배터리 폭발, 1000도 웃도는 ‘열폭주’에 유독가스… 피해 커져

24일 경기도 화성시 서신면 소재 일차전지 제조업체 공장 화재 현장에서 소방관들이 시신을 수습하고 있다. 연합뉴스

24일 대규모 사상자를 낸 경기 화성시 리튬배터리 제조공장 화재는 보관 중이던 리튬배터리에서 일어난 불이 폭발적으로 확산한 것으로 파악됐다. 배터리 화재에서 나타나는 이른바 ‘열 폭주(thermal runaway)’ 현상으로 화재 피해가 커진 것으로 보인다.

김진영 화성소방서 재난예방과장은 이날 화재 현장 브리핑에서 “아리셀 공장 3동 2층에서 보관 중이던 리튬 배터리 셀 1개에서 폭발적으로 연소가 됐다는 목격자 진술을 확보했다”고 밝혔다.

발화 지점으로 지목된 아리셀 공장 3동 2층에는 3만5000여개의 원통형 리튬전지가 보관돼 있던 것으로 전해졌다. 리튬배터리 완제품을 검수하고 포장하는 작업이 주로 이뤄지는 이곳에서 불이 나면서 피해가 걷잡을 수 없이 커진 것으로 분석된다.

리튬 금속은 다른 물질과 만나면 쉽게 열을 내는 특성을 갖고 있어서 대형 화재의 위험이 크다. 특히 리튬 배터리는 열을 받으면 발생 에너지를 제어하지 못하고 열을 증폭하는 열 폭주 현상을 일으킬 수 있다.

열 폭주는 외부 충격에 의해 배터리 내부 온도가 단 몇 분 만에 약 1000도 이상 증가하는 현상이다. 화재 시 극심한 고열이 발생하고, 인근 배터리에 고열이 전달되면서 폭발이 연쇄적으로 일어날 수 있다. 배터리 내부에서 계속 열이 발생해 불이 꺼진 것처럼 보여도 다시 살아날 가능성이 크다. 실제로 이날 화재는 다량의 화염·연기와 함께 폭발이 수시간에 걸쳐 연달아 발생한 것으로 알려졌다.

화재가 급속도로 번지면서 이곳 직원들은 대피하는 데 어려움을 겪은 것으로 보인다. 시신이 주로 발견된 아리셀 공장 3동 2층에는 1층으로 내려가는 계단이 있었지만 빠르게 퍼진 연기와 불길에 막혀 피해가 커진 것으로 추정된다. 소방당국 관계자는 “시신은 2층 곳곳에 있었다”며 “한 곳이 아니라 여러 곳에 흩어져 있었다”고 말했다. 이 관계자는 “(2층에는) 지상으로 통하는 계단이 있는데, 그쪽으로 탈출하지 못한 것 같다”며 “정확한 내용은 화재 원인과 피해 조사를 하면서 밝히겠다”고 말했다.

24일 경기도 화성시 서신면 소재 일차전지 제조업체 공장 화재 현장에서 소방대원들이 수색작업을 하고 있다. 연합뉴스

리튬배터리가 폭발하는 과정에서 벤젠과 불산 등 유독가스가 다량 배출된 점도 피해를 키운 요인으로 지목됐다. 고농도 불산은 신체 접촉 시 피부가 녹아버리고, 벤젠은 호흡 곤란 현상을 유발한다. 이날 유독가스 때문에 현장 소방대원들도 공장 내부 진입에 어려움을 겪고 내부 수색이 지연된 것으로 전해졌다. 혹시 모를 폭발에 대비하며 진압에 나서다 보니 화재 발생 이후 5시간 가까이 지난 오후 3시10분쯤에야 초진에 성공했다. 초진이란 불길을 통제할 수 있고 연소 확대 우려가 없는 단계다.

리튬배터리는 금속성 물질이라 물을 뿌리는 일반적인 방법으로는 불을 끌 수 없다. 리튬배터리에 물을 뿌리면 수소가스가 지속 발생해 불이 더 커지는 역효과가 나타난다. 공하성 우석대 소방방재학과 교수는 “리튬전지는 일반 목재 화재보다 불을 끄기 수십 배 어렵다”며 “마른 모래, 팽창 질소 등 특수한 소화약제를 이용해 불을 꺼야 한다”고 말했다.

경찰과 소방당국은 공장 소방시설의 설치 및 정상 작동 여부에 대해서도 조사를 벌이고 있다. 채진 목원대 소방안전학부 교수는 “아직 국내 전기자동차나 리튬배터리 공장에 가스 감지기 설치 등이 미흡한 상황”이라고 말했다.

신재희 기자, 화성=한웅희, 김승연 기자 jshin@kmib.co.kr

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