리튬 이차전지 연소 연구…"폭죽 같은 불꽃 발생"
"과충전 화재서 배터리 천공 없을 수도…조사기법 오류 줄여야"
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 현직 소방관들이 리튬 이차전지 화재 실험을 통한 특유의 연소 형태를 분석했다.
28일 대전 북부소방서에 따르면 정찬두·강순건·신홍수 소방관은 화재 사고 주요 원인 중 하나로 꼽히는 리튬이온·폴리머 배터리(이차전지)에 대해 연구했다.
소형이면서도 에너지 밀도가 높은 리튬 이차전지는 스마트폰, 전자담배, 랩톱 컴퓨터, 킥보드 등 실생활에 널리 쓰인다.
다만 과충전·과방전·충격 등의 영향을 받으면 발화 위험이 높아진다는 한계를 함께 지닌다.
이 중 과충전이나 충격에 의한 화재는 기기를 사용하면서 일어난다.
사용자가 초기 조처를 할 수 있다는 뜻이다.
과충전에 따른 화재는 그러나 사정이 다르다.
사람이 없는 상태에서 불이 시작될 수 있기 때문이다.
이런 상황에선 많은 재산 피해와 사상자가 발생할 수 있다.
실제 2016년 7월 30일과 지난해 7월 28일 대전에서는 전동킥보드와 리튬 폴리머 배터리 과충전으로 큰불이 나기도 했다.
소방관들의 문제의식도 여기에서 출발했다.
정찬두 소방위 연구팀은 배터리 과충전 화재로 연소한 상황과 외부 화염으로 탄 상황을 구분해 화재 패턴을 살폈다.
그 결과 폭발 시 뚜껑(캡)이 날아가면서 틈으로 폭죽 같은 불꽃이 분출됐다.
리튬이온전지의 경우 배터리 외형상 부분 파손이나 구멍(천공)은 없었다.
엑스레이로 내부를 촬영했더니 전극 기재 잔해와 많은 용융이 식별됐다.
외부 화염에 따른 결과는 이와 달랐다.
누출된 가스에 불이 붙으면서, 폭죽이 아닌 마치 버너의 연소 형태처럼 타올랐다.
내부 전극은 형태를 유지하고 있었고, 용융은 보이지 않았다.
정찬두 소방위 연구팀은 이에 대해 "과충전의 경우 배터리 내부 혼합가스에 먼저 불이 붙고 폭발이 발생한다면, 외부 화염 상황에선 배터리 압력상승에 따른 폭발 시점이 앞선다"고 설명했다.
과충전과 외부 화염의 화재 패턴이 명확히 구분된다는 뜻이다.
연구팀은 이 결과를 2016년 전동킥보드 화재 사례에 분석했다.
당시 배터리 캔에 구멍이 나 있었는데, 전기적 발열(과충전 등)에 의한 용흔(푹 파인 흔적)이란 감정이 나왔다.
그러나 실제론 구멍이 전기적인 요인보다는 가스 폭발의 높은 '순간 압력' 영향으로 발생했다는 게 연구팀의 분석이다.
과충전 화재에서 구멍이 발생하지 않은 실험 결과를 고려한다면, 단순히 구멍 여부로 과충전 화재 판단을 하기 곤란하다는 뜻이다.
연구팀은 "리튬 이차전지 화재 조사에서 오류를 줄일 수 있는 자료로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
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