25호_전기차는 정말로 위험할까 / 망

 지난 8월 1일 새벽에 인천 대단지 아파트 지하 주차장에 주차된 전기차에서 화재가 발생했지. 지상에 있는 단지에까지 연기가 뒤덮히면서 21명이 연기 흡입으로 병원으로 이송되었고 주민 200여명이 대피했다고 해. 지하에 주차되어 있던 주변 차량 70대도 피해를 입었다고 하고. 소방관이 170명이나 출동했지만 전기차 배터리 화재라 진압이 어려워서 8시간이 지나서야 불길을 잠재웠다고 해.

 피해도 만만치 않지만, 화재 발생 원인을 종잡기가 더 어려웠어. 전기차가 충전 중도 아니었기 때문이야. 대림대 자동차학과 김필수 교수는 ‘과충전된 상태라면 충전기를 꽂아두지 않아도 불이 날 수 있다’고 했어. 대덕대 자동차학과 이호근 교수도 ‘배터리가 충격을 받을 시 그 부분의 온도가 달라져 조금씩 열을 받게 되면 시간이 지나 화재가 된다’고 했지.

 이 때문에 전기차를 지하주차장에 주차하게 해서는 안된다는 여론도 들끓고 있어. 실제로 해외에서는 전기차를 지하에 주차하는 걸 금지하고 있어. 2021년 초 독일 쿨름바흐시와 레온베르크시는 지하 주차장에 전기차와 하이브리드차의 주차를 금지했어. 그 전 해 내연기관차 때문에 지하주차장에서 화재가 일어나고 난 뒤의 조치이기 때문에 그 인과관계가 직접적으로 연관은 없지만 ‘전기차에서 불이 났으면 더 큰 피해가 생길 수 있다’는 우려 때문에 내려진 결정이었지.

 소방청의 보도자료에 따르면 2020년부터 2023년 상반기까지 전기차 화재 발생건수는 총 121건으로 매년 2배 가량 증가하고 있고, 2022년 사고에서는 사망자가 한 명 나오기도 했어. 전기차 화재에 대한 소식이 매년 꾸준히 들려오고 있다보니 대중의 의견도 ‘전기차 타다가 화재 때문에 인명 사고를 당하고 싶지 않으니 전기차를 타지 않겠다’는 의견부터 ‘나는 전기차를 이용하지 않더라도 내가 사용하는 지하 주차장에 화재 위험도가 높은 전기차가 들어오지 않았으면 좋겠다’는 주장까지, 다양한 우려가 나오고 있지.

 그러니 이 밍기적 에디터에겐 의문이 생겼어. 친환경 시대를 생각하면, 석유를 소모하고 대기 환경을 오염시키는 내연차보다, 전기차나 수소차, 하이브리드 차량을 사용하는 게 맞는 것 같은데 … 이렇게 위험하다면 해당 차량 이용에 대해 재고해야 하는 걸까? 정말 전기차는 시기상조인 걸까?

 

🚙전기차만 두들겨 맞는 이유는, 내연기관차는 안전해서?

 내연기관차는 화재 위험성에서 독립해 있는 걸까? 그렇지는 않아.

 내연기관차는 다음과 같은 원리로 움직이고 이하의 원리 때문에 화재가 발생할 가능성이 있어. 첫째, 내연기관차가 휘발유나 디젤로 움직이는 차량종이라는 건 알고 있지? 이 휘발유나 디젤은 실린더 내부에 실려 있어. 실린더 내부에는 점화 플러그도 있는데, 그 점화 플러그가 불꽃을 일으켜 휘발유나 디젤을 태우게 되지. 이때 전기 배선에 손상이 있으면 스파크가 발생해 휘발유나 디젤에 불이 붙을 수 있어. 실린더 내부에 얌전히 담겨 있어야 할 휘발유나 디젤이 누수되어도 차량 내부의 다른 곳으로 흘러 들어가 불똥을 맞고 화재 위험을 일으키지. 정상적인 연소 반응을 일으키기만 해도 당연히 열 에너지가 발생하는데 이때 발생한 열을 냉각 시스템으로 충분히 식혀주지 못하면 엔진 과열로 화재가 발생하기도 해.

 둘째, 연소된 휘발유나 디젤은 고온 고압의 가스를 발생시켜. 이 가스는 크랭크축과 연결된 피스톤을 아래로 밀어내며 운동 에너지를 발생시키고 피스톤에 밀려난 크랭크축이 회전 운동을 일으키며 바퀴를 움직이게 하는 거야. 내연기관차를 계속 사용할 경우 석유 자원 고갈도 문제지만 배기가스가 나오며 대기 환경을 오염시킨다고 주장할 수 있는 이유도 연소 과정에서 발생하는 가스 때문이야. 이 가스는 화재 발생 가능성과도 관련이 있는데, 배기가스가 제대로 배출되지 않으면 연소실에서 화재로 이어질 수 있거든. 즉, 내연기관차를 타면서도 우리는 늘 화재 위험성을 염두에 두어야 하는 거야. 자동차 전용 소화기를 늘 상비해 두어야 하는 이유도 여기에 있지.

 

🚙내연기관차의 역사 속에서 전기차는 어떻게 등장하게 되었을까?

 초기 자동차는 위에서 살펴본 것처럼 내연기관을 기반으로 설계되었어. 전기차 이야기를 하면 빼놓을 수 없는 ‘배터리’는 19세기 말 마이클 패러데이Michael Faraday가 전기 분해 실험을 통해 이온화의 개념을 발전시켜나가면서 연구되고 실용화되기 시작했어. 전기차에 쓰이는 배터리에는 여러 가지 종류가 있지만 그 중 리튬 이온 배터리는 원자핵과 전자로 구성되어 있어 완벽한 중립을 유지하던 원자로부터 전자를 뺏는 이온화 과정을 시발점으로 해. 전자를 잃은 원자핵(=이온화된 원자)은 무엇을 하려고 할까? 다시 전자를 되찾으려고 하겠지! 전자를 되찾기 위해 아등바등하는 리튬 이온은 음극에 저장되어 있다가 전자를 만나 양전하를 띄게 되고, 양극으로 돌아오면서 에너지를 방출해. 바로 이 에너지로 전기차가 움직이는 거고.

 리튬 이온 배터리는 1980년대에 와서야 실용화되었는데, 휴대하기 간편한 스마트폰, 노트북 등에 사용되다가 이후 기술이 더 발전하면서 에너지 밀도와 수명이 뛰어난 리튬 이온 배터리가 자동차와 같이 몸집도 크고 에너지 생산 지속력도 길어져야 하는 전기차에 적용되기 시작했지.

 전기차의 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 더 많은 에너지를 작은 공간에 저장할 수 있어. 하지만 이 높은 에너지 밀도 때문에 열폭주thermal runaway 현상으로 인한 화재 위험이 상대적으로 높다는 거지.

 그러나 여기까지 이해해서는, 결국 내연기관차나 전기차나 화재 발생 가능성이 존재한다는 것밖에는 알아낼 수 있는 게 없어. 어느 것을 타도 화재 발생 위험에서 완벽히 벗어날 수 없다면 왜 전기차에 대해서만 화재 발생 위험의 그림자가 더 짙게 드리우는 걸까?

 

🚙전기차는 화재 발생 위험율이 높을까?

 엄밀히 말하자면 그렇지는 않아. 사실 전기차는 내연기관차보다 화재 발생율이 월등히 높지도 않아. 많은 사람이 오해하는 내용 중 하나는 전기자동차 화재가 내연기관차 화재보다 더 자주 발생한다는 건데, 국내 전기자동차 화재 중 교통사고에 의해 발생한 건수를 제외하고 순수하게 배터리에서 발생한 화재는 현재까지 총 17건이지. 

▲월별, 연도별 전기자동차 화재 발생 건수(자료 제공: FPN119 소방방재신문)

 그런데 2020년 우리나라에 등록된 자동차 수와 소방청의 화재통계를 분석해보면 자동차 1만 대당 화재 발생률이 전기자동차는 1.63%고 내연 기관 자동차는 1.88%로 전기자동차의 화재 발생률이 높은 건 아니라는 사실을 알 수 있어.

 2022년 기준으로도 전기차 누적 등록 대수가 34만 7000대라는 점을 고려하면 화재 발생율은 0.01%인 셈이고 내연기관차의 등록대수가 2369만 8000대라는 걸 생각하면 그 화재 발생율은 0.02%(화재발생 건수 3680회)니까, 내연기관차의 화재 발생율이 더 높았다는 걸 알 수 있지.

 전기자동차 화재 중에서도 소화에 어려움이 있는 배터리 발화 건수만으로 한정하면 화재 발생률은 0.52%로 더 낮아져. 통계를 분석해 보면 전기자동차의 화재 발생률이 일반 차량의 화재 발생률에 비해 높은 건 아니지만 문제는 소화하기 어렵고 소화에 오랜 시간이 걸린다는 거야.

 

🚙그런데 왜 전기차 화재에 대해 그리들 걱정하지?

 전기차는 화재 발생 위험율이 높다기보다, 화재가 발생했을 때 그 대처에 있어서의 위험이 더 높아. 그 이유는 배터리 때문이야. (전기차 화재가 화두에 오르면 늘 배터리가 쌍둥이로 따라 다니거든.) 배터리 셀 손상이 발생하면 열폭주로 화재가 확산되고 폭발까지 전개가 되게 된다고 해. 사고 등으로 충격을 받으면 배터리에서 가연성 물질들이 나와 화재가 일어날 수 있다는 거지. 게다가 전기차 배터리 때문에 발생하게 된 화재는 진화도 잘 되지 않아. 김필수 한국전기차협회장은 ‘미국에선 전기차 하나 불을 끄는데 진화가 잘 안돼서 7시간 동안 수 만 리터의 물을 쓴 사례도 있다고 해. 내연기관차가 1000리터 정도 들어간다고 하니, 그만큼 진화가 안 되는 셈’이라며 ‘전기차 화재는 그만큼 빨리 번지고 진압도 잘 안 되기 때문에 운전자가 탈출할 시간도 짧다’고 설명했어.

 실제로 2020년 발생한 전기차 화재 중 유일하게 사망자가 나왔던 그때에는, 한 국산 전기차가 톨게이트 충격흡수대를 들이받아 불타는 사고였는데 당시 경찰 CCTV 분석 결과 차량이 사고 나자마자 3초만에 불길이 번졌고 이걸 주 사망원인으로 꼽고 있지.

 화재진압의 관점에서는 대부분의 연구 보고서에서 전기차가 더 위험하다고 해. 전기차는 화재 시 리튬이온배터리 특성 상 열폭주가 발생하여 화재 진압이 매우 어려워. 미국 테슬라 리포트에 따르면 화재 진압시간은 전기차가 가솔린차 대비 8배 정도 오래 걸리고, 소요인력도 2.5배 가량 필요해. 화재 진압을 위한 필요 수량도 내연기관차는 1톤 정도가 필요한 반면 전기차는 110톤 정도 필요하고.

▲출처: 미국 전기차 테슬라 리포트(한국어 그래픽:한국화재보험협회 웹진 102호)

 

🚙어떻게 하면 전기차 화재의 후폭풍을 최소화할 수 있을까?

 앞서 배터리 때문에 발생한 화재는 진화도 잘 되지 않는다고 했지. 그리고 물도 많이 필요하다고 했고. 그 정도 어느 만큼인지, 국립소방연구원에서 진행한 ‘리튬이온 배터리의 열 폭주 현상과 소화 실험’을 잠시 살펴보도록 하자.

▲냉각소화 실험결과(자료 제공: FPN119 소방방재신문)

 첫 번째로 리튬이온 배터리에서 열 폭주가 발생한 후 직접 물을 쏘는 방식을 통해 화재를 진압한 실험을 진행했어. 최초 열 폭주가 발생한 배터리와 인접한 배터리에 집중적으로 소화했으며 일정 시간 물을 직접 쏘아댄 후 화재를 진압했더니 그래프에서 보듯이 배터리 온도가 급격하게 하강하는 걸 볼 수 있지? 그렇지만 이미 화재가 발생한 배터리는 물을 쏘아도 리튬과 물의 반응성을 맨눈으로 확인할 수 없었어. 심지어 최근 과학저널인 ‘네이처(Nature)’에서는 리튬이온 배터리 화재 시 불산이 누출되고 물은 그 반응을 가속하는 촉진제로 작용한다는 연구결과까지 나왔어. 즉, 경우에 따라서는 물을 직접 쏘는 것이 위험할 수도 있다는 거야. 직접 배터리에 물을 쏠 때 때는 원거리에서 아주 다량의 물을 지속해서 발사할 수 있다는 확신이 있을 때만 적용해야 한다는 까다로운 조건이 덧붙지.

 두 번째로 질식소화덮개를 이용해 질식 소화 실험을 진행했대. 언뜻 보기엔 불길이 소화된 것처럼 보였지만 리튬이온 배터리에서는 오프 가스가 계속 방출됐고 질식소화덮개 표면 온도도 시간이 지날수록 증가했어. 이 가스는 만약 주변에 불이 옮겨 붙을 만한 게 있었다면 폭발을 동반한 화재가 발생했을 것으로 판단될 정도야.

 전기자동차 화재 대응방법으로 화재 차량을 수조에 담가서 처리하는 방법이 소개되기도 해. 이건 제법 효과적인 방법이야! 화재 차량이 물에 잠기면 다량의 물에 의해 열 폭주된 배터리가 효과적으로 냉각되고 외부로부터 산소 유입이 차단돼 질식 효과도 동시에 발생할 거거든. 그래서 2021년 4월 일산소방서 주관으로 이동형 간이수조를 이용해 전기자동차 화재 진압 실험을 진행했어. 하지만 이동형 간이수조 설치와 물 채우기, 수조로의 전기자동차 이동 등에 약 40분 정도가 소요되고 말았지 뭐야. 시간에 대한 보완 필요성이 제기되지.

 현재 전기자동차 화재가 발생했을 때 가장 효과적인 방법은 대량의 물로 냉각소화하는 게 최선이야. 열 폭주 메커니즘에서 보듯이 다음 단계로 지속적인 반응 폭주가 발생하려면 열이 필요한데 냉각을 통해 제어한다면 연쇄적인 반응 폭주를 끊을 수 있거든. 다만 관건은 전기자동차 배터리를 효과적으로 냉각시키는 방법을 강구하는 거야.

 이번 일로 화재 진압과 관련한 대책으로 내년까지 전국 240개 모든 소방서에 이동식 수조와 방사장치, 질식소화덮개 등을 마련하기로 했어. 모든 신축 건물 지하주차장에 ‘습식 스프링클러’도 설치하기로 했고.

 하지만 정부의 이런 대책에도 한계가 있다는 지적이 나와. 이동식 수조는 이미 인천 전기차 화재 당시 지하주차장 화재 진압에 적합하지 않다는 사실이 드러났거든. 당시 진화에 나섰던 인천소방본부 관계자에 따르면 “지하주차장은 불이 나면 연기가 가득 차고, 층고 문제로 일반 소방차 진입도 어렵다”며 “이동식 수조는 야외에서 발생한 전기차 화재를 진압하는 데 효과적이지만, 지하주차장에는 활용하기 어렵다”고 말했대.

 

🚙그렇지만 사실, 인천 전기차 화재 사고의 원인은 전기차가 아니다?!

 인천에서의 화재 사고 직후 소방당국은 ‘벤츠 EQE 전기 자동차의 배터리 폭발’을 화재 원인으로 생각했어. 이에 따라 정부에서는 전기차 화재 예방을 위해 앞으로 자동차 제조업체에서 배터리 제조사 등 주요 정보를 의무적으로 공개하라고 했지. 전기차 배터리 인증제도 앞당기기로 했어. 내년 2월로 예정된 인증제를 올해 10월로 앞당긴 거지. 실시간으로 전기차 배터리 상태를 감지해 경고하는 배터리 관리 시스템(BMS) 기능이 없는 현대차와 가아의 구형 전기차는 해당 기능을 무료로 업그레이드해주겠다고 약속했고. (참고로, 배터리 인증제가 앞당겨진 반면 내년 1월 시행 예정이던 전기차 주차구역 충전시설 2% 확대 의무 이행 시기는 1년 유예되었지.) 인천 화재 사건으로부터 학습한 결과 전기차 차주를 화재 피해 보상으로부터 지켜주기 위해 전기차 제작사와 충전사업자의 책임보험 가입도 확대될 거래. 내년부터 제조물 책임보험에 가입하지 않은 자동차 제작사에는 전기차 보조금 지급이 안돼. 충전사에 대해서는 화재가 발생했을 때 실효적으로 피해를 구제할 수 있는 무과실 책임보험 가입 의무화도 추진되고. 이런 걸 보면 우리나라가 전기차에 대해 방어적으로 대처하려는 건 아닌 듯 보여. 소방 대책이나 피해 보상 책임 소재 등을 고려하는 것을 보면 전기차 자체를 미워할 수 없음을 인정한 셈이지. 그리고 이번 사건만 하더라도 해당 전기차 배터리 자체에 문제가 있었다고 하는데, 관련 기사를 찾아보면 더 좋을 것 같아.

 그런데도 여전히 전기차가 불안하다면, 인천 화재 사고가 그만큼이나 크게 번진 이유는 바로 지하주차장의 스프링클러 미작동에 있다는 걸 기억해야 해. 스프링클러가 작동했다면 140여 대까지 피해가 번지지 않고, 열 대 내지로 피해가 번졌을 것으로 예상하지. 배터리 폭발은 해당 전기차를 만든 제조사(벤츠)의 책임일 수 있으나, 140여 대까지 피해가 번진 것은 스프링클러 오작동이 원인인 거지.

 

🚙우리가 주목해야 할 것은 무엇일까

 사건의 진짜 원인까지 알게 되었으니, 전기차에 대한 우리의 우려를 어떤 방향으로 방출해야 할지 생각해봄 직 해.  정리해보자면 전기차에 대한 대중의 공포는 전기차 배터리로 모여야함직을 알 수 있어. 전기차가 최초로 만들어진 이유는 환경을 보호하는 자동차를 만들고 싶다는 마음에서 출발했을 거야. 기술의 개발 시작에는 좋은 의도가 있다는 거지. 전기차 배터리 외에 요즘 우리 사회에 화두가 되는 다른 기술을 생각해보자. 딥페이크 논란은 많이들 들어봤을 거야. 딥페이크라는 명칭 자체는 해당 기술을 악용한 사람의 아이디로부터 따온 명칭이긴 하지만, 기술 자체는 장점이 많아. 전기차 배터리나 딥페이크 기술의 장점을 생각하면 우리 사회는 분명 지금보다 더 나은, 편한 세상을 만들기 위해 나아가고 있어.

 에디터는, 그 과정에 발생하는 부작용이 두려워 기술 발전을 멈추는 것은 너무 이른 판단이라고 생각해. 기술과 인문은 함께 가야 해. 인문의 역할은 기술 발전에서 발생하는 부작용을 사회 구성원들과 함께 놓고 논의하면서 어떻게 해야 적절한 규제 속에서 기술의 발전을 지나치게 저해하지 않으면서 이를 악용하는 사람들을 잡아낼 수 있는지 기준을 만드는 거겠지. 배터리 문제만 하더라도, 안전한 배터리를 사용할 수 있도록 기업들에게는 배터리 사용 규제 기준을 만들고 위험한 배터리를 몰래 사용했을 때에는 처벌하도록 해야겠지. 그리고 더 나은 안전한 배터리를 위해서 기술 개발자들은 계속 노력하고, 이러한 연구에 자본을 투자해 줘야겠지.

 우리는 분명 더 나은 기술로 살아가는 세상을 만들 수 있을 거야! 새로운 변화를 두려워하지 않을 수만 있다면! 그리고 더 해, 더이상은 기술로 인한, 그 부작용으로 인한, 그 오용으로 인한 피해자들이 나타나지 않기를 바라.