전기자동차 화재의 원인

주차 중인 전기자동차에서 화재가 연이어 발생하면서 전기자동차 안전성에 대한 불안감이 커지고 있다.

전기자동차의 화재원인은 여러 가지가 있을 수 있으나 현재까지는 대충 다음과 같은 다섯 가지의 원인으로 추정하고 있다.

1. 배터리 문제: 리튬이온배터리의 구조적 결함(셀 내부 결함)
2. 충전기 문제: 충전기 결함과 과충전방지 보호회로의 결함(결함을 컨트롤할 수 있는 BMS의 결함)
3. 제조상 문제: 배터리 제조과정의 문제
4. 배터리 관리: 지속적인 관리소홀 문제
5. 물리적 문제: 외부적 충격에 의한 배터리 손상

본고에서는 위의 여러 원인 중에서 특히 다섯 번째 원인인 물리적 문제인 외부적 충격에 의한 배터리 손상에 대해서 논의해보고자 한다.

내연기관차는 작동 원리 상 주행 중이 아니라 시동을 걸지 않고 주차한 무부하 상태에서는 화재의 위험성이 극히 적다. 그러나 전기자동차는 구조적으로 배터리가 차량의 좌석 밑 하부에 위치해 있기 때문에 외부 충격에 민감하고 이런 충격으로 인해 주차중인 상태의 차량에서도 충분히 화재가 발생할 수 있다. 왜냐하면 배터리의 구성요소인 "셀은 편차가 날 수밖에 없고 그 편차의 가장 밑단에 있는 셀들은 지속적인 외부충격에 조금 더 먼저 불안정해진다"라고 전문가들도 지적하고 있다. 배터리 셀은 주행할 때만 작용하는 게 아니고 어떤 문제가 발생하면 주차 중에도 화학적 작용으로 인해서 여러 문제가 발생할 수 있다.

현대자동차그룹 전기차 전용 플랫폼  E-GMP

이런 물리적 문제인 외부적 충격에 의한 배터리를 손상하는 가장 큰 요인은 자동차가 주행하는 도로이다. 우리나라의 모든 도로는 도로로서의 기본을 갖추지 못하고 있다고 본다.

먼저 고속국도는 군데군데 노면 포장상태가 부실하고, 교량의 상판 이음새 부분이 매끄럽지 못하여 추행 중 충격이 그대로 차체에 전달되어 외부적 충격에 의해 배터리가 손상된다.

다음으로 일반국도는 고속국도 보다 훨씬 더 심각하다. 노면상태는 군데군데 상당한 거리가 패여서 아스콘이 널브러진 부분이 많고, 빗물이나 눈이 스며들어 약해진 아스콘에 압력이 가해지며 발생하여 도로가 파손되어 구멍이 파인 곳인 포트홀도 수없이 많이 볼 수 있다. 심지어 이런 일반국도에도 과도하게 과속방지턱을 설치하여 차체에 충격을 주고 있다. 또한 우수, 오수, 통신 등 갖가지 맨홀을 설치하여 차체에 충격을 주고, 도로 재포장 시에 맨홀 높이를 조절하지 못하여 맨홀 부분이 노면보다 낮게 시공되어 그 충격이 고스란히 차체에 전달되고 있기도 하다.

나아가서 시내도로와 주택가 도로는 일반국도의 좋지 않은 상태를 다 포함하고 있으며, 거기다 수도관, 하수관 등의 매설로 인한 부분보수로 인해 도로는 그야말로 목불인견 완전히 누더기 상태이다. 더구나 수많은 과속방지턱의 시공이 매끄럽지 못하여 대다수 과속방지턱은 아무리 조심해도 상당한 충격이 차체에 전해질 뿐이다.

그러므로 이러한 외부의 물리적 충격 등으로 운행 과정에서 조금씩 누적된 배터리 셀 간 편차와 결함, 피로가 화재로 이어질 수 있다는 것이다.

이러한 문제는 비단 전기자동차만의 문제도 아니고, 모든 장치가 전자장치인 컴퓨터로 제어되는 현대의 내연기관자동차도 이러한 물리적인 외부충격에서 자유롭지 못하다할 것이다.

◇급발진, 전조 증상이 있다 = 다만 자동차 급발진 여부는 여러 가지 전조 증상을 통해 파악해 볼 수 있다. 우선 차량 시동을 건 직후 자동차 엔진이 큰 굉음을 내며 불규칙적인 진동을 발생시키면 급발진 가능성을 의심해 봐야 한다. 자동차는 시동 소리에 따라 차량 상태를 간단히 진단할 수 있다. 시동을 걸 때 시원하게 ‘부르릉’ 소리가 나지 않은 채 컥컥거리면서 날카로운 소리가 나거나 시동 걸리는 시간이 너무 오래 걸린다면 문제가 있을 수 있다. 또 rpm이 비정상적으로 높아지는 경우도 의심해 봐야 한다. 자동차 가속 페달을 살짝 밟았는데 rpm이 급격하게 상승하거나 가속 페달에서 발을 뗀 뒤에도 rpm이 떨어지지 않는다면 급발진 전조증상으로 볼 수 있다.

◇급발진 의심 시 대처법 = 자동차 급발진이 발생했을 때는 무엇보다 상황을 정확하고 빠르게 판단해 대처하는 게 중요하다. 일단 운전자가 실수로 브레이크 페달이 아니라 가속 페달을 밟고 있는 것은 아닌지, 급발진이 맞는지 살펴봐야 한다. 급발진이 일어났다면 우선 브레이크를 힘껏 밟아 엔진의 동력을 최대한 멈춰야 한다. 브레이크를 밟아도 멈추지 않는다면 기어를 ‘중립’(N) 상태로 바꿔 바퀴에 전달되는 동력을 차단해 속도가 올라가지 않도록 해야 한다. 이 과정에서 차를 멈추려고 기어를 ‘주차’(P)로 바꾸면 스티어링휠 조종이 어렵고 자동차가 중심을 잃고 회전하거나 움직임이 불안해질 수 있어 주의해야 한다. 속도가 줄지 않는다면 벽이나 가드레일 등에 차를 충돌시키거나 사이드 브레이크를 단계적으로 올리며 속도를 줄이는 것도 하나의 대처법이 될 수 있다. 이후 자동차가 완전히 멈췄다면 안전한 위치인지 확인한 후 시동을 꺼야 한다.

버튼식 기어로 된 차량은 대부분 전자식 주차 브레이크(EPB)가 탑재돼 있는 만큼 EPB를 쓰는 것도 효과적인 방법이 될 수 있다. EPB는 기존 사이드브레이크나 페달 방식의 기계식 주차브레이크를 전자식 버튼으로 대체한 것이다. 지난 2010년 이후 출고된 차량에는 대부분 장착돼 있다. 한국교통안전공단에 따르면, 현대차·기아를 비롯한 15개 제조사의 364개 차종에 EPB가 탑재돼 있다. 공단 측이 지난해 실시한 ‘주행 및 제동 시험’에서는 시속 100㎞ 이상에서 브레이크가 작동되지 않은 경우 EPB를 작동시키는 것만으로도 차량이 완전히 멈추거나 속도가 현저히 줄어들 수 있는 것으로 나타났다.