전기자동차에 화재가 발생했을때불이
전기차는사고로 화재가발생했을때 불이 잘꺼지지않는다고 하는데는. 배터리에서 어떤화학반응이 일어나서 그러는건지궁금합니다
전기자동차의 화재는 리튬 이온 배터리의 화학적 특성 때문에 잘 꺼지지 않습니다. 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높고, 내부에 많은 에너지를 저장하고 있어 사고 시 큰 에너지가 빠르게 방출될 수 있습니다.
전기차 사고 시 배터리가 손상되면, 내부의 전해질이 노출되면서 열 폭주 현상이 발생할 수 있습니다. 열 폭주란 배터리 내의 화학 반응이 스스로 가속화되며 급격히 온도가 상승하는 현상입니다. 이 과정에서 발생하는 주요 화학 반응은 다음과 같습니다.
1. 전해질 분해: 배터리 내부의 전해질이 고온에서 분해되면서 가연성 가스를 발생시킵니다. 이 가스는 쉽게 불이 붙어 화재를 일으킵니다.
2. 양극 재료 산화: 양극 물질(주로 리튬 코발트 산화물)이 고온에서 산화 반응을 일으키며 추가적인 열을 발생시킵니다.
3. 음극 재료 산화: 음극 물질(주로 흑연)이 산소와 반응하여 연소할 수 있습니다.
이러한 반응들이 복합적으로 일어나면서 열 폭주가 계속 가속화되고, 배터리 내부 온도가 급격히 상승하여 화재가 지속됩니다. 특히, 리튬 금속은 매우 반응성이 높아 물과 접촉했을 때 폭발적인 반응을 일으킬 수 있기 때문에, 물로 진화하기도 어렵습니다. 따라서 전기차 화재는 일반적인 소방 방법으로는 진화가 어렵고, 특수한 소화 장비와 기술이 필요합니다.
비유하자면, 리튬 이온 배터리는 속에 연료가 가득 찬 용광로와 같습니다. 한 번 불이 붙으면 내부에서 생성된 열과 가연성 물질이 계속해서 불을 붙이기 때문에, 완전히 불을 끄기 위해서는 연료 공급을 차단하거나 온도를 급격히 낮춰야 합니다.
우리나라 언론의 아쉬움은 전기차에 화재가 발생했을 때, 회사를 지칭하기보다는 전기차로 묶어서 이야기를 하는 경향이 있습니다. 특정 회사를 중심으로 전기차는 현재 화재가 발생하고 있습니다. 최근에 LFP배터리 자동차가 출현하기 전에는 대부분 리튬이온 배터리를 탑재한 전기차량이 대부분이었고, 화재와 관련된 이슈도 리튬이온 배터리에 집중되어 있으므로 리튬이온 배터리 기준으로 화재 원인을 설명드리겠습니다.
대표적인 화재원인으로는 열폭주는 배터리 셀 내부의 온도가 급격히 상승하면서 연쇄적인 분해 반응이 일어나는 현상입니다. 이 과정에서 셀 내부의 열이 외부로 방출되지 못하고 축적되면서 더 많은 열을 발생시키게 됩니다. 이는 배터리 내의 전해질이 분해되면서 가연성 가스를 생성하고, 이 가스가 점화되면서 화재로 이어질 수 있습니다. 배터리 내부에서 단락이 발생하면, 전류가 급격히 흐르면서 열이 발생하게 됩니다. 이 열이 배터리의 온도를 상승시키고, 결국 화재로 이어질 수 있습니다. 내부 단락의 원인으로는 배터리 셀의 손상, 제조 결함, 물리적 충격 등이 있습니다. 또 배터리를 과충전하면, 셀 내부의 전압이 증가하면서 전해질과 전극 재료가 분해될 수 있습니다. 이 과정에서 발생한 열이 배터리의 온도를 상승시키고, 화재로 이어질 수 있습니다.배터리가 손상되면 과도하게 열이 발생, 내부 온도가 급격히 상승합니다. 이로 인해 배터리 내 전해질이 분해되고 가연성 가스가 발생, 배터리 셀이 연속적으로 폭발하게 됩니다. 또 유기전해질이 가연성입니다. 불이 나면 양극재에서 산소가 발생되고, 셀이 밀집구조로 되어 있어 화재에 취약한 구조여서 그렇습니다.
안녕하세요, 전문가 김찬우 입니다.
전기차 배터리에서 발생하는 화재를 열폭주 라고 합니다.
현재 사용되는 배터리는 모두 내부에 액체상태의 전해질이 들어있으므로 기본적으로 폭발의 위험성을 가지고 있습니다. 고압의 전류가 만들어지고 저장이되며 전극사이를 이동을 하기 때문에 내부의 전해질과 단열재 등에 문제가 발생하면 금방 대형 화재가 발생 할 수 있습니다.
화력의 범위보다 내부의 전해질 자체가 불이 붙을 경우 쉽게 꺼지지 않을 정도로 높은 열과 화염을 만들어내기 때문에 위험합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다. 추가로 궁금하신 사항이 있으시면 언제든지 댓글달아주시면 답변 드리겠습니다:)