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일반자동차와 비슷한 열적 상승(약 1천도 이상). 물로만 냉각 가능해.
화재로 5MW(메가와트)에너지 방출.
그을음과 소화수는 훨씬 강한 독성 포함해 전문적 폐기 필요.

전기 자동차에 불이 나면 얼마나 위험할까 ‘터널 내 화재 테스트 결과’
배터리 화재는 상당한 양의 독성 오염 물질과 중금속을 생성한다.

터널이나 지하 주차장에서 전기자동차에 불이 붙으면 어떻게 될까?
스위스 연구원들이 실험용 터널에서 전기 차량의 배터리 모듈을 태워 테스트했다.
이러한 배터리 화재는 일반 차량 화재보다 열적으로 더 위험하지 않다는 것이 밝혀졌다.
그러나 그을음과 소화수(slaking water)는 훨씬 더 독성이 강하므로 전문적으로 폐기해야 한다. 

▲ 테스트 터널에서 전기 자동차의 배터리 모듈 연소 실험. 가연성 전해질은 큰 불꽃을 생성한다. © EMPA

전기 자동차는 환경친화적인 이동수단으로써 중요한 부분이다.
그러나 배터리는 지금까지 여러 면에서 약점이었다. 무겁고 오래 지속되지 않으며 과열되면 불이 붙을 수 있다. 열이 리튬 이온 배터리 내부에서 흔들리는 열 반응을 유발하여 엄청난 에너지를 방출 할 수 있기 때문이다.

테스트 터널에서 배터리 화재 실험

전기차가 주차장이나 터널에서 화재를 당하면 얼마나 위험할까?
암스타인+발테르트(Amstein + Walthert Progress)의 라스 데렉 말레르트(Lars Derek Mellert)가 이끄는 연구팀이 스위스 연방 도로공사의 요청으로 이를 조사했다.
실험을 위해 테스트 터널에서 전기 자동차의 배터리 모듈을 불에 태웠다.
한 번은 추가 환기 없이, 한 번은 스프링클러 시스템을 사용하여.

건조한 폭발 소리와 함께 배터리 모듈이 탔다.
미터 길이의 불꽃이 공간을 쉭쉭 거리며 엄청난 양의 두꺼운 검은 그을음을 생성했다.
이전에 밝게 밝혀진 터널 구간의 시야가 빠르게 어두워져 앞을 볼 수 없었다.
테스트 실행에 따라 소방관이 화재를 진압하거나 배터리가 소진되도록 허용했다.

▲ 전기 자동차의 배터리 모듈은 화재시 독성 금속 산화물과 유기 오염 물질이 포함된 다량의 그을음을 발생시킨다. © Amstein + Walthert Progress AG / Empa

연구원들은 화재가 얼마나 뜨거워지고 어떤 화학 물질이 방출되는지 그리고 그을음이 터널 벽, 표면 및 소방관의 보호복에 어떻게 정착하는지 조사했다.
또한 화재 잔류물이 얼마나 독성 또는 부식성이 있는지, 사고 후 화재 현장을 청소할 수 있는 방법을 알고 싶었다.

일반 차량 화재와 열적으로 유사

결과 : 자동차 전체에 영향을 미칠 만큼 부분적으로 1000℃ 이상으로 배터리 화재가 뜨거웠다. 그럼에도 불구하고 연구자들이 보고한 것처럼 열적 측면에서 디젤이나 가솔린으로 구동되는 일반 차량의 화재와 거의 다르지 않았다. 두 경우 모두 약 5메가와트의 화재 출력이 방출된다. 따라서 화재는 사람이나 다른 일반 차량과 마찬가지로 위험하다.

그러나 이러한 화재를 진압할 때 한 가지 중요한 차이점이 있다.
전기 자동차의 배터리는 진화할 수 없으며 다량의 물로만 냉각 할 수 있다는 것이다.
이것은 화재가 다른 배터리 셀로 번지는 것을 방지한다. 이미 불이 붙은 배터리는 완전히 타 버린다. 그 후에 부분적으로 타버린 잔해는 물통이나 특수 용기에 보관하여 다시 가열하여 발화하지 않도록 해야 한다.

중금속 및 독성 오염 물질

방출되는 오염 물질은 일반 자동차 화재보다 더 위험하다.
배터리 화재로 인해 많은 양의 중금속 코발트, 니켈 및 망간이 방출되고 독성 및 부식성 불소, 리튬 화합물 및 다환 방향족 탄화수소(PAH)도 방출된다.
연구진은 “이러한 물질 그룹은 인간의 독성 학적 관점에서 해롭기 때문에 지하 기반 시설의 위험을 악화시킬 수 있다”고 설명했다.

즉, 이러한 화재가 발생하면 가능한 한 빨리 주차장이나 터널을 떠나야 한다.
소방관은 화재 진압 시 연기와 그을음으로부터 자신을 보호하기 위해 특수 보호 장비와 호흡 마스크를 착용해야 한다. 그러나 테스트는 또한 오염 물질이 빠르게 희석되기 때문에 통풍이 잘되는 터널의 오염이 훨씬 덜 중요하다는 것을 보여주었다.

따라서 최첨단 터널 환기 장치는 전기 자동차 연소에도 잘 ​​대처할 수 있다.
연구원들에 따르면 환기 시스템이나 터널 시설에 대한 부식 손상 증가도 예상되지 않았다.

소화수는 "유해 폐기물"이다.

전기자동차 화재를 진압할 때 발생하는 소화 및 냉각수와 수조에 소진된 배터리를 보관할 때 발생하는 물과 다르다. 분석에 따르면 이 물은 독성 중금속 및 기타 배터리 성분으로 심하게 오염되어 있다.
멜러트(Mellert)와 그의 팀은 "스위스의 산업 폐수를 위해 하수도 시스템으로 배출되는 값이 허용치의 20~70 배로 초과되고 냉각수는 한계치보다 최대 100배까지 높다"고 보고했다.

<전기자동차가 터널 안에서 불이 붙었을 때 실험장면 © Empa> 

 

이것이 의미하는 것은 화재가 발생할 경우 고도로 오염된 소화수가 하수도 시스템이나 환경에 유입되지 않도록 해야 한다. 연구진은 "특히 일부 물질은 발암성이 있고 원소 ​​형태로 존재하며 분해되지 않으며 환경에 축적될 수 있다"고 강조했다.
"이 경우에도 전문적 처분의 중요성이 충분히 강조되어야 한다.”
(최종 보고서, 2020년 8월 PDF)

출처 : Empa-Federal Materials Testing and Research Institute 

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