[파이낸스데일리 정경춘기자] 지난 8월 1일 인천 청라에 있는 아파트 주차장에서 전기차인 벤츠 EQE-350승용차에서 화재가 발생했다.
전기차 화재 원인
현재 국과수에서는 화재 원인으로 지목 된 배터리팩을 정밀 조사중이다.
전기차를 소유하고 있는 운전자는 화재가 날 수 있는 원인을 잘 숙지하고 주의를 기울여야 할 시기이다.
열폭주
전기차에 사용되는 리튬이온 배터리에서 화재가 발생할 수 있는 주된 원인은 열폭주(thermal runaway)와 관련이 있다.
열폭주는 배터리가 과열되면서 발생하는 연쇄 반응을 의미한다.
이 과정에서 내부 온도가 급격히 상승하게 되며 이로 인해 배터리가 화재나 폭발로 이어질 수 있는 위험성이 커진다.
열폭주 과정은 여러 단계로 이루어져 있다.
우선, 배터리가 과충전, 과방전, 또는 물리적 손상 등의 원인으로 인해 과열되면 배터리 내부의 온도가 상승하게 되며 이때 화학 반응이 가속화된다.
이어서 리튬이온 배터리 내부의 전해질과 양극, 음극 물질 간의 반응이 불안정해지게 되고 이 과정에서 가스가 발생하면서 배터리 내부의 압력이 증가하게 된다.
온도가 특정 수준 이상으로 상승하게 되면 내부의 다른 부품들도 열에 의해 영향을 받아 더욱 높은 온도로 올라가게 된다.
이로 인해 또 다른 화학 반응이 일어나고 열이 계속 발생하는 연쇄적인 과정이 시작된다.
이러한 과정에서 발생한 가스는 배터리 셀 내부의 압력을 더욱 증가시키고 이로 인해 셀의 파손이나 폭발로 이어질 수 있는 위험이 완성된다.
내부 단락
내부 단락이 화재의 원인이 될 수 있다.
배터리 셀 내부의 분리막이 손상되거나 결함이 발생하면 양극과 음극이 접촉하게 되어 내부 단락이 발생할 수 있다.
이 경우 갑작스러운 전류의 흐름이 생기고 이로 인해 과열 및 화재가 발생할 위험이 커진다.
물리적 손상
물리적 손상도 중요한 원인 중 하나이다.
사고나 충돌로 인해 배터리가 물리적으로 손상되면 내부 단락이 생기거나 전해질이 누출될 수 있으며 이러한 상황에서도 화재가 발생할 수 있다.
제조 불량
제조 과정에서의 불량 부품이나 품질 관리 부족도 화재의 원인이 될 수 있다.
배터리의 안전성이 떨어지면 화재 발생 위험이 증가한다.
비정상적인 충전
비정상적인 충전 방식이나 고장난 충전기를 사용하면 배터리가 과충전되어 열폭주를 유발할 수 있다.
이러한 다양한 원리로 인해 리튬이온 배터리는 화재가 발생 할 수 있다.
따라서 적절한 관리와 기술적 개선이 필수적이며 배터리 관리 시스템(BMS)은 이러한 위험을 최소화하기 위해 설계되어 있다.
전기차 화재 예방 – BMS
전기차 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)은 배터리의 성능, 안전성, 수명을 최적화하기 위해 설계된 핵심 전자 시스템이다.
BMS의 주요 기능은 여러 가지로 나눌 수 있다.
우선, BMS는 배터리 상태 모니터링을 통해 개별 셀의 전압, 전체 배터리의 전류 및 온도를 실시간으로 감시한다.
이를 통해 각 셀의 상태를 정확히 파악하고 과충전, 과방전, 과열 등의 문제를 조기에 발견할 수 있다.
다음으로, BMS는 셀 밸런싱 기능을 수행한다.
배터리 팩 내의 각 셀은 성능이 다를 수 있기 때문에 BMS는 각 셀의 전압을 균형 있게 유지하여 전체 배터리의 효율성을 높이고 수명을 연장하는 역할을 한다.
안전성 관리 또한 BMS의 중요한 기능 중 하나이다.
BMS는 배터리의 전압이 안전한 범위를 초과하지 않도록 조절하며 과충전이나 과방전이 발생할 경우에는 충전을 차단하거나 경고하여 배터리의 손상을 방지한다.
또한, 배터리 온도가 안전한 범위를 넘지 않도록 감시하고 필요 시 냉각 시스템을 작동시켜 과열을 방지한다.
BMS는 데이터 기록 및 통신 기능도 갖추고 있다.
배터리의 상태 및 성능 데이터를 기록하여 사용자가 배터리의 상태를 쉽게 파악할 수 있도록 하며 이러한 데이터는 배터리의 수명 예측 및 성능 분석에 유용하다.
마지막으로, BMS는 충전 관리 기능을 통해 배터리의 전압과 온도 상태에 따라 최적의 충전 속도와 방식을 결정한다.
이를 통해 배터리의 효율성과 수명을 극대화할 수 있다.
BMS는 전기차의 배터리 성능과 안전성을 유지하기 위한 핵심 시스템으로 정확한 모니터링과 제어를 통해 배터리의 효율성을 높이고 고장이나 화재와 같은 위험을 예방하는 역할을 한다.
BMS의 정상작동 여부 확인은?
BMS가 제대로 작동하고 있는지를 확인하는 방법은 여러 가지가 있다.
진단 도구를 사용하는 방법이 있다. OBD-II 스캐너를 차량의 OBD-II 포트에 연결하면 BMS의 상태를 확인할 수 있으며 이를 통해 배터리의 전압, 온도, 충전 상태 등의 정보를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
또한, 전문 소프트웨어를 이용한 소프트웨어 모니터링도 중요한 방법이다.
제조사에서 제공하는 소프트웨어나 앱을 사용하면 BMS의 작동 상태를 확인할 수 있으며 이러한 소프트웨어는 배터리의 성능 데이터를 제공하고 문제가 발생했을 때 경고를 보내준다.
차량 대시보드에 있는 경고등 및 메시지도 BMS의 작동 상태를 확인 할 수 있는 방법 중 하나이다.
배터리 관련 경고등이 점등되면 BMS에 문제가 있을 수 있으므로 주의해야 한다.
정기적인 점검 및 서비스도 필수적이다.
전문 서비스 센터를 통해 BMS의 작동 상태를 정기적으로 점검받는 것이 중요하며 이 때 전문가가 배터리 및 BMS의 상태를 종합적으로 확인할 수 있다.
또한, 배터리의 충전 및 방전 성능을 테스트하는 방법도 있다.
이를 통해 BMS가 올바르게 작동하고 있는지를 확인할 수 있으며 정상적인 성능을 보여야 BMS가 제대로 작동하고 있다고 판단할 수 있다.
BMS는 배터리의 상태 데이터를 기록한 로그를 분석하여 BMS의 성능과 이상 징후를 확인할 수 있다.
이러한 다양한 방법을 통해 BMS의 작동 상태를 점검하고 문제가 발생할 경우 조기에 발견하여 대응할 수 있다.
정기적인 모니터링과 점검은 BMS의 신뢰성을 높이는 데 매우 중요하다.
전기차 화재 진압
전기차 화재에 적합한 소화기는 일반 화재와는 다른 특성을 지니고 있다.
전기차 화재는 주로 리튬이온 배터리에서 발생하기 때문에 이러한 화재를 효과적으로 진압할 수 있는 소화기를 사용하는 것이 중요하다.
먼저, 이산화탄소(CO₂) 소화기는 전기 화재에 매우 효과적이다.
이 소화기는 공기 중 산소를 대체하여 화재를 진압하는 방식으로 배터리 화재에 안전하게 사용할 수 있다.
또한, 이산화탄소 소화기는 사용 후 잔여물이 남지 않아 전자기기에 손상을 주지 않는 장점이 있다.
다음으로 ABC형 건조 화학 소화기는 다양한 종류의 화재에 사용할 수 있으며 전기 화재에도 효과적이다.
이 소화기는 화재의 연료를 차단하여 불을 끄는 방식으로 작동한다.
사용 후에는 청소가 필요할 수 있지만 여러 종류의 화재에 대응할 수 있는 장점이 있다.
포말 소화기도 전기차 화재에 사용할 수 있지만 물과 공기를 혼합하여 생성된 거품으로 화재를 진압하는 방식이기 때문에 주의가 필요하다.
전기차 화재에서는 물을 사용하는 것은 위험 할 수 있기 때문이다.
마지막으로, 일부 제조사에서는 전기차 전용 소화기를 개발하여 판매하고 있다.
이러한 소화기는 전기차 배터리의 특성을 고려하여 설계되어 효과적으로 화재를 진압할 수 있다.
전기차 화재에 대응할 때는 물 사용을 피해야 한다.
물을 사용하면 물이 전기 회로와 접촉하여 추가적인 사고를 유발할 수 있기 때문이다.
따라서 전기차 화재에 적합한 소화기를 준비하고 화재 발생 시 적절한 대처 방법을 아는 것이 매우 중요하다.
