[화성 배터리공장 화재 참사] 리튬 배터리 화재, 얼마나 위험하기에 최소 20명 사망했나

최소 20명의 사망자를 낸 경기 화성시 서신면 아리셀 공장 화재가 리튬이온 배터리 1개에서 시작한 것으로 알려지면서 리튬이온 배터리의 위험성에 누리꾼 관심이 쏠린다.

24일 경기도소방재난본부 등에 따르면 이날 오전 10시 31분쯤 화성시 서신면 전곡리 아리셀 공장에서 화재가 발생해 최소 20명이 사망했다. 연합뉴스와 뉴스1 보도를 종합하면 화재 현장 내부 수색에서 시신 20구 이상이 발견됐다. 실종자가 23명인 것으로 알려져 사망자가 추가로 나올 가능성이 있다.

아리셀은 코스닥 상장사인 에스코넥의 자회사다. 철근 콘크리트 구조의 연면적 5530㎡(약 1672평) 규모인 아리셀 공장은 총 11개 동으로 구성돼 있다. 불이 난 곳은 2018년 4월에 건립된 3동이다. 불이 난 공장 3동에는 리튬 배터리 완제품 3만 5000여개가 보관됐던 것으로 파악됐다.

전체 배터리의 80% 이상을 차지하는 리튬이온 배터리는 매우 폭발 가능성이 높다. 터졌다 하면 대형 화재와 대형 폭발 사고로 이어질 수 있다.

리튬 배터리는 에너지 밀도가 높아 화재나 폭발 위험성이 존재한다. 배터리의 과충전, 과방전, 충격, 고온 노출 등의 요인으로 인해 배터리 내부의 화학 반응이 비정상적으로 일어나면서 화재나 폭발이 발생할 수 있다.

실제 지난 2월 프랑스 남부 비비에즈 소재 한 배터리재활용공장 창고에서 화재가 발생해 약 900여톤의 리튬이온 배터리가 시커먼 연기를 피어올리며 불에 탔다.

지난해 6월엔 미국 노스캐롤라이나 주 베서머 시티에 있는 리튬 처리 시설에서 화재가 발생했다. 사우스캐롤라이나 주 경계선에서 10마일도 채 떨어지지 않은 곳에서 발생한 화재였다. 이 화재로 인한 연기로 인근 도로가 폐쇄됐다.

2021년엔 미국 전기차 업체 테슬라가 호주 빅토리아주에 설치한 13톤 규모의 초대형 에너지저장장치(ESS) 메가팩에서 발생한 화재가 나흘이 지나서야 가까스로 진압됐다. 당시 불도 아리셀 공장 화재처럼 배터리 1개에서 시작된 불길이 다른 배터리로 옮겨 붙으면서 커졌다.

이런 대형 화재 말고도 세계 곳곳에서 전기자전거나 전기스쿠터용 리튬이온 배터리가 화재를 일으키거나 폭발하면서 사망자가 잇따라 발생하고 있다.

리튬이온 배터리 화재는 통상 '열 폭주(thermal runaway)' 현상에 의해 발생한다. 열폭주의 원인은 충격, 찌르기, 구부리기 등 외부적인 손상과 제조 과정에서 발생하는 결함이다. 손상된 내부 구조는 단락을 발생시켜 급격한 열 발생 및 폭발을 유발한다.

과열도 열 폭주 원인이다. 리튬 이온 배터리는 극한 온도에 노출되거나, 잘못된 충전 방식 으로 사용되면 과열될 수 있다. 과열은 전해질 분해, 가스 발생, 압력 상승을 초래해 폭발로 이어진다.

이밖에 직사광선, 고온, 고습 환경에 보관하면 리튬이온 배터리의 열폭주 위험이 증가할 수 있다.