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전동킥보드 화재 위험성

국립소방연구원 나용운 | 기사입력 2022/09/20 [10:00]

전동킥보드 화재 위험성

국립소방연구원 나용운 | 입력 : 2022/09/20 [10:00]

전동킥보드가 차세대 모빌리티로 부상된 지 약 5년 정도 됐다. 언제 어디서나 손쉽게 활용할 수 있는 편리함은 있지만 전동킥보드에 사용되는 리튬이온배터리에서 발생하는 화재는 계속 증가하고 있다.

 

소방청 통계에 따르면 2017년 4건에 불과하던 전동킥보드 화재가 2021년에는 무려 39건으로 급증했다. 이는 보급 증가에 따라 화재 건수도 비례해 증가한 것으로 판단된다. 향후 전동킥보드 보급 증가와 기존 전동킥보드 배터리 노후로 인해 화재는 계속 증가할 것으로 예측된다.

 

▲ [그림 1] 전동킥보드 화재 발생 연도별 현황(출처 소방청)

 

전동킥보드 화재의 발생 빈도가 높은 건 아니지만 화재의 구조적 특성으로 인한 위험성은 높고 피해 규모 또한 크다.

 

전동킥보드에 탑재된 리튬이온배터리가 화재의 주요 가연물인데 리튬이온배터리는 열폭주 과정을 거쳐 화재로 전이된다. 이 과정에서 온도가 급격하게 상승함과 동시에 유해가스가 발생해 피해가 커지기 때문이다. 

 

▲ [그림 2] 열폭주 온도 곡선(출처 국립소방연구원 실험데이터(나용운))

▲ [그림 3] 열폭주 발생 유해가스(출처 W. Li, S. Rao, Y, Xia, Z. Gao, Y. Chen,H. Wang and M. Ouyang, iScience 24 (2021) 102401.)

 

열폭주가 발생하면 이른 시간 내에 최대 온도로 상승하며([그림 2] 참조) 탄화수소 계열의 가연성가스와 불산 등의 유해가스가 발생한다([그림 3] 참조).

 

전동킥보드 화재는 대부분 리튬이온배터리의 열폭주로 인해 발생한다. 따라서 사실상 화재 원인은 리튬이온배터리의 열폭주를 발생시키는 요인에 의한 거로 볼 수 있다.

 

리튬이온배터리 열폭주의 근본적인 원인은 배터리 내부 분리막 손상이다. 분리막을 손상시키는 주요 원인은 크게 과충전과 과방전, 높은 외부환경 온도로 볼 수 있다.

 

[그림 4]와 같이 배터리의 과충전 또는 과방전 시 리튬 입자가 분리막 주변에서 분리막을 파괴할 정도로 성장하는 걸 덴드라이트라고 한다.

 

덴드라이트가 발생하면 분리막이 파괴돼 양극과 음극이 접촉하면서 단락과 함께 열폭주가 발생한다. 배터리 주변 온도가 높을 때도 분리막이 손상되면서 열폭주가 발생할 수 있다.

 

▲ [그림 4] 덴드라이트 발생 과정(출처 gift.kisti.re.kr/data/file/GTnet/sjl_1386820664497.jpg)

 

원천적으로 전동킥보드 화재를 예방하는 게 최선이지만 현실적으론 어려움이 따른다. 전동킥보드로 인한 화재 피해를 최소화하기 위해선 다음 사항을 유념할 필요가 있다. 

 

▲ [그림 5] 전동킥보드 충전 시 유의 사항

 

1. 현관 부근 전동킥보드 충전 금지

전동킥보드 화재로 인한 인명피해의 90%는 집에서 발생한다. 현관 주변에서 전동킥보드 충전 중 화재가발생하면 피난로를 막기 때문에 인명피해를 피할 수 없다.

 

2. 불법개조ㆍ용량증설 금지

전동킥보드 화재가 발생하는 원인 중 하나는 불법개조나 용량증설이다. 이 같은 원인으로 화재가 발생하면 피해 보상이 어려울 수 있다. 

 

3. 안전한 충전 관리

충전이 완료되면 전원 플러그를 제거해 혹시 발생할 수 있는 과충전을 방지해야 한다. 충전 중에는 주변에 누군가가 있어야 화재 발생 시 신속하게 대처할 수 있다. 

 

국립소방연구원_ 나용운 : zerokira@korea.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 9월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>

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