최악의 화학 공장 참사 화성 아리셀 공장 화재

우선 이번 화재사고로 안타까운 사고를 당하신 모든 분과, 유가족여러분께 위로의 말씀을 올립니다.

 

2024.06.24 경기 화성시에 있는 리튬전지 제조업체 아리셀 공장에서 불이 나 최소 22명이 사망하는 참사가 발생했습니다. 1명이 실종되고 부상자도 8명이 나왔습니다.
공장건물 11개 동 중 3동에 쌓아놓은 배터리 셀 하나가 폭발해 걷잡을 수 없는 연쇄 폭발로 이어졌다.역대 화학공장 사고 가운데 최악의 참사다.이전의 화학공장 사고는 화학공장내 장비, 설비의 폭발로 인한 충격이 대부분이었으나, 이번아리셀 공장 사고와 같이 화재를 동반하는 일은 드물었습니다.
소방당국은 소방인력 191명과 펌프차 등 장비 72대를 동원했지만 공장 내 리튬이온 배터리 3만 5000개가 잇달아 폭발하면서 진화에 큰 어려움을 겪었습니다.다.

재충전하지 않는 일차전지는 제조 당시 완충된 상태로 에너지가 가득 차 있어 화재 시 위험성이 크다기때문에 화재 현장은 전쟁터를 방불케 했습니다. 공장에서는 ‘펑’ 하는 폭음이 끊임없이 이어졌고, 발생한 연기가 반경 수km 내의 공장과 주택 등을 뒤덮었습니다. 금속이온 배터리의 양극과 음극이 접촉하면서 순식간에 수백 도까지 온도가 오르는 ‘열 폭주’ 현상 탓으로 보였으며 배터리 산업 규모가 커진 현실에 맞게 관련 안전기준을 마련하는 내용이 시급하며 한편 전국 배터리 공장의 화재 대비 태세를 점검해야 할것으로 생각됩니다.

화재에 취약한 스티로폼 또는 우레탄 단열재가 충진된 샌드위치 패널의 화재 후 모습

 

리튬전지는 폭발 위험이 높은 데다 물로 진화가 어려워 마른 모래나 팽창 질소 투입을 고려해야 해서, 즉각 진화에도 어려움이 있습니다.더욱이 내외장재가 샌드위치 패널로 돼 있어 불쏘시개 역할을 한 것으로 추정되고 있습니다.
공장의 내외장재에 사용된 샌드위치 패널은 몇 해전 이천 물류센터 화재와 같이 얇은 철판 속에 스티로폼, 우레탄 등 단열재를 넣은 건축 자재로 작은 불꽃에도 쉽게 불이 번질 수 있다. 이런 취약한 건조물 안에 쉽게 불이 나고 진화마저 어려운 상황이 반복되고 있습니다.

이런 전기차 화재에서도 언급되고 이번 사고에서도 언급되고 있는 열폭주가 무엇인지 알아보겠습니다.

 

리튬이온배터리의 열폭주 현상에 대한 이해
리튬이온배터리는 오늘날 많은 전자기기에 사용되는 핵심 부품입니다. 스마트폰, 노트북, 전기차 등 다양한 기기에서 이 배터리를 사용하며, 그 성능과 효율성 덕분에 우리 생활에 큰 영향을 미치고 있습니다. 하지만 리튬이온배터리에도 위험성이 존재합니다. 그 중에서도 가장 주목해야 할 문제는 바로 열폭주(Thermal Runaway) 현상입니다.

 열폭주란 무엇인가?
열폭주는 배터리 내부의 화학 반응이 통제 불가능하게 빠르게 진행되어 배터리 온도가 급격히 상승하는 현상을 말합니다. 이 과정에서 발생하는 고온은 배터리 내부의 전해질을 분해시켜 가연성 가스를 생성하고, 결국에는 배터리가 폭발할 수 있습니다.
열폭주가 발생하는 원인
 

1. 과충전: 배터리를 과충전하면 내부 압력이 증가하면서 열폭주를 유발할 수 있습니다. 안전한 충전 범위를 초과하면 배터리 내부에서 불안정한 화학 반응이 일어날 수 있습니다.

 

2. 과열: 외부 온도가 높아지거나 과도한 사용으로 인해 배터리가 과열되면 내부 화학 반응이 가속화됩니다. 이는 열폭주를 유발하는 주요 원인 중 하나입니다.

 

3. 내부 단락: 배터리 내부에서 양극과 음극이 직접 접촉하게 되면 단락(short circuit)이 발생할 수 있습니다. 이는 배터리 내부 온도를 급격히 상승시키고 열폭주를 일으킬 수 있습니다.

 

4. 물리적 손상: 배터리가 외부 충격에 의해 손상되면 내부 구조가 파괴되어 열폭주가 발생할 수 있습니다. 특히 전기차나 드론과 같은 기기에서는 이러한 위험이 더 크다고 할 수 있습니다.

 

다음 포스팅에서 이런 열폭주를 막기 위한 에어로젤의 적용에 대해 좀더 알아보도록 하겠습니다.

 

다시한번 삼가고인의 명복을 빕니다.