전기차의 아킬레스건 화재, 대응방안은 무엇일까

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“작년 전기차 판매량 1년 새 44.6% 증가”

“전기차 판매 폭증… 2030년엔 2억대 넘을 듯”

“미국 캘리포니아주, 늦어도 2035년에는 내연기관차 판매 중단”

 

바야흐로 전기차 시대가 오고 있다.

각국은 이를 위한 정책을 통해 그 시기를 점차 앞당기는 중이다.

 

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전기차가 내연기관차에 비해 훨씬

친환경적이기 때문이다.

 

이제 그 성능도 많이 좋아져

단지 환경 때문이 아니라 정숙성과 연비, 가속력 등을 보고

전기차를 고르는 사람이 생길 정도다.

 

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그러나 충전 인프라 구축, 높은 가격 등

아직까지는 갈 길이 먼 것도 사실.

 

최근엔 전기차 화재가 이슈가 되면서

그 해결책 강구에 전문가들이 머리를 감싸고 있다.

 

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대표적인 사례가 얼마 전 미국에서 일어난

테슬라 모델S 화재사고다.

 

당시 진압을 위해 동원된 소방관은 8명,

소요 시간은 7시간에 달한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

출처: monstersforsale / Flickr

 

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더 큰 문제는 화재진압에 사용된 물이 무려

10만 6천 리터나 됐다는 사실.

 

이는 일반적인 내연기관차와 비교했을 때

약 10배가 되는 어마어마한 양이다.

 

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도대체 무엇 때문에 이렇게 진압이 어려운 것일까.

 

리튬이온전지의 특성인 열폭주 때문이다.

설계 오류, 제조 결함, 과충전 등 다양한 스트레스로 인해

순식간에 내부 온도가 1천도 가량 치솟는 현상이다.

보통 양극과 음극을 나누는 분리막이 손상돼 일어 난다.

 

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문제는 이런 리튬이온전지 셀이

수십 개씩 붙어있는 구조다.

 

하나가 폭주하면 근처 셀까지 영향을 받기에

전기차 화재는 보통 전소되기 전까진 끄기 어렵다.

 

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당연히 이를 방지하기 위한 연구도 한창이다.

대표적인 것이 배터리 관리 시스템 BMS(Battery Management System)이다.

 

센서를 통해 전류, 전압, 온도 등을 파악해

배터리 충전, 방전 상태 및 잔여량 등을 조절하는 역할을 한다.

 

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또 운행 중인 전기차에서 빅데이터를 수집,

이를 분석해 화재 징후를 포착하는 연구가 있다.

 

이밖에도 전자현미경을 이용해 배터리 소재의 열 안정성을

실시간으로 분석하는 플랫폼을 구축하는 등

다양한 방법으로 안정성을 높이는 노력이 이어지고 있다.

 

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이런 연구과 함께 색다른 해결책을 강구한 시도도 있었다.

 

얼마 전 일산소방서, 한국교통안전공단 자동차안전연구원, 국립소방연구원은

전기차 화재를 진압하는 실험을 진행했다.

 

조립식 수조에 물을 채운 후,

크레인으로 전기차를 들어서 집어넣자

성공적으로 화재가 진압되는 모습이었다.

 

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다만 지금까지 제시된 이런 방법들 모두

근본적 해결책은 아니라는 의견이 많다.

 

결국 전고체 배터리 상용화만이

전기차 화재 문제를 해결할 수 있다고

많은 전문가들은 말한다.

 

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전고체 배터리는 기존에 쓰던 전해액 대신

고체로 된 전해질을 사용한다.

 

전해질 자체가 양극과 음극을 분리하는 분리막 역할을 하기에

기존 배터리에 비해 외부 충격에 강하고,

화재 가능성 역시 극도로 떨어진다.

에너지 밀도도 높아 주행거리도 월등하다.

 

 

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이에 삼성, LG, SK 등 국내 대기업은 물론

미국, 독일, 중국, 일본 등 수많은 곳에서

전고체 배터리 경쟁에 뛰어들고 있다.

 

그럼에도 배터리 출력, 가격 등 기술적인 문제가

아직 많이 남아 있는 것도 사실.

그 실질적 상용화까진 어느 정도 시간이 필요하다.

 

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진정한 전기차 시대가 오기 위해선 결국

안정성 문제 해결이 그 무엇보다 중요하다.

 

현재 수많은 연구자들이 노력하는 만큼,

조만간 화재 걱정 없는 전기차 기술이

개발되리라 기대한다.