전기차 화재에 대해서

최근 전기차의 보급이 늘면서 화재 사건도 증가하고 있습니다. 이러한 화재에 대한 불안감을 해소하기 위해 전기차의 배터리 구조와 화재 원인, 내연기관 차량과의 화재 건수 비교, 그리고 예방 방안을 알아보겠습니다.

 

1. 전기차 배터리 구조

전기차 배터리는 주로 리튬이온 배터리를 사용하며, 이는 수백 개의 셀(cell)로 구성됩니다. 셀은 양극, 음극, 전해질로 이루어져 있으며, 에너지를 저장하고 방출합니다. 배터리 팩은 이러한 셀들이 모여 모듈을 이루고, 다시 여러 모듈이 하나의 배터리 팩을 구성하는 구조입니다. 각 셀은 보호 회로로 개별 관리되며, 배터리 관리 시스템(BMS)은 전압, 온도, 충전 상태 등을 모니터링하여 과충전이나 과방전으로 인한 화재를 예방합니다. BMS(Battery Management System)는 전기차 배터리의 안전성과 성능을 관리하기 위한 핵심 기술입니다. BMS는 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 등 다양한 상태를 실시간으로 모니터링하여, 과충전, 과방전, 과열 등을 방지하고 배터리의 수명을 연장합니다. 또한 셀 간의 균일한 전압을 유지하기 위해 '밸런싱' 기능을 수행하며, 필요시 배터리를 보호하기 위해 충전/방전을 중지하거나 시스템을 차단합니다. BMS는 전기차의 안전성과 효율성을 보장하는 중요한 역할을 담당합니다. 이를 통해 안전성과 효율성을 높이고 있습니다.

 

2. 전기차 화재 원인

전기차 화재는 주로 배터리 내부 단락(쇼트)이나 과충전, 충격에 의한 손상, 그리고 제조 결함에서 비롯됩니다. 배터리가 외부 충격을 받거나 내부 불량이 있을 경우, 급격한 열 폭주(thermal runaway)가 발생하여 화재로 이어질 수 있습니다.

최근 전기차 화재의 또 다른 원인으로 나타나고 있는 BMS(Battery Management System) 오류로 인한 전기차 화재는 주로 다음과 같은 원인으로 발생할 수 있습니다

• 과충전 및 과방전 방지 실패: BMS가 배터리 셀의 전압과 전류를 제대로 모니터링하지 못하면 셀이 과충전 되거나 과방전 되어 내부 온도가 급격히 상승할 수 있습니다. 이로 인해 열 폭주(thermal runaway)가 발생하여 화재로 이어질 수 있습니다.
• 온도 센서 오류: 배터리 온도를 모니터링하는 센서가 고장 나면, BMS가 과열을 감지하지 못해 배터리 팩 내부 온도가 임계치를 초과할 수 있습니다.
• 밸런싱 문제: 셀 간의 전압 불균형이 발생하면 특정 셀에 과도한 부하가 걸려 손상되고, 이로 인해 화재 위험이 증가할 수 있습니다.
• 소프트웨어 버그: BMS 소프트웨어의 오류로 인해 잘못된 데이터 처리 및 비정상적인 배터리 관리가 이루어져 위험한 상황이 발생할 수 있습니다.

3. 내연기관 차량과 전기차 화재 건수 비교

일반적으로 내연기관 차량의 화재 건수가 더 많습니다. 그러나 전기차는 화재 시 배터리로 인해 불길이 더 오래 지속되거나, 진화가 어려워 문제가 되고 있습니다. 이런 문제가 전기차 화재에 대한 우려를 키우는 요인이 되고 있습니다. 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

먼저 미국의 경우 전기차(EV)의 화재 발생률은 내연기관 차량보다 훨씬 낮습니다. 미국에서 전기차 화재는 10,000대당 2.19건의 비율로 발생하며, 이는 내연기관 차량의 화재 발생률보다 100배 낮은 수치입니다. 구체적으로, 전기차는 10만 대당 25건의 화재가 발생하는 반면, 내연기관 차량은 10만 대당 1,530건, 하이브리드 차량은 3,475건의 화재가 발생합니다. 

 

우리나라의 경우에는 어떨까요? 2023년 대한민국에서 발생한 전체 자동차 화재 건수는 4,796건이며, 이 중 전기차 화재는 72건이었습니다. 이는 1만 대당 전기차 화재 발생률이 약 1.32건으로, 내연기관 차량의 1.86건보다 낮은 수치입니다. 이는 전기차의 화재 발생률이 상대적으로 낮다는 것을 의미하지만, 앞서 말씀드린 대로 화재 시 진압이 어려워 공포를 키우고 있으며, 아파트 지하주차장에서 발생한 전기차 화재의 피해액은 개인이 감당할 수 없을 만큼 크기 때문에 더욱 이런 우려가 확산되는 것으로 보입니다.

국가화재정보시스템에 검색해 본 결과 현재 시간까지 업데이트된 결과를 바탕으로 약 1,500건의 자동차 화재가 발생하였으며, 그중 자동차 배선 302건, 엔진 249건, 브레이크 장치 199건, 배터리 116건으로 나타났습니다. 이 중 승용차에서 발생한 화재는 총 823건으로 배선 175건, 엔진 168건, 배터리 54건으로 나타났습니다. 해당 자료는 전기차와 내연기관의 구분이 명확하지 않아 국가 보도자료를 찾아보았습니다.

 

소방청 보도자료에 따르면 올해 국내 전기차 화재 발생건수는 42건으로 나타났습니다. 42건 중 발생원인을 알 수 없는 화재가 13건, 전기적 결함이 11건으로 나타났습니다. 22년 12월 기준으로 전기차 등록 대수가 34만 7,000대로 화재 발생비율은 0.01%로 내연 기관의 0.02%에 비하면 절반 수준입니다. 하지만 전기차 화재비율이 매년 증가하고 있다는 문제가 있습니다. 전기차 화재는 2020년 11건, 21년 24건, 22년 44건 23년 72건으로 전기차 증가와 함께  화재건수도 증가하고 있습니다. 전기차 수가 늘어날수록 화재건수가 증가하는 것은 당연한 것이나, 차량 만대당 화재발생 비율도 증가하고 있다는 것이 문제입니다.

4. 전기차 화재 포비아(Phobia)에 대해서

전기차 화재에 대한 과도한 두려움은 '전기차 화재 포비아'로 불립니다. 실제 통계상 화재 발생률은 내연기관 차량보다 낮지만, 배터리 화재의 특성상 진화가 어렵고, 사고 시 주목을 받기 쉽기 때문에 불안감이 큽니다. 이런 불안감은 전기차 안전 기술의 발전과 정확한 정보 제공으로 해소될 수 있습니다.

전기차는 환경과 경제적 측면에서 큰 장점을 가지고 있으며, 화재 문제 역시 점차 개선되고 있습니다. 안전한 사용법과 지속적인 기술 발전을 통해 전기차에 대한 신뢰를 높여야 할 때입니다.

 

5. 참고자료

• 국가화재정보시스템
• 소방청 보도자료

 

2차 전지에 대해 알고 싶으시면 해당 포스팅을 참고하세요.

https://bae-heeya.tistory.com/133