리튬전지 화재 ‘열폭주’ 순식간 1000도까지…진화 어려운 이유

24일 경기도 화성시 서신면 소재 일차전지 제조 업체에서 화재가 발생해 소방관들이 진화작업을 하고 있다. 연합뉴스

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24일 다수의 인명피해를 낸 경기도 화성시 화재 현장은 ‘리튬 일차전지 배터리’를 생산하는 공장이었던 탓에 화재진압이 늦어지며 피해가 커졌다. 리튬배터리는 한번 불이 나면 순식간에 1천도 이상 온도가 치솟는 ‘열폭주’ 현상이 발생해 화재 진압이 쉽지 않다.

리튬배터리 화재의 가장 큰 문제는 ‘열폭주’ 현상이다. 리튬배터리는 기온 상승이나 과충전 등으로 온도가 올라가면 풍선처럼 부피가 커지고 배터리 내부 압력이 커지는데, 이 과정에서 분리막이 붕괴해 양극과 음극이 직접 접촉하면서 불이 붙고 급격한 온도 상승이 일어난다. ‘재발화 현상’도 드물지 않게 벌어진다. 초기 화염이 제거되더라도 뜨거운 열이 근처 다른 배터리의 열폭주를 일으키면서 연쇄적으로 발화가 시작되는 것이다. 김영하 화재보험협회 화재조사센터장은 한겨레와 통화에서 “열폭주 문제와 관련해서는 전 세계적으로 아직까지 뾰족한 진압 방법이 없다고 보면 된다”고 말했다.

리튬배터리는 물과 만나면 가연성 높은 수소 가스가 발생해 평상시에는 수분을 통제해야 해서 화성 공사 현장엔 스프링클러가 설치돼 있지 않았다. 하지만 열폭주가 일어나 대형 화재로 번졌을 때는 오랜 시간 물을 대량으로 뿌리는 것이 상책이다. 배터리 열폭주로 박사 학위를 받은 강경석 구리소방서 소방장은 “리튬메탈이 물과 만나면 수소 반응이 나오긴 하지만, 안전이 통제된 상황에서 압도적인 물을 방수해서 연소 확산을 저지하고 리튬을 산화시켜 불을 끄는 것이 가장 효율적인 방법”이라며 “이번 화재 현장의 경우는 이런 대응이 상당히 어렵다”고 말했다. 문제는 이런 경우 상당한 소방력이 동원되어야 한다는 점이다. 전기차 1대에서 난 화재사고를 진압하는 데 물이 최소 1만리터가 필요한데, 일반 소방펌프차 1대가 싣고 다니는 소화용수가 약 3천리터다.

때문에 리튬배터리를 다루는 현장은 사전에 ‘피해저감책’을 잘 마련하는 것이 중요하다. 이영주 경일대 교수(소방방재학)는 “제조 공정에서 화재 발생 가능성이 상대적으로 높은 편이라 예방과 초기대응이 중요하다”며 “법에서 정하고 있는 소방설비가 잘 갖춰졌는지, 안전한 대피통로가 만들어졌는지 등을 살필 필요가 있다”고 밝혔다.

이지혜 기자 godot@hani.co.kr 고경주 기자 goh@hani.co.kr