화재 위험 감지하면 작동 멈추게 설계… 화재사고율 내연기관차와 비슷 화재 발생 대처법, 차량정보 숙지 등 운전자 안전교육 필수
국내 전기차 판매량이 하이브리드 차량 판매량을 넘어섰다. 내연기관차의 시대는 저물고, 전기차가 대세로 떠오르고 있다. 그러나 전기차의 안전성에 대해서는 갑론을박이 오간다. 그 중심에 있는 게 '화재사고 위험'이다.
배터리 손상되면 불날 수 있어… 사고율은 내연차와 비슷
배터리를 구성하는 기본 단위는 ‘셀’이다. 셀이 여러 개 묶여 하나의 배터리 팩을 구성한다. 쉽게 말해 휴대전화 배터리를 수십~수백 개 연결한 게 전기차 배터리이다. 배터리 내부엔 전해액(전해질 액체) 등 가연성 물질이 포함돼 있어, 셀이 손상돼 전류가 과다하게 흐르면 불이 날 수 있다. 전기차 배터리 정비·설계업에서 10여년간 근무한 업계 관계자는 “차체가 강한 충격을 받으면 셀이 손상될 수 있다”며 “전기를 충전하다 특정 셀에 전류가 과다하게 흘러도 화재 위험이 있다”고 말했다.
셀 일부가 손상돼 과전류가 흐른대서 반드시 불이 나는 건 아니다. 업계 관계자는 “전기차에 내장된 배터리관리시스템(BMS)은 각 셀의 전압을 수십 밀리볼트(mV) 단위까지 세밀하게 측정한다”며 “셀 중 하나만 전압이 달라도 전기차 시스템이 배터리를 사용할 수 없는 상태라고 판단해 차를 세운다”고 말했다. 시스템이 정상적으로 작동한다면, 불이 날 정도로 셀이 손상되기 전에 배터리 사용이 중지된다.
셀 손상이나 충전 시 과전압을 배터리관리시스템이 제대로 잡아내지 못하면 불이 날 수 있다. 화재사고율은 내연기관차와 비슷한 수준이다. 소방청은 지난해 9월 2019년 기준 전체 차량 대수 대비 화재사고율과 전체차량 화재사고율이 약 0.02%로 비슷하다고 발표했다.
화재 발생 시 진압 까다롭고 오래 걸리는 건 사실
전기차 화재 사고가 두렵게 다가오는 건 내연기관차와 화재 발생 양상이 다르기 때문이다. 내연기관차 화재는 비교적 서서히 진행된다. 자동차 보닛에서 연기가 올라오기 시작할 때쯤 운전자가 화재 발생 위험을 느끼고 대비할 수 있다. 그러나 전기차는 내장 배터리가 손상되는 순간, 내부 온도가 순식간에 고온으로 올라가는 ‘열 폭주’ 현상이 일어난다. 불이 거세지는 속도가 빠르다 보니 탑승자가 대응하기 어렵다. 전문가가 화재를 진압하기도 어렵다. 전기차 화재를 진압하기 위해선 불이 난 배터리에 직접 물을 뿌려야 하는데, 전기차 배터리는 철판으로 감싸져 있다. 철판을 제거해야만 물을 뿌릴 수 있다. 배터리 전압이 높다 보니 소방 호스로 뿌린 물을 통해 소방관이 감전될 위험도 있다.
화재로 발생한 가스가 또다시 불을 키우기도 한다. 가스가 연료 역할을 하니 산소를 차단해도 불이 잘 꺼지지 않는다. 배터리 온도를 떨어뜨려 불이 사그라지게 유도하는 수밖에 없다.
전기차 차주 대상으로 안전교육 해야
지금 기세라면 전기차는 더 안전한 배터리가 출시되기 전에 대중화된다. 영국 회계법인 딜로이트는 전 세계 전기차 판매량이 2025년 1120만 대, 2030년 3110만 대까지 증가해 전기차 판매량이 신차 판매량의 약 32%를 차지할 것으로 전망했다. 더 안전한 배터리로는 현재 전기차 배터리에 내장된 액체 전해질을 고체 전해질로 바꾼 ‘전고체 배터리’가 언급된다. 액체보단 고체가 안정적이니 화재 위험도 줄어들 것이란 기대다. 전고체 배터리를 이용한 전기차가 10년 안에 상용화되긴 어렵다”며 “낙관적으로 봐도 전고체 배터리를 탑재한 전기차 시제품이 나오는 정도일 것
어떤 전기차·배터리도 100% 안전하진 않다. 기술 개발로 안전성을 끌어올리는 것과 별개로 철저한 대비가 필요하다. 화재가 발생해도 잘 대처할 수 있게 일반인 대상 안전교육을 실시하는 게 우선이다. 사고로 전기차 전원이 꺼지면 수동으로 문을 열고 나오는 게 그중 하나다. 대부분 전기차는 버튼을 누르면 문이 열리는 식인데, 사고로 전원이 꺼진 상태라면 이런 전자식 문이 꿈쩍하지 않는다. 이에 대부분 전기차엔 유사시에 수동으로 문을 열고 나올 수 있게 기계식 개폐 장치가 마련돼 있다.
그러나 평상시에 사용할 일이 없어 생소한 장치를 응급상황에 활용하기란 어렵다. 배터리 정비·설계업계 관계자 역시 “수동으로 여닫을 수 있는 장치가 마련돼 있다 해도 사고로 경황이 없을 땐 실제로 문을 열고 나오기 어려울 수 있다"고 말했다. 현재 한국 법은 전기차 차주의 안전교육을 의무화하고 있지 않다. 유럽 국가들이 안전교육을 받지 않은 사람은 고전압 배터리가 장착된 차량을 만지는 것조차 금지한 것과 대조적이다.
차종별로 화재 대처법 달라… 119 신고 시 전기차 여부 알리기
전기차에 불이 났다면, 소화기 등을 이용해 스스로 불을 진압하려고 시도하기보다 119에 신고하고 대피하는 게 최선이다. 전기차 배터리가 연소할 땐 가스가 발생하는데, 이 가스를 연료 삼아 불길이 더 거세지기 때문이다. 사고 차량에 섣불리 다가서는 것도 위험하다. 강석문 소방경은 “사고 상황에서 전기차에 가까이 갔다간 감전될 수 있다”며 “사고 후에도 차량 전원이 꺼지지 않았다면 차가 앞이나 뒤쪽으로 갑자기 움직일 수 있으니 차량 측면에 있는 게 안전하다”고 말했다.
119에 신고할 때 사고 차량이 전기차인지, 차종이 무엇인지 미리 알리는 일도 중요하다. 소방청에서 발간한 ’전기(동력)자동차 사고구조활동지침’에 의하면 전기차의 구조와 형태가 제조사마다 달라, 소방대원들은 출동 전 단계부터 사고 차량의 종류·특성·위험요인을 파악하고 이에 맞는 구조 계획을 수립해야 한다. 화재 차량에 대한 정보를 알리면 화재진압이 빨라질 수 있다.
테슬라 전기차 화재
최근 테슬라 전기차량에서 화재가 잇따라 발생해 논란이 되고 있다. 전문가들은 배터리에 불이 붙었을 가능성이 크다고 보고 있지만 진화까지 오래 걸려 차량이 전소되는 전기차 화재 특성상 정확한 원인 규명은 어려울 거란 전망이 나온다.
9일 오후 10시 25분경 세종시 소정면 운당리 국도 1호선을 달리던 테슬라 모델Y 차량이 중앙분리대 가드레일을 들이받은 뒤 중앙선을 넘어 신호대기 중이던 스포츠유틸리티차량(SUV)을 들이받았다. 사고 직후 테슬라 차량에 불이 붙었고 인근 시민들이 창문을 깨고 운전자를 구조했다.
소방당국은 장비 17대와 인원 50명을 투입했고 이동식 소화수조를 조립해 1시간 18분 만에 불을 껐다. 당시 구조에 참여했다는 한 시민은 인터넷 커뮤니티에 올린 글에서 “겨우 끄집어내고 나니 드라마처럼 차가 폭발했다”고 했다. 화재로 차량이 전소됐고 운전자 A 씨(36)는 다리 등에 화상을 입고 병원으로 이송돼 치료를 받고 있다.
이틀 전인 7일에는 서울 성동구 테슬라서비스센터에 주차돼 있던 모델X 차량에서 원인 불명의 화재가 발생했다. 소방당국이 장비 27대와 인원 65명을 투입하고도 화재 진화까지 2시간 50분이나 걸렸다. 불이 붙은 배터리셀이 외부 산소와 결합해 순식간에 1000도까지 계속 타는 ‘열폭주 현상’ 때문이었다. 이 때도 소방당국이 이동식 소화수조를 조립해 불을 진화했다. 다행히 인명피해는 없었지만 “지하 주차장에서 불이 붙었다면 대형 화재가 됐을 것”이란 우려가 나왔다.
전문가들은 세종시 사고의 경우 차량 충격으로 배터리에 불이 붙었을 가능성이 큰 것으로 보고 있다. 이호근 대덕대 자동차학과 교수는 “배터리팩에 가해진 외부 충격에 의한 사고로 보인다”고 했다. 성수동 화재의 경우 전기차 냉각수나 이를 제어하는 소프트웨어(SW) 결함이 원인이 됐을 것이란 분석이 나온다. 김용현 한국폴리텍대 미래자동차과 교수는 “일정 온도가 되면 냉각수가 배터리를 냉각해줘야 하는데, 컴퓨터가 적정 온도를 제어하지 못해 냉각 성능이 떨어졌을 수 있다”고 말했다.
경찰과 소방당국 역시 두 화재 모두 전기차 배터리에서 불이 시작됐을 가능성이 큰 것으로 보고 있지만 정확한 화재 원인을 밝히기는 쉽지 않을 전망이다. 김필수 대림대 자동차학과 교수는 “전기차 온도가 워낙 높아 아예 (내장재 등이) 녹아내리다보니 어떤 불량이 원인인지 제대로 나오지 않을 때가 많다“고 했다. 두 화재 모두 차량이 거의 전소되면서 배터리 제조사가 어딘지는 확인되지는 않았다. 다만 국내에서 판매되는 테슬라 차량은 파나소닉 배터리가 탑재된 것으로 알려졌다.