사용을 마친 리튬이온배터리도 남아 있는 전기에너지와 외부 열에 따라 화재로 이어질 수 있다는 실험 결과가 나왔다. 소방청 국립소방연구원은 11월 10일 온라인 보도자료를 통해 폐리튬이온배터리의 잔존 전압별 열적 남용 실험에서 일부 조건에서 화염을 동반한 열폭주를 확인했다고 밝혔다. 사용 종료가 곧 에너지 소멸을 뜻하지 않는다는 점이 이번 연구의 핵심이다.
잔존 전압별로 가열해 화재 특성 관찰
연구원은 수거한 원통형 18650 폐리튬이온배터리를 잔존 전압에 따라 구분했다. 외부에서 일정한 속도로 열을 가하면서 시간에 따른 온도 변화, 가스 분출과 화염 발생 여부, 열폭주 양상, 열방출률 등을 측정·관찰했다. 실제 보관시설 전체를 재현한 시험이라기보다 전압 조건에 따른 화재 특성을 비교하기 위한 실험이다.
평균 잔존 전압 3.45V 조건에서는 열폭주 없이 가스 발생과 전해액 누출이 관찰됐다. 반면 3.94V 이상 조건에서는 온도가 급격히 상승하며 화염을 동반한 열폭주가 발생했다. 이 수치는 이번에 사용한 배터리와 가열 조건에서 확인된 결과다. 모든 폐배터리에 적용되는 안전·위험 경계값으로 해석하거나, 낮은 전압이면 안전하다고 단정해서는 안 된다.
열폭주 없는 조건도 누출 발생
특히 열폭주가 발생하지 않은 조건에서도 가스와 전해액이 나온 점은 수거·보관 단계의 관리 필요성을 보여준다. 연구원은 배터리에 남은 에너지뿐 아니라 주변 열원도 함께 고려해야 한다고 설명했다. 배터리 사용을 끝낸 뒤 수거하고 보관해 재활용하는 과정까지 안전관리 범위에 포함된다는 의미다.
수거·보관·재활용 안전교육에 활용
보도자료는 2024년 1월 경기 평택의 폐배터리 재활용업체 파쇄 작업 중 화재와 2020년 4월 경북 고령 처리업체의 배터리 분리 작업 중 화재도 사례로 제시했다. 연구원은 취급시설의 화재예방에 필요한 기초자료를 확보하기 위해 잔존 전압에 따른 특성을 분석했다고 밝혔다. 이들 과거 사고와 이번 실험의 개별 조건이 같다고 확인된 것은 아니다.
국립소방연구원은 실험 영상과 연구 결과를 폐배터리 수거·보관·재활용 시설 관계자의 안전교육과 홍보자료에 활용할 계획이다. 김연상 원장은 “사용이 끝난 폐배터리라도 남아 있는 전기에너지와 외부 열에 의해 화재위험이 나타날 수 있음을 실험적으로 확인했다”고 밝혔다. 이번 발표는 실험 결과와 교육 활용 계획이며, 새로운 배출 규정이나 전압별 취급 허용 기준을 고시한 것은 아니다.
자료 제공·참고: 소방청 국립소방연구원 폐리튬이온배터리 열폭주 실험 공식 보도자료
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