충격에 노출되거나 과충전시 열폭주와 함께 화재나 폭발이 발생할 수 있다. 과열로 안전장치인 분리막이 파괴되면서 가연성 가스가 배출돼 큰 사고로 이어질 수 있다. 특히 밀폐된 공간에서의 위험성은 지속적으로 제기됐다. 지난 3월 대구의 한 아파트에서는 집 안에서 충전 중이던 전기자전거 배터리에서 불이 번지면서 2000여만 원의 재산 피해가 발생했다. 2019년 미국의 마이크로모빌리티 업체 ‘리프트’는 잇단 전기자전거 배터리 발화 사건으로 서비스를 중단했다가 약 5개월 만에 사업을 재개한 바 있다. 전문가들은 고용량 전기 배터리가 들어가는 제품이 일상 곳곳에서 쓰이는 만큼, 화기나 외부충격에 주의해야 한다고 강조했다.　 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

운전자 없이 ‘자율주행’(오토파일럿) 모드로 운행 중이었던 테슬라 모델S 차량이 또 다시 인명 사고를 냈다. 로이터통신 등에 따르면 59세와 70세 두 남성이 탄 2019년형 테슬라 모델S 차량은 17일(현지시간) 미국 휴스턴 북부에서 고속주행 중 곡선도로에서 도로를 벗어나며 나무와 충돌했다. 차는 금세 화염에 휩싸였으며 타고 있던 두 명은 숨졌다. 이들 중 한 명은 차량 앞 조수석에서, 다른 한 명은 뒷좌석에서 발견됐다. 해리스 카운티 컨스터블 4구역의 신시아 우만조르 경사는 “(사고 당시) 운전석에는 아무도 없었다”고 밝혔다. 이번 사고는 ‘완전 자율주행’ 소프트웨어의 대량 출시를 앞두고 있는 상황에서 벌어져 완전자율 기능의 안전성에 의문이 제기되고 있다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 지난 1월 “완전 자율주행 소프트웨어로 막대한 수익을 기대하고 있다”고 밝혔으나 사고가 발생하면서 안전성 논란이 또 다시 불거질 전망이다. 미 언론들은 머스크 CEO가 테슬라의 반자율주행 기능을 과장하면서 많은 소비자들이 테슬라의 반자율주행 기능을 과신하도록 만들었다고 지적했다. 테슬라는 자사 반자율주행 기능을 ‘완전자율주행’(FSD·Full Self Driving)이라는 이름의 선택사양으로 판매한다. 그러나 실제로는 완전 자율주행과는 거리가 멀고 완전 자율주행을 목표로 계속해서 기술을 업데이트해준다는 뜻이다. 테슬라 차량에는 고속도로에서 스스로 앞차와의 거리를 유지하면서 달리는 오토파일럿 기능이 기본 장착돼 있는데, FSD를 추가하면 스스로 차선을 변경하는 기능까지 추가돼 한적한 직선 도로에서는 차가 스스로 달리는 것처럼 보인다. 하지만 곡선 도로나 고속 주행 등 조건에 따라 스스로 제어가 안될 수 있는 까닭에 운전대에서 손을 놓아서는 안되는 ‘자율주행 2단계‘ 수준이다. 전기차의 화재 위험도 도마 위에 올랐다. 전기차는 한번 충돌하면 불이 날 가능성이 높다. 충돌 후 정신을 잃은 상태에서 탈출을 못해 사망하는 경우가 많다. 더욱이 배터리 열폭주 현상으로 전기차 바닥 전체에 깔린 배터리 전체에 불이 계속 옮겨붙으면서 화재를 진압하기가 쉽지 않다. 미 경찰은 “불을 끄는데 4시간이 걸렸고 3만갤런(약 11만ℓ)의 물이 필요했다”고 전했다. 테슬라의 경우 충돌 사고가 나면, 전자식 매립형 손잡이가 작동되지 않아 밖에서 구출을 위해 문을 열지 못하는 위험도 지적돼왔다. 다수 전통 완성차업체들은 매립형 손잡이를 탑재한 경우, 충돌시 이 손잡이가 튀어나오도록 설계하지만 테슬라 차량은 그렇지 않았다.전기차 배터리 안전성도 의심된다. 사고 발생 후 현장에 도착한 소방관들은 화제를 진압하는 데에만 4시간이 걸렸다. 전기차의 경우 배터리 내부에 에너지를 저장하고 있기 때문에 화재 또는 폭발 위험이 있다. 특히 이번 사고는 테슬라 관련 사고가 최근 잇따르면서 미 교통당국의 자율주행 시스템에 대한 정밀 조사가 확대되고 있는 가운데 발생했다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 지난 3월 테슬라 차량의 충돌사고 27건에 대한 조사를 개시했다고 밝혔다. 이 가운데 최소한 3건은 최근 일어난 사고다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

22일 오후 5시 13분쯤 경북 문경시 마성면 외어리 태양광 발전시설에서 불이 났다. 불은 100㎡ 규모인 발전소 전부를 태워 소방서 추산 8억여원의 재산피해를 내고 2시간 만에 꺼졌다. 경찰은 에너지저장장치(ESS)실에서 처음 불이 났다는 목격자 진술에 따라 정확한 화재 원인을 조사하고 있다. 비슷한 시간 경남 거창군 위천면 강천리 태양광발전설비에서도 불이 났다. 불은 태양광발전설비 전기저장시설 17㎡를 태워 4억여원(소방서 추산)의 재산피해를 내고 1시간 30여분 만에 진화됐다. 소방당국은 태양광발전설비는 무인으로 운영되므로 인명피해는 없었다고 전했다. 한편 산업통상자원부에 따르면 2014년부터 최근까지 태양광 시설에서 발생한 화재는 300여 건, 올해만 70건이 넘었다. 이 가운데 에너지 저장장치 등 전기 관련 설비·부품에서 비롯된 화재가 지난 5년간 전체 화재의 78%에 달하는 것으로 나타났다. 이는 태양광 발전시설에 빛 에너지를 모아두는 배터리가 충전되면 전류 증가로 인해 열이 발생하면서 급격히 배터리의 온도가 상승하는 이른바 ‘열폭주’ 현상이 발생하기 때문으로 알려졌다. 문경 김상화 기자 shkim@seoul.co.kr

델타항공 여객기 내에 실린 삼성전자의 태블릿에서 연기가 나 항공기가 회항하는 일이 벌어진 가운데 갤럭시노트7과의 연관성에 관심이 쏠리고 있다. 26일 국회 국토교통위원회 소속 더불어민주당 최인호 의원과 항공업계에 따르면 전날 미국 디트로이트에서 출발해 네덜란드 암스테르담으로 향하던 델타항공의 보잉 767-400 여객기가 기내에서 발생한 연기로 인해 영국 맨체스터로 긴급 회항했다. 해당 내용은 글로벌 항공산업 전문사이트인 ‘디 에비에이션 헤럴드’(The Aviation Herald)를 통해 알려졌다. 당시 탑승했던 승객들은 연기가 일등석 쪽에서 피어났고 이상한 냄새가 났다고 전했다. 정비팀은 기내 좌석 밑에서 삼성전자 태블릿을 발견했다. 이 기기는 발열과 함께 연기가 나는 열폭주(thermal runaway) 현상을 보였다. 해당 항공기는 맨체스터공항에 2시간 30분 동안 머물렀다가 예정된 시각보다 3시간 늦게 암스테르담에 착륙했다. ABC뉴스도 델타항공과 미국 정부 고위 관계자를 인용해 같은 내용을 보도했으며, 이 매체는 미 연방항공청(FAA)이 이번 사안을 조사 중이라고 전했다. 델타항공 관계자는 좌석 등받이를 뒤로 넘기거나 반대로 수직으로 세우는 과정에서 태플릿이 좌석 안쪽으로 떨어져 틈새에 끼인 것으로 보인다고 ABC뉴스에 설명했다. 삼성전자 측은 “이번 경우는 외부요인이 작용한 것으로 보인다”며 “갤럭시 노트7과 관계가 없으며 델타항공과 협조해 조사하고 있다”고 말했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr