편리한 배터리, 왜 발열 사고에 취약할까

리튬 이온 배터리 안정성 문제 일으켜…배터리 셀 음극·양극 붙으면 과열 원인

[아시아경제 류정민 기자] 배터리 사고는 '발열'에 취약한 특성과 관련이 있다. 배터리 사고는 보통 이상 과열로 온도가 올라가고 연기가 나고 불꽃이 튀고 화재 또는 폭발로 이어지는 단계를 커진다.

아무런 징후 없이 사고로 이어지지는 않는다는 얘기다. 배터리 충전 과정에서 문제가 발생할 수도 있고, 배터리 자체의 문제가 원인일 수도 있다.

현재 휴대폰에 사용되는 대부분의 전지는 '리튬 이온' 또는 '리튬 이온 폴리머 2차 전지'를 사용한다. 리튬이온 배터리는 배터리 본체인 '배터리 셀'과 이를 감싸는 포장재인 '배터리팩'으로 나뉜다.

배터리 폭발은 주로 베터리 셀 핵심 부품인 분리막 문제가 원인이라는 게 전문가들의 설명이다. 분리막은 배터리 양극과 음극을 나눠주는 역할을 담당한다. 분리막의 미세한 구멍을 통해 리튬이온이 양·음극을 오가는 과정에서 에너지를 얻는데 분리막이 문제가 생길 때가 있다.

고동진 삼성전자 무선사업부 사장은 2일 "소비자 안전을 최우선으로 생각해 판매를 중단하고 구입 시기와 상관없이 갤럭시노트7 신제품으로 교환해 드리기로 결정했다"고 말했다.

분리막 자체가 불량이거나 파손될 경우 음극과 양극 성분이 만나면서 폭발로 이어질 수 있다.

배터리팩 자체의 결함도 폭발의 원인이 될 수 있다. 배터리팩에 전류가 너무 많이 흐르면 이를 적절히 차단해주도록 배터리매니지시스템(BMS)이 장착돼 있는데 고장을 일으킬 경우 사고로 연결될 수 있다.

스마트폰 업체는 더 얇고 오래가는 배터리를 만드는 경쟁을 벌이고 있다. 에너지 밀도를 무리하게 높이려다보니 사고 위험도 커진다는 얘기다.

리튬이온 배터리는 본래 안정적인 존재가 아니라는 점에서 앞으로도 다양한 문제가 발생할 가능성은 얼마든지 있다. 특정 제조사의 문제가 아니라 스마트폰 제조업체의 공통 고민이라는 얘기다.

이번에 문제가 된 삼성전자 갤럭시노트 7은 제조 공정상의 문제가 사고의 원인으로 지목됐다.

고동진 삼성전자 무선사업부 사장은 "배터리 셀 제조 공정상 미세한 문제가 있었다. 그래서 발견하는 데 시간이 걸렸다. 제조 공정상의 오차로 인해서 음극과 양극이 만나게 되는 경우가 거의 불가능한데 만나는 현상이 발생했다"고 말했다.

고 사장은 "배터리 셀 내부에 극판 음극과 양극이 눌린다든가, 절연 테이프가 건조되는 과정에서 일부 수축돼서 문제를 일으키는 것으로 확인됐다"면서 "쉽게 설명하면 배터리는 파우치처럼 말게 돼 있는데 맨 마지막 부분이 하단으로 와야 하는데 일부 아주 몇 개가 취약한 부분 쪽으로 올라와 있는 것들이 발견됐다"고 설명했다.

류정민 기자 jmryu@asiae.co.kr