리튬 일차전지, 이차전지에 비해 더 취약
리튬 금속, 물과 반응해 수소 가스 발생
화재 경험 비츠로셀, 공장 여러개로 분산
이차전지 기업들도 화재 대비책 마련
대형 화재로 20명 이상이 사망해 최악의 참사로 기록될 경기 화성 아리셀 공장에는 스프링클러가 설치되지 않은 것으로 나타났다. 리튬 배터리 공장은 물과 격렬히 반응하는 리튬 성격상 스프링클러가 무용지물인 경우가 많은 것으로 알려졌는데, 열폭주를 막기 위해서라도 필요하다는 견해가 나온다. 리튬 등 금속 화재에 특화된 D급 소화기의 보급도 시급하다는 평가다.
25일 아리셀 관계자들의 말을 종합하면 화재가 발생한 배터리 공장에는 스프링클러가 설치되지 않았거나 미작동 상태였던 것으로 파악된다. 아리셀은 에스코넥의 자회사로 리튬일차전지를 생산하는 곳이다. 리튬일차전지는 재충전이 불가능한 전지로 전기차에 사용하는 리튬이온이차전지와는 구성이나 용도가 완전히 다르다.
아리셀은 염화티오닐 리튬일차전지(Li/SOCL2)를 생산했다. 이 전지는 음극에 리튬금속, 양극에 탄소, 전해질로 염화티오닐을 사용한다. 염화티오닐 리튬일차전지는 작동전압과 에너지밀도가 높고 수명이 10년 정도로 길어 통신장비, 안전시설 모니터링, 석유탐사, 군사 장비의 전원 등에 활용된다.
리튬, 나트륨, 칼륨 등 알칼리 금속은 물에 닿으면 급격히 반응해 수소 가스가 발생하면서 폭발하기 쉽다. 이 때문에 이 공장에서는 스프링클러를 설치하지 않은 것으로 보인다.
리튬일차전지는 리튬이차전지에 비해 화재에 더욱 취약하다. 리튬이온 이차전지는 리튬이 산화물 형태로 존재하지만 리튬일차전지는 순수한 리튬 금속이 그대로 들어가기 때문이다. 어느 정도 방전된 상태로 출고하는 이차전지와 달리 일차전지는 완충된 상태로 보관·출고된다. 높은 에너지를 품고 있기 때문에 약간의 외부 충격으로도 화재로 이어질 수 있다.
전기차 화재 시에는 물에 완전히 담그거나 덮개로 산소를 차단하는 질식소화 방식을 적용한다. 또 배터리 팩은 열폭주, 열전이가 발생하지 않도록 설계하고 있다.
국내 배터리 공장도 이와 비슷한 방식으로 화재에 대비하고 있다.
LG에너지솔루션 관계자는 "개별 배터리 셀이 접촉되지 않도록 간격을 두고 개별 트레이에 넣어 보관하고 있다"며 "천장 스프링클러와 별도로 각각의 트레이 안에도 개별적으로 스프링클러를 설치해 신속히 대응하고 있다"고 설명했다. LG에너지솔루션은 오창에너지플랜트 등 생산 및 연구시설마다 자체적인 소방 방재센터를 운영하고 있어 유사시 1차 대응이 가능하도록 하고 있다.
삼성 SDI 관계자도 "공장 내에 유사시 사용할 수 있는 작은 수조통과 이산화탄소 소화기를 구비해 놓고 있다"며 "스프링클러는 열이 주변으로 확산해 열폭주가 전이되지 않기 위해서라도 필요하다"고 말했다.
앞서 2017년 4월 화재로 예산 공장이 전소했던 국내 대표적인 일차전지 기업 비츠로셀은 당진에 새 공장을 지으면서 특별히 화재 예방에 신경을 썼다. 비츠로셀 관계자는 "스프링클러와 별도로 리튬 등 금속 화재에 특화한 D급 소화기를 구비해 놓고 있다"고 전했다. 하지만 국내에는 아직 D급 소화기 설치를 의무화하지 않고 있다.
이외에도 비츠로셀은 공정을 분리해 당초 3개 동이었던 공장을 21개 동으로 늘렸으며 각 공장은 철근 콘크리트 구조로 설계됐다. 또 배터리를 옮길 때 사용하는 트레이는 난연 소재를 사용했다고 전했다. 강경성 산업통상자원부 1차관은 이날 비츠로셀을 방문해 화재 예방 상황을 점검할 계획이다.
강희종 기자 mindle@asiae.co.kr
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