전기차 화재: 원인과 대책 분석

1. 요약

• 최근 전기차의 보급 증가에 따라 화재 발생 건수 또한 급증하고 있습니다. 이 리포트는 전기차 화재의 주요 원인으로 여겨지는 배터리의 '열폭주' 현상과 화재 진압의 현재 기술적 한계에 대해 중점적으로 분석합니다. 열폭주는 배터리가 과열되어 주변 배터리로 열이 이동하며 전기차 화재를 촉발하는 현상으로, 배터리 충전 상태에 따라 발생 시간이 달라집니다. 이로 인해 전기차 화재는 일반적인 화재보다 더 빠르게 확산될 수 있습니다. 현재 가장 효과적인 진화 방법으로는 '이동식 소화 수조'가 사용되고 있지만, 적용 및 설치의 제약이 있어 더욱 효율적이고 보편적인 화재 진압 방법이 필요합니다. 전기차 소유자와 관련 산업은 이러한 위험에 대처해야 하며, 제조업체는 더 나은 안전성을 위한 기술적 개선이 필요합니다.

2. 전기차 화재 발생 현황

• 2-1. 전기차 보유량 증가에 따른 화재 발생률 상승

• 전기차의 보급은 국가의 정책적 지원에 힘입어 지속적으로 증가하고 있습니다. 2024년 상반기 기준으로 누적 전기차 등록대수는 60만 대를 넘어섰습니다. 이에 따라 화재 발생 건수 또한 급증하는 추세입니다. 소방청의 자료에 따르면, 2018년부터 2023년까지 발생한 전기차 화재는 총 160건에 달하며, 특히 매년 화재 발생 건수가 상승하고 있습니다. 구체적으로 살펴보면, - 2018년: 3건 - 2019년: 7건 - 2020년: 11건 - 2021년: 24건 - 2022년: 43건 - 2023년: 72건 올해 2024년에는 5월까지 27건의 화재가 발생하며, 이로 인해 2명의 사상자가 발생하는 등 심각한 상황이 연출되었습니다. 전기차 화재는 현대차, 기아, 폭스바겐, 테슬라와 같은 대중 브랜드뿐만 아니라 벤츠, BMW와 같은 프리미엄 브랜드에서도 발생하고 있어 모든 제조사에 적용되는 공통된 문제입니다.

• 2-2. 2017년부터 2023년까지 연도별 화재 건수 추이

• 연도별 전기차 화재 건수 추이는 다음과 같이 나타납니다. - 2017년: 1건 - 2018년: 2건 - 2019년: 3건 - 2020년: 11건 - 2021년: 24건 - 2022년: 44건 - 2023년: 72건 - 2024년 5월: 27건 국립소방연구원은 화재 건수가 증가하고 있는 현상을 지속적으로 모니터링하고 있으며, 전기차 화재의 주요 원인으로 열폭주 현상을 지목하고 있습니다. 특히, 배터리가 과열되어 주변 배터리로 열이 전이되는 열폭주 현상은 이른 시일 내에 파악되어야 하는 중대한 이슈입니다. 충전 상태에 따라 열폭주가 빠르게 전이되는 현실은 대규모 화재로 이어질 위험을 내포하고 있습니다. 예를 들어, 완전히 충전된 배터리의 경우 열폭주가 전체 배터리로 전이되는 데 7분 50초가 걸리며, 충전율이 낮을 경우에는 전이 시간이 길어질 수 있습니다.

3. 전기차 화재의 주요 특징

• 3-1. "열폭주" 현상과 그 위험성

• 전기차 화재의 주요 원인 중 하나는 배터리의 '열폭주' 현상으로, 이로 인해 불이 삽시간에 확대될 위험이 있습니다. 열폭주란 배터리가 과열된 후, 주변 배터리로 열을 전이하고 급속히 연쇄 폭발이 일어나는 현상을 의미합니다. 연구 결과에 따르면, 배터리 충전 상태가 50%일 때 열폭주가 발생한 외부 배터리에서 전체 배터리로 전이되는 시간은 32분이 소요되지만, 100% 충전된 상태에서는 7분 50초로 급격히 감소합니다. 충돌 사고 시에도 이 현상이 발생하며, 충전율이 낮을수록 전이 시간이 지연됩니다. 실험에 따르면 전기차 한 대에 불이 나 열폭주가 발생하면 옆 차량까지 불이 옮겨지는 데에는 1분 15초, 그 다음 차량으로 추가로 45초가 걸리는 것으로 나타났습니다. 이로 인해 전기차 화재는 더 큰 피해로 이어질 수 있습니다.

• 3-2. 배터리 충전 상태에 따른 화재 확산 속도

• 전기차의 배터리 충전 상태는 화재 확산 속도에 중요한 영향을 미칩니다. 소방연구원의 연구에 따르면, 배터리 충전율이 각각 50%와 100%일 때 배터리의 열폭주가 각각 32분과 7분 50초에 발생하며, 이는 화재 진압에 있어 매우 중요한 요소로 작용합니다. 또한, 연구 결과, 배터리 충전율이 20% 이하로 낮아질 경우 화재가 저절로 꺼질 가능성도 있음을 알 수 있습니다. 따라서, 화재 발생 시 배터리의 충전 상태를 고려한 신속한 대처가 필수적입니다. 그러나 현재의 진화 장비로는 이러한 상황에 적합하지 않은 경우가 많아, 더욱 효율적인 진화 장비의 개발이 요구됩니다.

4. 화재 진압의 기술적 도전과 한계

• 4-1. 이동식 소화 수조 등의 현재 기술적 대응 방법

• 전기차 화재 발생 시 현재 가장 효과적인 진압 방법은 '이동식 소화 수조법'입니다. 이 방법은 화재가 발생한 전기차 주변에 수조를 전개하고 물을 방수하여 완전히 침수시키는 방식으로, 배터리를 식히는 데 도움이 됩니다. 그러나 이 방법은 모든 현장에서 쉽게 적용할 수 없고, 리튬 배터리의 화학 반응 때문에 물과의 접촉 시 격렬한 반응이 일어나 고온을 초래할 수 있다는 한계가 있습니다. 현재 전기차에 대해 배터리 화재를 원천적으로 차단하거나 빠르게 진압할 수 있는 기술은 여전히 부족한 상태입니다.

• 4-2. 기존 진화 장비의 비효율성과 한계점

• 현재 많이 사용되는 분말 소화기와 질식소화덮개는 전기차 화재에 대해 효과적이지 않습니다. 분말 소화기는 열폭주가 발생한 배터리에 침투할 수 없으며, 질식소화덮개는 차량 내부에서 발생하는 산소와 가스를 차단하기에는 한계가 있습니다. 따라서 현재로서는 이동식 소화 수조가 가장 효과적인 방법으로 꼽히지만, 초기 진화에 사용하기에는 시간이 걸린다는 단점이 존재합니다. 2018년부터 2023년까지 소방청에 따르면, 전체 전기차 화재 건수는 160건에 이르며, 이로 인해 전기차 화재에 대한 공부와 안전 대책 마련의 필요성이 더욱 부각되고 있습니다.

5. 안전성 개선의 필요성과 도전과제

• 5-1. 배터리 및 전기차의 제조상의 기술적 한계

• 전기차는 최근 몇 년간 보급이 급증하게 되었고, 이에 따른 화재 발생 건수도 함께 증가하고 있습니다. 소방청에 따르면 2018년부터 2023년까지 전기차 화재 건수는 총 160건에 달하며, 특히 2023년에는 72건의 화재가 발생했습니다. 이는 매년 늘어나는 전기차의 등록대수와 연관이 있으며, 2024년 상반기에는 누적 등록대수가 60만대를 넘었습니다. 전기차 화재의 주요 원인은 배터리의 '열폭주' 현상으로, 이 현상은 배터리가 과열되어 주변 배터리로 열이 전이되며 급속히 연쇄 폭발하는 것을 말합니다. 충전 상태에 따라 열폭주가 전이되는 시간은 상이합니다. 예를 들어, 배터리가 100% 충전된 상태에서는 열폭주가 전체로 전이되는 데 7분 50초가 걸리는 반면, 50% 충전된 상태에서는 32분이 걸립니다. 이로 인해 전기차 화재 발생 시 신속한 진압이 매우 어려운 상황입니다. 현재 전기차 화재에 대한 진압 방법으로는 이동식 수조법 등이 사용되고 있으나, 이는 모든 현장에 적용할 수 있는 것이 아니며, 배터리의 주성분인 리튬과의 화학 반응으로 인해 격렬한 반응이 일어날 수 있습니다. 이러한 기술적 한계는 현재 전기차의 제조 및 안전성에서 큰 도전 과제가 되고 있습니다.

• 5-2. 전기차 소유자와 소비자가 직면한 위험

• 전기차 소유자는 다양한 안전 문제에 직면해 있으며, 이는 화재 발생 시 큰 피해로 이어질 수 있습니다. 전기차 화재의 경우, 일반적인 내연기관 차량과는 다르게 소화가 어려운 특성을 가지며, 대부분이 차량 내 배터리나 충전기 문제에 의해 발생합니다. 화재가 발생할 경우 대피가 우선시 되어야 하며, 소방청 또한 초기 진압을 시도할 경우 불길이 잡히지 않는다면 즉시 대피를 권장하고 있습니다. 배터리 고온으로 인한 화재는 인근 차량으로 빠르게 전이될 가능성이 높으며, 이에 따라 관계 당국은 전기차 화재에 대한 신속한 출동과 효과적인 화재 진압 방안을 마련해야 한다는 필요성을 인식하고 있습니다. 특히 최근 인천 아파트 지하 주차장에서 발생한 대규모 화재 사건은 140여 대의 차량이 피해를 입는 결과를 초래하였습니다. 이러한 위험은 전기차 보급이 증가함에 따라 더욱 더 심각해지고 있으며, 소비자와 소유자 모두가 높은 수준의 안전성을 요구하고 있습니다.

6. 결론

• 리포트의 주요 발견은 전기차 화재의 급증이 배터리 '열폭주'라는 기술적 문제에 기인함을 명확히 한 것입니다. 이는 전기차 소유자뿐만 아니라 사회 전체에 심각한 안전 문제를 야기하고 있으며, 기존의 화재 진압 장비가 비효율적이라는 점을 확인했습니다. 특히 '이동식 소화 수조' 방법은 제한적인 상황에서 활용될 수 있는 한계가 있으며, 배터리 제조업체와 완성차 업체는 혁신적인 기술 개발이 절실히 요구됩니다. 전기차 화재에 대한 대처는 사회적 관심과 정책적 지원이 필요하며, 이를 통해 향후 전기차의 안전성을 높이고 불시의 사고를 예방할 수 있을 것입니다. 미래에는 이러한 연구와 지원이 지속되어, 전기차 화재 문제가 보다 근본적으로 해결될 전망입니다. 이를 통해 화재 발생 시 신속하고 효과적으로 대응할 수 있는 실질적인 대책 마련이 이루어져야 합니다.

7. 용어집

• 7-1. 열폭주 [이슈]

• 배터리가 과열하여 주변 배터리로 열이 옮겨가면서 급속히 연쇄 폭발하는 현상을 말합니다. 온도가 1천도 이상으로 상승하며, 전기차 화재의 주요 원인으로 작용하고 있어 초기 진화가 중요합니다. 배터리 충전 상태에 따라 발생 속도가 달라집니다.

• 7-2. 이동식 소화 수조 [기술]

• 전기차 화재 진압을 위해 사용되는 방법으로, 차량을 물속에 침수시켜 배터리 온도를 낮추어 화재를 진압하는 방식입니다. 현재로서는 가장 효과적인 방법으로 인정받고 있지만 설치 시간이 소요되기 때문에 초기 진화에 한계가 있습니다.

8. 출처 문서

• "벤츠마저 기술력 없다" 내 차 아깝지만 빨리 포기해야 안 죽는다https://capress.kr/hot-click/article/77164/
• (전기차 화재 특집) 기존과 다른 화재의 특징...그래서, 앞으로의 대책은? [모터그램]http://www.sisunnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=214146
• '열폭주'하는 전기차 화재, 잘 퍼지는 이유는 이것 때문 [스프]https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1007756863