[PEDIEN] 사용이 끝난 폐리튬이온배터리가 수거·보관 및 재활용 과정에서 예상치 못한 화재 위험을 안고 있다는 사실이 국립소방연구원의 실험을 통해 확인됐다. 일부 전압 조건에서는 화염을 동반한 열폭주 현상이 발생하는 것으로 나타나, 잔존 에너지에 대한 각별한 주의가 요구된다.
폐리튬이온배터리는 사용 후에도 내부에 상당한 양의 전기에너지가 남아있을 수 있다. 이는 단순 폐기나 재활용 과정에서 잠재적인 화재 위험 요소로 작용한다. 실제로 지난 2024년 1월 경기 평택시의 폐배터리 재활용 업체에서는 파쇄 작업 중 화재가 발생했으며, 2020년 4월 경북 고령군의 폐배터리 처리 업체에서도 배터리 분리 작업 중 발생한 화재가 연쇄 폭발로 이어져 진화에 난항을 겪은 바 있다. 이처럼 리튬이온배터리 사용이 확대되면서 폐배터리의 안전한 수거·보관 및 재활용 관리의 중요성은 더욱 커지고 있다.
이에 국립소방연구원은 폐배터리의 잔존 전압에 따른 열폭주 발생 특성을 실험적으로 분석하고, 취급 시설의 화재 예방에 필요한 기초 자료를 확보하기 위해 이번 연구를 진행했다. 실험은 수거된 원통형 폐리튬이온배터리를 잔존 전압별로 구분한 뒤, 외부에서 일정한 속도로 열을 가하는 방식으로 이루어졌다.
실험 과정에서는 시간에 따른 폐배터리 온도 변화, 가스 분출 및 화염 발생 여부, 열폭주 발생 양상, 그리고 화재 시 열방출률 등이 면밀히 측정·관찰됐다. 이를 통해 전압 조건별 화재 특성을 비교·분석한 결과, 외부 열에 노출된 폐배터리는 평균 잔존 전압에 따라 확연히 다른 반응을 보였다.
평균 잔존 전압이 3.45V인 조건에서는 열폭주 없이 오프가스 발생과 전해액 누출만 관찰되는 데 그쳤다. 하지만 평균 잔존 전압이 3.94V 이상인 조건에서는 배터리 온도가 급격히 상승하며 화염을 동반한 열폭주가 발생했다. 이는 사용이 종료된 폐배터리라도 내부에 전기에너지가 잔존할 경우, 외부 열에 의해 열폭주 및 화재가 발생할 수 있음을 명확히 보여주는 결과다.
더욱이, 열폭주가 발생하지 않은 조건에서도 가스 방출과 전해액 누출이 확인되었다. 이는 폐배터리 수거·보관 과정에서 잔존 에너지뿐만 아니라 주변 열원 등을 종합적으로 고려한 안전 관리의 필요성을 시사한다.
국립소방연구원은 이번 실험에서 확보한 영상과 연구 결과를 폐리튬이온배터리 수거·보관 및 재활용 시설 관계자를 위한 안전 교육과 홍보 자료로 적극 활용할 계획이다. 이를 통해 폐배터리 취급 과정에서 발생할 수 있는 화재 위험에 대한 이해를 높이고, 현장 관계자의 안전 관리 인식 향상을 지원한다는 방침이다.
김연상 국립소방연구원장은 “이번 연구는 사용이 끝난 폐배터리라도 남아 있는 전기에너지와 외부 열에 의해 화재 위험이 나타날 수 있음을 실험적으로 확인했다”며 “연구 결과가 폐배터리 취급 현장의 화재 예방과 안전 관리 인식 향상에 도움이 될 수 있도록 관련 자료를 적극적으로 공유해 나가겠다”고 밝혔다.
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