"정보자원관리원 화재, 리튬 배터리 외부 충격·노후화·내부 침전물, 열 폭주 원인일수도"

지난 26일 국가정보자원관리원국가정보자원관리원 화재와 관련해 리튬이온 배터리 노후·불량이 원인 중 하나로 지목되는 가운데, 외부 충격이나 노후화, 내부 용액 침전물의 영향에 따른 배터리 내부 분리막 훼손이 리튬 배터리 화재의 기작일 거라는 분석이 나왔다.

이덕환 서강대 명예교수는 30일 CBS라디오 <김현정의 뉴스쇼>에 출연해 "리튬이온 배터리 화재에 직접적인 원인은 (내부) 분리막 파손"이라며 "외부에서 충격이나 변형이 가해져 얇은 막이 찢어지거나, 배터리가 잘못 만들어지거나 오래 사용할 경우 분리막이 저절로 훼손되거나, 내부 전해질 용액에서 바늘 모양의 침전물이 만들어져 분리막이 찢어질 수 있다"고 설명했다.

이 교수는 분리막에 대해 "마이너스 극 쪽에 모여 있는 리튬이온이 플러스 극 쪽으로 건너가지 못하게 막는 역할을 하는 얇은 플라스틱 막"이라며 "이 막이 어떤 이유로든지 찢어지거나 훼손이 되면, 구멍이 생겨서 그쪽으로 리튬이온이 한꺼번에 대량 이동하면서 열이 발생하게 된다"고 말했다.

이 교수는 "리튬 이온 배터리는 화학 반응을 이용하지 않고 제일 가벼운 금속 원소인 리튬의 이온을 음극에서 양극으로 이동시키며 외부 회로에 전류가 흐르도록 만든 장치"라며 "그래서 내부에 이온이 잔뜩 한쪽에 몰린 상태로, 그 이온이 반대쪽 극으로 함부로 이동을 시작하면 소위 '열 폭주'라는 현상이 일어나 화재로 이어진다"고 밝혔다.

전기 자동차 리튬 이온 배터리 화재 등에서 과충전이 원인으로 지목되는 것과 관련해, 이 교수는 "전기자동차에는 과충전 방지 회로가, BMS라고 하는 회로가 들어 있다"며 "과충전이 원천적으로 불가능하다"고 밝혔다.

이어 "이번 화재가 발생한 정보원 UPS(무정전·전원 장치)는 상시 완충상태를 유지하는 게 원칙이다. 즉, 과충전이면 반드시 불이 나는 게 아니"라며 "리튬이온 배터리 화재에 직접적인 원인은 분리막 파손"이라고 강조했다.

이 교수는 "외부에서 충격이나 변형을 가해 내부 얇은 막이 찢어지게 되는데, 전기자동차에서 주로 발생하는 게 그런 이유일 거라고 생각된다"며 "그런데 UPS나 ESS(에너지 저장 장치) 경우는 외부 충격이 가해질 가능성이 그렇게 크지 않다. 이번 화재의 리튬 이온 배터리는 상당히 무겁고 용량이 크다"고 설명했다. 그러면서 "배터리를 들고 이동하는 과정에서 어디에 부딪혔거나 해서 외부 충격이 가해질 가능성도 있는데, 이는 정밀 감식을 해봐야 안다"고 덧붙였다.

이 교수는 "다른 가능성은 배터리 내부 문제 때문에 화재가 발생하는 경우"라며 "특히 배터리를 잘못 만들거나 오래 사용하는 경우 분리막이 저절로 훼손될 수도 있다"고 밝혔다.

또 "리튬 이온 배터리 내부에 전해질이라는 액체 용액이 들어 있는데, 그 용액에서 바늘 모양의 그 침전물이 만들어질 수가 있다"며 "뾰족한 침전물이 만들어져서 분리막을 찌르면 막이 찢어지기 시작하고, 그러다 상당한 시간이 지나면 찢어진 정도가 너무 커져 리튬 이온이 틈새를 통해서 대량 이동을 시작하게 되면 화재가 발생하는 것"이라고 설명했다.

이 교수는 "리튬이온 배터리는 상당히 안전한 기술이지만, 자칫 사고가 발생할 가능성도 있다고 이해하면 좋을 것 같다"며 "우선 소비자로선 충격을 가하는 것을 절대 조심해야 한다"고 밝혔다.

이 교수는 또 "화재가 발생하면 일단 소화라는 화재 진압은 불가능하다. 내부에서 폭발적으로 열이 발생하고, 옆의 배터리까지 연쇄 폭발할 수도 있다"며 "가장 중요한 건 화재가 발생하면 물통에다가 던져 넣는 것"이라고 강조했다.