전기차가 폭발할까? 전기차 화재에 대한 오해와 진실 알아보기

구글에 '전기 자동차 폭발'을 입력하면 전기 자동차는 항상 불이 난다는 속설을 반박하는 일련의 기사를 볼 수 있습니다. 하지만 전기차를 싫어하는 사람들의 말을 믿는다면, 평균적으로 전기차의 배터리 팩에서 하루에 세 번 이상 화재가 발생하고 그 과정에서 수천 명의 어린이와 강아지가 사망합니다.

사실 미국 정부에서 전기 자동차 10만 대당 화재 발생 건수를 정확히 파악할 수 없기 때문에 정확한 수치를 제공하는 것은 불가능합니다. 연방 정부는 차량 화재 건수만 추적할 뿐 가솔린 자동차와 전기 자동차의 화재 위험도를 제공하지 않습니다. 가장 신뢰할 수 있는 수치는 비영리 단체이자 자체 자금으로 운영되는 미국화재예방협회(NFPA)에서 제공하는 것입니다. 이 기관은 모든 종류의 화재 관련 데이터를 사용하여 업계 표준을 만드는데, 이는 미국 도로교통안전국(NHTSA)이 해야 할 일처럼 느껴지지만 아쉽게도 그렇지 않습니다.

미국에는 전기 자동차 배터리 화재를 적극적으로 추적하는 정부 기관이 없는데, 이는 이 문제가 얼마나 논쟁의 여지가 있는지를 고려할 때 엄청난 감독 소홀입니다.

자동차 화재 분석은 까다로운 작업이다.

저희가 추적할 수 있는 가장 최근의 연구는 오토인슈어런스EZ에서 나온 것입니다. 이 회사의 마케팅 담당자는 미국 국가교통안전위원회(NTSB), 교통통계국, 미국 도로교통안전국(NHTSA)의 화재 관련 리콜 수치를 사용하여 모든 연료 유형(전기, 가솔린, 디젤)과 관련된 화재 위험에 대한 전반적인 이미지를 만들었습니다. 

하지만 미국화재예방협회와 마찬가지로 2018년 이전의 수치만 확인할 수 있었습니다. 테슬라는 이미 불티나게 팔리고 있었지만, 그 이후로 전기차 판매량은 급격히 증가했습니다.

2022년 테슬라 모델 Y는 공식적으로 세계에서 가장 많이 팔린 자동차가 되었으며, 소비자들이 플러그인 하이브리드를 괜찮은 대안으로 인식하면서 매년 판매량이 증가하고 있습니다. 아직 전기차를 구매할 준비가 되지 않았지만 리튬이온 배터리 팩을 추가함으로써 얻을 수 있는 이점을 원하는 사람들도 있습니다.

전기차 배터리 화재에 대해 자세히 살펴보는 것은 두 개의 말벌집을 걷어차는 것과 같습니다. 양쪽에서 공격을 받을 수밖에 없는 것이 요즘 담론의 특성입니다. 일부 사람들은 더 이상 과학을 신뢰하지 않는다는 사실을 잘 알고 있지만, 이 기사에서는 검증된 과학적 연구만을 사용했다는 사실에 위안을 삼으셔도 됩니다.

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전기차가 폭발할까요?

아니요, 전기차는 폭발하지 않습니다. 휘발유와 디젤 자동차도 할리우드의 주장에도 불구하고 연료 탱크에 총을 쏴도 폭발하지 않습니다. 전기차는 또한 다른 어떤 종류의 자동차보다 더 많이 타지 않습니다. 실제로 대부분의 자동차 화재는 가솔린과 관련이 있습니다. 전기차 애호가들이 휘발유 차량이 더 많이 태운다고 자만하기 전에, 통계는 어떤 이야기에나 맞도록 조정될 수 있다는 점을 알아둘 필요가 있습니다.

기본적인 예를 들어 보겠습니다. Statista에 따르면 미국에는 2억 8,600만 대의 차량이 운행되고 있습니다. 이 수치는 단순히 차량 등록 현황을 살펴본 결과입니다. 또한 Statista는 미국에 등록된 전기 자동차가 1,375만 대라고 밝혔습니다.

전기차는 2012년 테슬라가 모델 S를 출시한 이후에야 실용화되기 시작했기 때문에, 10년 동안의 전기차 판매량을 100년 동안의 가솔린 차량 판매량과 비교하고 있는 것입니다.

전기차는 미국에 등록된 전체 차량의 4.8%에 불과하므로 당연히 가솔린 화재가 더 많이 발생할 것입니다. 우리는 저소득층 지역에서 살아남은 낡은 포드 핀토를 포함하여 미국의 모든 자동차에 대해 이야기하고 있습니다.

여기서 우리는 미국 화재 방지 협회 수치를 사용할 수 있습니다. 전국 화재 사고 보고 시스템에 따르면 고속도로 차량 화재는 1980년 기록을 시작한 이래로 크게 감소했습니다. 그 해에는 456,000대의 차량이 불에 탔습니다. 2012년부터 2018년까지의 데이터에 따르면 연평균 117,000대의 차량이 불에 타는 것으로 나타났습니다. 이는 하루에 300대 이상의 차량이 불타는 셈입니다.

이 연구는 우리에게 두 가지를 보여줍니다. 자동차 화재는 새로운 것이 아니며 휘발유와 디젤 차량이 훨씬 더 많이 타고 있다는 것입니다. 고속도로에서 화재가 발생하는 차량의 수를 보면 알 수 있듯이 화재 사고는 80년대에 정점을 찍었습니다. 따라서 1980년대 이래로 훨씬 더 많은 화재가 발생했기 때문에 가솔린 차량이 더 위험하다고 볼 수 있습니다. 수치를 왜곡하는 것이 얼마나 쉬운지 보이시나요?

전기차 대 ICE(내연기관차) 화재 발생 가능성

그렇기 때문에 매년 화재가 발생한 차량과 그 차량이 동력원으로 사용한 연료에 대한 분석이 필요합니다. 그래야만 휘발유 차량, 디젤 차량, 리튬 이온 배터리 팩 중 어느 것이 가장 큰 위협인지 알 수 있습니다. 앞서 언급했듯이 미국 정부는 이 부분에서 뒤처져 있습니다. 현장의 소방관들에 따르면 전기차 화재보다 ICE 화재가 훨씬 더 많다고 합니다.

다행히도 스웨덴은 이를 기록하고 있습니다. 스웨덴에는 사회 보호 및 준비 기관 (Authority for Social Protection and Preparedness)이라는 부서가 있습니다. 모터트렌드는 전기차 화재를 추적하는 최초의 보고서를 발견했습니다. 이 보고서를 더욱 흥미롭게 만들기 위해 삼할스카이드와 베레드스캅의 민디게텐(Myndigheten)은 이 수치를 기존의 휘발유 차량과 비교했습니다.

스웨덴에 따르면 2018년과 2022년 사이에 화재가 발생한 전기차는 29대, 하이브리드 차량은 52대에 불과했습니다. 이는 연간 3,400대의 차량이 불타는 스웨덴에서 4년간 81건의 전기차 화재가 발생한 것입니다. 이 보고서는 또한 전기차 화재가 연간 전체 차량 화재의 0.4%를 차지한다고 밝혔습니다. 하이브리드 차량은 실제로 1.9%의 높은 화재 발생률로 더 위험합니다. 이는 휘발유와 디젤 차량이 차지하는 98.1%보다 전기차가 더 안전하다는 것을 의미합니다.

그렇다면 전기 자동차가 사람들이 생각하는 것만큼 파괴적이지 않다고 말할 수 있을까요? 다른 나라의 연구 결과를 가지고 그렇게 단정할 수는 없습니다. 그 간단한 이유를 한 가지 말씀드리겠습니다. 전기차는 까다로운 물건이고 날씨의 영향을 크게 받는다는 것을 알고 있습니다.

미국 국가교통안전위원회가 미국의 다양한 기후와 운전 습관을 염두에 두고 철저한 연구를 수행해야 합니다.

전기차 폭발 여부에 대한 답변이 길어져서 죄송합니다만, 많은 분석이 필요한 주제입니다. 다행히도 정답은 '아니오'이며, 대부분의 사람들이 예상하는 것보다 상황이 더 나은 편입니다.

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전기 자동차 레이아웃

전기차 화재가 어떻게 시작되는지 알아보기 전에 먼저 전기차의 레이아웃을 이해해야 합니다. 대부분의 전기차는 스케이트보드 레이아웃을 사용하며, 배터리 팩은 휠베이스 내에 낮게 장착됩니다. 쉐보레 볼트는 전기차 화재의 대표적 사례이므로(물론 잘못 알고 있을 수도 있지만) 이를 예로 들어보겠습니다. 볼트의 65kWh 리튬 이온 배터리에는 288개의 셀이 있습니다. 이 셀은 3개씩 묶여 있으며 배터리 칸 안에 병렬로 연결되어 있습니다.

이 배터리 팩에 구멍이 뚫리면 화재가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 이는 심각한 충돌 사고에서만 발생합니다.

전기 자동차 화재의 원인은 무엇인가?

리튬 이온 화재는 여러 가지 방법으로 발생할 수 있습니다.

ㆍ자동차 제조업체는 배터리를 보호하기 위해 여러 가지 안전 조치를 시행하지만, 심각한 사고로 인해 배터리 팩과 그 안에 포함된 안전 조치가 쉽게 파손될 수 있습니다. 이 경우 열 관리를 위해 사용되는 액체 냉각수는 아무 의미가 없습니다.

ㆍ또 다른 주요 원인은 과속 방지턱에 부딪혀 배터리 팩이 긁히는 등 즉시 알아차리지 못할 수 있는 물리적 손상입니다.

ㆍ그다음으로는 구식 과열이 있습니다. 많은 전기차가 여전히 배터리 보호 케이스 내의 지능형 열 관리 시스템 대신 공기 냉각에 의존하고 있습니다. 포르쉐 타이칸은 후자의 좋은 예입니다.

ㆍ가솔린 자동차와 마찬가지로 제조상의 결함도 여전히 존재합니다.

리튬 배터리는 배터리 전체가 한꺼번에 연소되지 않기 때문에 매우 위험합니다. 소방서에서는 전기차가 전통적으로 연소하는 대신 열 폭주라고 알려진 문제에 직면하는데, 이는 전기차가 여전히 문제가 되는 여러 가지 이유 중 하나입니다.

전기 자동차 화재에서는 단 하나의 셀만 과열되어 불안정해지면 됩니다. 이 하나의 셀이 옆에 있는 셀을 점화하여 열 폭주를 일으킵니다.

열 폭주가 위험한 데에는 몇 가지 이유가 있습니다.

ㆍ전기차 화재는 화씨 약 5,000도에서 발생하는데, 이는 소방서 방화복이 설계된 온도의 5배에 달하는 온도입니다.

ㆍ또한 전기차 화재는 몇 시간 동안 지속되기 때문에 화재가 발생하면 주변 지역에 더 큰 피해를 입힐 수 있습니다.

ㆍ소방관들은 충격을 받지 않도록 각별한 주의를 기울여야 합니다.

ㆍ전기차 화재 진압에 대한 정해진 기준은 없습니다.

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전기차 화재는 ICE 화재와 어떻게 다른가?

연구 결과에 따르면 대부분의 전기차 화재는 충돌로 인한 열 폭주로 인한 손상과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. ICE 화재의 가장 흔한 원인은 연료 시스템 누출과 전기 시스템 고장입니다. 이쯤에서 연소 방식의 차이점을 살펴보겠습니다.

ㆍ전기차는 화씨 약 5,000도에서 발화하지만, ICE 차량은 1,500도에서 발생합니다.

ㆍICE 화재를 진압하는 데는 1,000갤런 미만의 물이 필요하지만, 전기차는 최대 28,000갤런의 물이 있어야 겨우 통제할 수 있습니다.

ㆍICE 화재는 빠르고 맹렬하게 연소하며, 여러분은 이를 확실히 알고 있습니다.

ㆍ전기차 화재는 충돌 후 몇 주 후에 발생할 수 있습니다.

이상하게도 이 두 가지 유형의 자동차가 연소할 때 방출되는 유해 가스 사이에는 큰 차이가 없습니다. 사이언스다이렉트는 네 가지 유형의 자동차에 불을 붙인 연구를 통해 대부분의 유해 가스가 차체 패널, 시트, 타이어 등을 태울 때 나온다는 사실을 발견했습니다.

전기 자동차 화재 진압

전기차 화재에 대처하는 가장 좋은 방법은 물을 사용하는 것입니다. 열 폭주는 기술적으로 자생력이 있지만, 전기차 화재에 대처하는 가장 좋은 방법은 여전히 물입니다.

문제는 많은 양의 물이 필요하다는 것입니다. 2021년 텍사스 휴스턴의 우드랜즈 타운십 소방서에서는 28,000갤런의 물을 사용하여 테슬라 모델 S를 진압했습니다. 이 경우 소방차가 소화전에 연결할 수 있지만 소화전을 사용할 수 없을 때는 어떻게 될까요?

우습게도 안전 전문가들이 지금까지 내놓은 최선의 해결책은 그냥 태워버리는 것입니다.

안전 위험은 초기 충돌이나 화재뿐만 아니라 그 이상입니다. 사고에 연루된 전기차가 사고 발생 후 한 달이 지나서야 불에 타기 시작하는 경우를 본 적이 있습니다. 이는 폐차장에 엄청난 화재 위험을 초래합니다. 사고 후 몇 시간 후에 견인 트럭 뒤편에서 전기 자동차에 불이 붙었다고 상상해 보세요. 위험을 감수하시겠습니까?

많은 소방서와 응급 서비스가 전기차를 두려워하는 것은 당연합니다. 구급대원도 겁을 먹을 수 있는 권리가 있습니다. 사고를 당한 볼트에서 사람을 구하려다 65kWh의 감전 사고를 당하지 않을 거라는 보장이 있을까요?

공정하게 말하자면, 자동차 제조업체는 이러한 안전 위험에 대해 노력하고 있습니다. 대부분의 경우 사고가 감지되면 배터리가 나머지 전기 시스템에서 분리되지만, 한 단계 더 발전한 기술도 있습니다(아래에서 자세히 설명합니다).

가장 큰 전기차 화재 사건

전기차 화재는 흔하지는 않지만 화재가 발생하면 엄청난 위협이 됩니다.

전기차는 보통 언론에서 비웃는 것이 재미있기 때문에 언론에서 다루기 쉽지 않습니다. 전기 자동차 배터리 화재는 거의 확실하게 지역 뉴스를 장식할 것이며, 펠리시티 에이스가 일으킨 악평을 누가 잊을 수 있을까요? 올해 초 프리맨틀 고속도로에서도 비슷한 상황이 발생했으며, 미국 연방교통안전위원회(NTSB)의 조사 결과 승무원들이 화재 위험을 줄이기 위한 올바른 프로토콜을 따르지 않은 것으로 나타났습니다.

그럼에도 불구하고 이러한 보트 화재는 사람들이 왜 그렇게 두려워하는지 완벽하게 보여줍니다. 리튬 이온 배터리 화재는 매우 뜨겁고 강렬하게 타기 때문에 바다로 둘러싸인 보트에서조차 안전하지 않습니다.

더 작은 규모의 전기차 화재는 교외에서 혼란을 야기할 수 있습니다. 바람이 많이 부는 날씨에 전기차에 불이 붙어 사방으로 불씨를 날린다고 상상해 보세요. 따라서 가장 큰 위협은 기존 내연기관 차량에 비해 얼마나 오래 연소되는가 하는 점입니다.

전기차와 화재의 미래

적어도 더 나은 해결책이 있어야 한다는 데는 모두가 동의할 것입니다. 전문가들이 전기차를 불에 태우거나 물 웅덩이에 빠뜨리라고 권유한다면 뭔가 잘못되었다는 것을 알 수 있습니다.

쇼핑몰 주차장이나 기타 인구 밀집 지역에 주차되어 있을 수 있기 때문에 그냥 태우는 것은 선택 사항이 아닙니다. 물은 귀중한 자원이므로 물속에 빠뜨리는 것도 해결책이 될 수 없습니다.

현재로서는 유일하게 현실적인 해결책은 전고체 배터리입니다. 이 기술은 배기가스 배출 제로라는 거짓말을 제외하면 모든 전기 자동차 관련 문제를 해결할 수 있는 기술입니다. 전고체 배터리는 더 가볍고 에너지 밀도가 높으며 화재 위험이 적습니다.

하지만 안타깝게도 전고체 배터리는 아직 준비가 덜 되었기 때문에 지금 당장 해결책이 필요합니다.

전기차 화재를 막는 새로운 기술

지금 우리에게 가장 필요한 것은 적절한 비상 대응 가이드와 접근 가능한 정보입니다. 전기차 및 리튬이온 배터리 화재는 일부 사람들이 생각하는 것만큼 자주 발생하지는 않지만, 반드시 해결해야 할 문제입니다.

너무 많은 소방서가 전기차 화재를 처리할 수 있는 장비를 갖추지 않아 가솔린 자동차보다 더 큰 화재 위험에 노출되어 있습니다.

다행히도 독일인들은 해결책을 찾기 위해 열심히 노력하고 있습니다. 포르쉐는 긴급 구조대원들이 중요한 정보에 접근할 수 있도록 외부 디스플레이에 대한 특허를 출원했습니다. 여기에는 차량의 안전 정보, 고전압 케이블 다이어그램, 배터리 팩의 분리 여부에 연결되는 QR 코드가 포함됩니다. 이는 구조대원들이 차에서 사람을 구해야 할 때 알아야 할 모든 정보를 제공하기 때문에 시작하기에 좋은 출발점입니다.

아우디는 배터리 팩에 더 많은 센서를 추가하려고 합니다. 자동차가 고온에서 작동하는 셀을 감지하면 해당 셀과 주변의 다른 모든 셀의 전원을 꺼서 열 폭주를 효과적으로 방지할 수 있습니다. 또한 배터리 팩에 소화제를 주입하고 소방관이 접근할 수 있는 보조 공급 라인을 제공하는 시스템도 추가하고자 합니다.

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