전기차에 쓰이는 배터리는 무엇이며, 왜 화재가 나는 걸까?
전기차는 배터리를 에너지원으로 사용하여 모터를 구동하는 친환경 자동차입니다. 하지만 최근 우리나라에서도 작고 큰 전기차 배터리 화재 사고가 발생하면서 안전성 문제에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그렇다면 전기차에는 어떤 배터리가 사용되며, 왜 화재가 발생할까요? 전기차 배터리의 종류와 특징, 그리고 화재가 발생하는 원인과 해결책에 대하여 정리해 보겠습니다.
1. 전기차 배터리의 종류와 특징
전기차에서 가장 많이 사용되는 배터리는 리튬이온 배터리이며, 배터리의 양극과 음극 소재에 따라 여러 유형으로 나뉩니다.`
| 배터리 종류 | 주요 소재 | 특징 | 대표적인 사용 차량 |
| NCM 배터리 (니켈-코발트-망간) |
니켈, 코발트, 망간 | 높은 에너지 밀도, 긴 주행거리 | 현대 아이오닉 5, 테슬라 모델 3 |
| LFP 배터리 (리튬인산철) |
리튬, 인산철 | 안정성이 뛰어나며 긴 수명 | 테슬라 모델 Y(중국), BYD 전기차 |
| NCA 배터리 (니켈-코발트-알루미늄) |
니켈, 코발트, 알루미늄 | 높은 에너지 밀도, 가벼운 무게 | 테슬라 모델 S, 현대 코나 EV |
| 전고체 배터리 (Solid-State Battery) |
고체 전해질 | 차세대 배터리, 고밀도, 높은 안정성 | 개발 중 (토요타, 삼성 SDI 등) |
1. NCM 배터리 (니켈-코발트-망간)
✅ 높은 에너지 밀도로 주행거리 증가
❌ 코발트 사용으로 인해 가격이 비싸고 화재 위험이 있음
2. LFP 배터리 (리튬인산철)
✅ 화재 위험이 낮고 긴 수명
❌ 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 짧음
3. NCA 배터리 (니켈-코발트-알루미늄)
✅ 무게가 가볍고 성능이 우수
❌ 고온에서 안전성이 다소 낮음
4. 전고체 배터리 (차세대 배터리)
✅ 기존 리튬이온 배터리보다 안전성이 높고, 에너지 밀도가 높음
❌ 아직 상용화되지 않아 개발 비용이 비쌈
2. 전기차 배터리는 왜 화재가 발생할까?
1. 배터리 내부 단락(Short Circuit)
- 배터리 내부에서 양극과 음극이 접촉하면 전류가 갑자기 증가하여 과열됨
- 제조 결함이나 배터리 노후화로 인해 발생할 수 있음
2. 외부 충격 및 배터리 손상
- 전기차 배터리는 차체 하부에 위치하여 사고나 충격을 받을 경우 배터리 셀 손상이 발생할 수 있음
- 배터리 셀이 손상되면 내부에서 단락이 발생하고 화재로 이어질 가능성이 높아짐
3. 열폭주(Thermal Runaway)
- 배터리 셀이 특정 온도 이상으로 가열되면 자체적으로 더 많은 열을 방출하는 열폭주(Thermal Runaway) 현상이 발생
- 이로 인해 배터리 내부 화학 반응이 폭발적으로 증가하면서 화재 발생 가능
4. 충전 중 과전압 및 과충전 문제
- 저품질 충전기 사용 또는 배터리 관리 시스템(BMS) 오류로 인해 과충전이 발생하면 배터리 내부 온도가 상승하여 화재가 발생할 수 있음
- 급속 충전 시 배터리가 과열되면서 열폭주 현상이 발생할 가능성이 있음
3. 전기차 배터리 화재의 특징과 위험성
1. 진압이 어려움
- 전기차 배터리는 전해질이 가연성 물질이므로 한 번 불이 붙으면 빠르게 확산됨
- 일반 차량 화재보다 높은 온도(최대 1000°C 이상)까지 상승
2. 화재 발생 후 ‘재점화’ 가능성
- 화재 진압 후에도 배터리 내부의 열폭주가 멈추지 않으면 재점화될 가능성이 있음
3. 유독가스 발생
- 배터리가 연소되면서 **불완전 연소된 전해질에서 유독가스(HF, CO₂ 등)**가 발생할 수 있어 인명 피해 가능성 증가
4. 전기차 배터리 화재 예방법
1. 제조사의 기술적 개선
- 배터리 보호 프레임 적용 (배터리 손상 방지)
- 배터리 관리 시스템(BMS) 업그레이드 (온도 및 전압 감지)
- 전고체 배터리 등 차세대 배터리 개발
2. 운전자의 주의사항
- 충돌 사고 후 배터리 손상 여부 확인
- 고온 환경에서 장시간 주차 시 그늘진 곳 이용
- 신뢰할 수 있는 충전기 사용 및 과충전 방지
3. 충전 인프라 및 소방 시스템 개선
- 공공 충전소에서 배터리 과열 감지 시스템 도입
- 전기차 화재 발생 시 신속 대응을 위한 소방 시스템 구축
5. 전기차 배터리의 미래 전망
- 전고체 배터리 개발: 2030년 이후 상용화 예상, 높은 안정성과 긴 주행거리 제공
- 배터리 재활용 기술 발전: 배터리 수명이 다한 후 재사용 및 원재료 회수 기술 개발
- 충전 속도 향상: 800V 초급속 충전 기술이 발전하여 충전 시간이 단축될 전망
정리
전기차 배터리는 리튬이온 배터리(NCM, LFP, NCA) 등이 주로 사용되며, 차세대 전고체 배터리가 개발 중입니다.
배터리 화재는 내부 단락, 외부 충격, 열폭주, 충전 문제 등의 원인으로 발생할 수 있으며, 한번 화재가 발생하면 진압이 어렵고 재점화될 가능성이 있습니다.
요즘 한국에서도 전기차 보급 확대 정책으로 전기차 보급률이 급상승 하였다. 그로 인하여 크고, 작은 전기차 화재사고들이 계속해서 미디어를 통해서 전달되고 있으며 그에 따라 현재 전기차주 뿐만 아니라 구매를 희망하는 미래 전기차주들까지 불안에 떨개하는 것이 사실이다.
그러나 배터리 안전 기술과 충전 인프라 개선을 통해 이러한 위험을 줄일 수 있으며, 앞으로 더 안전하고 효율적인 배터리 기술이 개발될 것으로 기대됩니다.