[김필수 칼럼] ‘머플러 적용된 전기차’..전기차 화재 근본적 해결 가능할까?

전기차 캐즘에 트럼프 리스크가 겹치면서 전기차 보급에 큰 차질을 빗고 있다. 이러한 전기차 보급이 지체되는 현상은 적어도 3~4년은 갈 가능성이 큰 상황이다. 전기차 캐즘은 전기차의 가성비가 내연기관차 대비 적기 때문이다. 특히 배터리를 겸비한 하이브리드차는 연비와 가격은 물론 안정도 등 여러 면에서 가장 인기를 끌고 있는 차종이라 하겠다.

상대적으로 전기차는 내연기관차 대비 가격은 약 두 배이고 충전인프라는 아직은 매우 부족한 상황이며, 겨울철 배터리 가능하락으로 인한 주행거리 하락 등 여러 면에서 단점이 큰 상황이다. 이러한 요소를 극복하는데 최소한 수년 이상은 소요되기 때문이다.

이런 상황에서 전기차의 단점으로 더욱 크게 부각되는 부분이 바로 전기차 화재라고 하겠다. 해외도 이러한 문제는 크게 부각되고 있으나 주로 지상에서의 전기차 화재인 만큼 큰 화재라 하여도 사상자 발생을 최소화하고 재산상의 손실이 확대되지 않게 하면 크게 부각되지 않는다고 하겠다.

물론 내연기관차 대비 진압시간이나 소요되는 소방수 등 낭비되는 요소가 심각하고 골든타임이 짧아서 인명상의 손실이 크게 발생하는 만큼 분명히 해결해야 하는 과제라고 하겠다,

특히 우리나라가 가장 심각한 부분은 전기차의 충전과 주차를 주로 지하주차장에서 진행하고 있다는 점이다. 도심지의 약 70% 이상이 아파트 지하충전소와 주차장인 관계로 필연적으로 이를 활용해야 한다는 점이다. 좁은 땅덩어리에 70%가 산악이고 결국 아파트 같은 집단거주지 특성이 매우 큰 상황에서 지상공간은 없고 결국 지하로 내려갈 수밖에 없다는 한계점이다.

이 상황에서 작년 여름 지하주차장에서 대규모 전기차 화재로 인한 피해가 심각하게 발생하였고 정부에서 종합대책을 발표하였으나 매우 미흡하여 아파트 입주자들의 불만과 불안감은 전혀 해소된 상황이 아니라는 점이다. 아직도 각 아파트마다 지하주차장에 대한 전기차 진입금지와 충전제어 권고 등 다양한 방법이 진행 중이나 해결된 상황은 아니라는 점이다.

동시에 전기차 화재를 예방하는 것은 물론 근본적으로 빠르게 진화하는 방법도 개발되고 있다. 가장 기본적인 질식 소화포와 이동식 수조, 상향 직수장치는 물론 배터리 상태의 실시간적인 데이터 확보 등도 있고 전기차 화재가 발생하면 하단에 있는 배터리팩에 구멍을 내어 소화액을 주입하는 방법도 개발되어 있다.

물론 이러한 다양한 방법이 전기차 화재를 줄이고 진압하는데 기여를 할 수 있다고 할 수 있으나 근본적으로 전기차 화재를 없앨 수는 없다는 점이다. 전기차 충전 후 주차장에서 자연 발화되는 화재도 적지 않지만 도로에서 충돌 등 사고로 발생하는 전기차 화재는 더욱 어쩔 수 없는 한계점이 있다고 하겠다.

현재 전기차 화재를 제어하는 각종 방법이 개발되는 상황에서 다른 선진국 대비 가장 앞서있는 기법이 진행되고 있는 국가가 바로 대한민국이라 하겠다.

기본적으로 전기차 화재의 특성은 하단에 있는 대규모의 배터리셀의 단락 등으로 인한 불꽃이 발생하여 확대되면 열폭주가 발생하여 진압하기가 매우 어렵게 된다는 특성이 있다. 이 경우 탑승객 등의 피할 수 있는 골든타임조차 확보되지 않아서 전기차 화재 발생 시 무조건 밖으로 피해야 인명피해를 줄일 수 있는 한계점도 크다고 하겠다.

전기차 화재 발생은 대부분 배터리 내부에서 발생하여 시작되는 만큼 근본적으로 배터리 내부에서 불꽃이 시작되는 시점에 확실히 내부에서 진압할 수 있다면 근본적으로 최고의 효과를 볼 수 있다고 하겠다. 그러나 지금까지 어느 누구도 이와 관련된 근본적인 해결책을 제시하지 못했다고 하였다.

이 상황에서 국내 한 중소벤처기업이 전기차 내부에서 근본적으로 초기에 화재를 진압하는 방법이 개발되어 관심의 대상이 되고 있다.

전기차용 배터리에 초기에 화재가 발생하면 배터리셀 내부에서 강력한 가스가 분출되고 불꽃이 가미되면서 열폭주로 진행되는 단계가 있다고 하겠다. 이 기술은 이 초기단계에서 개입하여 초기 불꽃을 내부에서 완벽히 진압하는 방법이다.

즉 전기차용 배터리팩 내부의 배터리셀에서 단락 등이 발생하여 열이 발생하면 바로 모듈 내부에 있는 열감지센서가 작동하여 해당 배터리모듈의 통로가 열리면서 외부로 발생한 가스를 우선적으로 배출시키는 방법이다.

일반적으로 배터리모듈에 화재가 발생하면 초기에 가스를 외부로 배출시키는 방법이 유효하다는 것이 입증된 상황이다. 따라서 이 기술은 발생한 가스를 배터리팩 외부 밴트플러그를 이용하여 일종의 머플러로 배출시킨다는 것이다.

즉 배출 머플러는 통상적인 경우에는 보이지 않다가 화재 등이 발생하면 자동적으로 차량 외부로 머플러가 돌출되면서 가스 배출용으로 활용되는 것이다. 이른바 '머플러 있는 전기차'가 된다고 하겠다. 이후 배터리와 모터에 냉각용으로 항상 돌고 있는 냉각수 자체를 이용하여 펌프가 작동하여 해당 배터리모듈의 통로가 열리면서 배터리셀 화재부위를 냉각수로 담그는 방법이다.

화재 요인이 있는 배터리모듈에만 냉각수가 완전히 유입되어 초기에 불꽃을 진압하는 만큼 소요시간은 수분을 넘기지 않는다. 추후 해당 모듈만 버리고 나머지 배터리모듈은 그대로 사용하면 된다고 하겠다.

특히 배출되는 가스에도 불꽃이 번지면서 머플러로 화염이 배출될 수 있는 만큼 이 기술에서는 배출되는 가스가 외부로 나오기 전 단계에서 미리 태우는 방법까지 개발되어 있다.

실제로 다양한 실험을 수십 번 하면서 2~3분 내로 모든 전기차 화재가 진입되는 모습을 확인하여 기술적 우위를 입증하였다고 하겠다.

최근에는 방재시험연구원에서 같은 실험을 진행하여 인증절차를 받으면서 신뢰성까지 확인하였고 특허 등 다양한 조치를 진행 중에 있다고 하겠다. 최소한의 손실은 물론 탑승객의 확실한 안전보장, 전기차 화재를 배터리 내부에서 초기에 진입하는 획기적인 방법으로 세계에서 유일한 방법으로 자리매김할 것으로 예상된다.

이미 글로벌 시장에서 이 방법의 유효성을 확인하면서 각종 러브콜을 받고 있는 상황이다. 물론 이 기술을 확대하여 배터리사와 전기차 제작사가 연계하여 체계적인 시스템 확보가 추후 진행하여야 하고 안정화 작업이 진행될 것으로 판단된다.

전기차 화재 문제는 전기차 캐즘을 키우는 가장 큰 난제이고 글로벌 시장에서 분명히 해결해야 할 과제이었다고 하겠다. 본 국내 기술을 양산형으로 조속히 적용하여 전기차 캐즘을 줄이고 전기차에 대한 신뢰성과 긍정적인 인식을 확산시키는데 크게 기여하는 글로벌 최고의 기술이 될 것으로 확신한다.

동시에 전기차의 안전도가 크게 높아지면서 전기차 보급에도 큰 기여를 할 것으로 확산한다. 관련 기술에 대한 산학연관의 관심이 증폭되는 시기이다.