한번 터지면 대형사고...끊이지 않는 배터리 화재

30일 인천국제공항 출국장에 위탁 금지물품 안내문이 게시돼 있다. [사진=연합뉴스]

부산 김해국제공항에서 발생한 에어부산 항공기 화재 원인으로 보조배터리 발화 가능성이 제기되며 배터리 화재 사고 문제가 다시 한번 도마에 올랐다. 배터리 화재는 대형 사고로 이어질 가능성이 높은 만큼 국가 차원에서 화재 예방 대책을 마련해야 한다는 지적이다.

30일 업계에 따르면 국내 전기차, 휴대전화, 노트북 등 전자기기와 전기설비에 사용되는 배터리 대부분은 화재에 취약한 리튬이온 배터리다.

리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 효율, 비교적 긴 수명으로 인해 배터리 시장에서 각광받고 있지만 화재에 매우 취약하다는 단점이 있다.

양극, 음극, 분리막, 전해액 등 네 가지 요소로 이뤄진 리튬 배터리는 양극과 음극이 접촉하지 않도록 막는 분리막이 손상되면 화재와 폭발이 일어날 수 있다.

특히 리튬은 다른 물질과 반응성이 강해 화재 발생 시 피해 규모가 더 커질 수 있다. 지난해 8월 차량 800여 대에 피해를 준 인천 청라 전기차 화재 원인으로도 리튬배터리 손상 가능성이 거론되고 있다.

통상 전기차 배터리는 수백에서 수천 개의 셀(배터리 기본단위)로 구성되는데 한 셀에 불이 나면 인접한 셀로 순식간에 불이 옮겨붙게 된다. 이 같은 배터리 열폭주 현상이 생기면 내부 온도는 순식간에 섭씨 800도까지 치솟고 불을 끄는 것 자체가 쉽지 않게 된다.

이번 에어부산 여객기 화재 원인으로 지목된 보조배터리도 크게 다르지 않다. 보조배터리는 대용량의 전력을 보관하기 위해 좁은 공간에 셀을 집중적으로 배치하는 구조다. 이에 대형 배터리셀과 달리 외부 충격과 과전류에 노출돼 작은 충격에도 발화 또는 폭발할 수 있다.

더 큰 문제는 이러한 리튬이온 배터리 화재를 잡을 대책이 없다는 것이다. 리튬이온 배터리 화재 시 열폭주 현상이 발생할 수 있어 국내외에서 유통 중인 일반 소화기로는 진압이 사실상 불가능하고 오로지 ‘물’을 사용해야 한다.

이에 리튬이온 배터리 사용 규제를 강화해야 한다는 목소리가 커지고 있다. 화재 위험성이 높은 만큼 안전 사양 등이 인증되지 않은 배터리를 유통 또는 구매할 수 없도록 사전 규제를 강화해야 한다는 것이다.

특히 항공기에 반입된 보조배터리에 따른 사고 역시 잦은 만큼 항공사에서 보조 배터리를 플라스틱 백에 담거나 배터리 겉면 단자를 테이프로 밀봉하는 등 안전 강화 대책을 내놓아야 한다는 의견도 있다.

현재 항공법상 리튬메탈배터리는 리튬 함량이 2g 이하, 리튬이온배터리는 100Wh 이하만 기내 휴대가 가능하다. 보조배터리는 위탁수하물로는 부칠 수 없다.

‘탈 리튬’ 움직임을 강화해야 한다는 지적도 나온다. 위험성이 큰 리튬 대신 안정성이 상대적으로 보장되는 전고체 전지나 대용량 에너지 저장이 가능한 차세대 나트륨 전지 등을 활용해야 한다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다.

이미 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 주요 배터리 3사는 2028년 안팎으로 전고체 배터리를 상용화할 계획을 밝힌 상태다. 이는 기존에 업계가 예상했던 상용화 시기인 2030년보다 2년 정도 앞당겨진 수준이다. 

다만 시장 경쟁력과 기술적 한계로 인해 당장 리튬이온 배터리의 빈자리를 채우긴 어려울 것으로 보인다. 배터리 업계 관계자는 “잦은 배터리 화재로 인해 안전한 배터리 기술 개발에 대한 요구가 거세지고 있다”면서도 “다만 현재까진 리튬이온 배터리를 대체할 만한 성능과 가격 경쟁력을 갖춘 배터리 개발에 성공하지 못해 당장 ‘탈 리튬’ 움직임은 쉽지 않을 것”이라고 말했다.