[가스신문 = 한상열 기자] 전기차를 비롯해 전동킥보드, 전동스쿠터, 전동골프카트, 장애인용 전동휠체어, 전동공구, 전기지게차, 무선청소기, 캠핑용 보조배터리 등에 널리 쓰이는 리튬이온배터리는 화재가 발생했을 때 진압하기 힘든 점 때문에 관련업 모두가 고심하는 문제다.

리튬이온배터리에서 화재가 발생하면 내부 온도가 순식간에 1000℃ 이상 치솟으며 불이 번지는 ‘열폭주현상’이 일어난다. 양극재와 음극재, 분리막, 전해질 등으로 구성된 배터리에 열적 또는 전기적·물리적 충격이 가해져 온도가 상승하면 분리막이 분해하면서 쇼트가 발생한다는 것이다.

이 같은 배터리의 열폭주는 일반화재와 그 양상이 크게 달라 적응성 있는 소화약제를 놓고 전문가마다 이견을 보이는 등 혼선을 빚고 있다. 일각에서는 금속화재에 사용하는 D급 소화기가 마치 리튬이온배터리 화재에 효과가 있는 것처럼 무분별하게 홍보해 주의가 필요한 상황이다. 이에 따라 소방업계에서는 하루속히 관련 기술기준을 마련해야 한다는 지적까지 내놓고 있다.

분말소화기의 경우 시야를 가리기에 사람을 향해 직접 분사하는 것이 금지돼 있으며, 특히 방사 후 청소가 어렵다는 단점이 많다. 또한 냉각기능이 없기에 냉각이 필요한 리튬이온배터리 화재에는 적응성이 없다.

일부에서는 질식소화덮개 사용이 주효하다고 주장하나 이 또한 논쟁거리가 되고 있다. 질식소화덮개를 덮으면 당장은 괜찮겠지만 리튬이온배터리에서 산소와 가연성가스가 나와 드라이아이스 같은 가스가 바닥에 체류할 수 있다는 것이다. 이때 밀도가 높아지면 폭발을 일으킬 수 있기 때문이다.

C급 비전도성 액체 약제 효과적

상황이 이러함에도 불구하고 리튬이온배터리 화재에 유효한 전용 소화약제의 개발이 늦어지는 등 뾰족한 대책을 찾지 못하고 있다. 이러한 시점에서 본지는 전기차충전소, ESS실, 데이터센터 등에서 발생할 수 있는 리튬이온배터리 화재를 가장 효과적으로 진압하는 방법은 어떤 것인지 소방 전문가의 의견을 들어 소개한다.

△ 리튬이온배터리 화재가 일반화재와 다른 점은.

- 일반화재(A급)는 외부에서 화재가 시작되어 연소물질의 표면이 타는 형태로 표면의 화재를 일반 소화약제로 어렵지 않게 진압할 수 있는 반면, 리튬이온배터리 화재는 배터리 내부에서 고온, 과충전 등의 문제로 인한 분리막이 파열되면서 양극과 음극 간의 단락을 발생시키고 이로 인해 화재가 발생하는 전기화재(C급)로 볼 수 있다. 밀봉된 형태의 외부케이스 때문에 일반 소화약제가 침투하기가 어려워, 1차로 불을 진압했다고 해도 전해질의 내부 에너지가 모두 소진될 때까지 재발화 및 화재가 지속될 수 있다.

△ D급 소화약제로 리튬이온배터리 화재를 진압할 수 있는지.

- D급 화재는 금속화재를 말하는 것으로 가연성 금속인 리튬은 D급 화재로 분류되어 D급 소화기로 진압할 수 있으나 리튬이온배터리는 금속의 형태가 아닌 전해질(리튬산화물 또는 리튬화합물 상태)의 형태이므로 전기화재(C급)로 분류된다.

또한 소화약제의 형태도 D급 소화약제는 분말의 형태로 침투력이 약해 리튬이온배터리 내부의 화재를 소화하기에는 효과가 작다고 볼 수 있다.

△ 일반 물 또는 일반 액체형 소화약제를 사용해 리튬이온배터리 화재를 진압할 수 있나.

- 전기가 통하는 일반 물 또는 일반 액체형(전도성) 소화약제를 사용하면 오히려 양극과 음극 간의 단락으로 인해 화재를 증폭시키고 배터리 내부 구조에 더 많은 손상을 입힐 수 있다. 그렇기에 A급 화재 소화약제만으로는 리튬이온배터리의 화재를 진압하기에는 적당하지 않다.

 △ 리튬이온배터리 열폭주를 진압하기 위한 가장 효과적인 방법은.

- 리튬이온배터리의 열폭주현상은 분리막의 손상으로 인해 양극과 음극 간의 단락을 발생하는 것으로서 1차로 냉각을 통해 열을 내리고, 2차로 단락을 차단하는 것이 가장 좋은 방법이다.

△리튬이온배터리 화재가 발생했을 때 C급(전기화재) 적응성 있는 비전도성 액체 약제를 사용하면 어느 정도 효과가 있나.

- 침투력과 냉각효과가 좋은 수계 약제를 사용하면 1차 냉각효과로 열을 내리고, 2차로 C급(전기화재) 적응성 있는 비전도성 액체 약제가 양극과 음극을 차단해 쇼트현상을 줄일 수 있어 화재진압 및 재발화 방지에 효과가 클 것으로 예상된다.

△ 전기차충전소, ESS실, 데이터센터 등에서의 리튬이온배터리 화재에 어떠한 소화방법이 개발돼야 한다고 보는지.

- 장기적으로는 배터리 자체의 화재위험성을 줄일 수 있는 구조의 배터리의 개발이 시급하다. 현재로는 냉각과 침투력이 높은 액체형 소화약제를 적용하되 설치 장소의 배터리 구조에 따라 적응성 있는 소화약제가 내부로 침투할 수 있는 구조의 소화설비 개발이 필요하다.

즉, 배터리제조사와 소방전문가, 소화약제제조사 등 관련 분야의 협업을 통해 배터리의 구조별·용량별 등 다양한 형태의 실험과 소화약제의 정량화가 절실하다 하겠다.