다 쓴 폐리튬이온배터리에 열 가했더니 ‘열폭주’···“수거·보관시 주변 열원 등 주의해야”

열폭주 중인 폐리튬이온배터리. 국립소방연구원 제공

다 쓴 리튬 배터리에 외부 열이 가해지면 화염을 동반한 열폭주가 발생할 수 있다는 실험 결과가 나왔다.

소방청 국립소방연구원은 폐리튬이온배터리의 잔존 전압에 따른 화재위험 특성을 확인하기 위해 열적 남용 실험을 실시한 결과, 일부 전압 조건에서 화염을 동반한 열폭주 현상이 나타났다고 10일 밝혔다.

열폭주는 외부 충격이나 내부 단락, 과충전 등으로 배터리 온도가 급격히 상승해 연쇄적으로 발화하는 현상이다.

실제 2024년 1월 경기 평택시의 폐배터리 재활용 업체에서는 리튬 폐배터리 파쇄 작업 중 화재가 발생했다. 2020년 4월 경북 고령군의 폐배터리 처리 업체에서도 배터리 분리 작업 중 발생한 화재가 연쇄 폭발로 이어져 진화에 어려움을 겪었다.

이번 실험은 수거한 원통형 폐리튬이온배터리를 남아 있는 전압별로 구분한 뒤, 외부에서 일정한 속도로 열을 가하는 방식으로 진행됐다.

실험 결과 평균 잔존 전압이 3.45V인 조건에서는 열폭주 없이 가스 방출과 전해액 누출만 관찰됐다. 반면 평균 잔존 전압이 3.94V 이상인 조건에서는 배터리 온도가 급격히 상승하면서 화염을 동반한 열폭주가 발생했다.

소방청은 “사용이 종료된 폐배터리라도 내부에 전기에너지가 남아 있을 경우 외부 열에 의해 화재가 발생할 수 있음을 보여준다”고 설명했다.

소방청은 특히 열폭주가 발생하지 않은 조건에서도 가스 방출과 전해액 누출이 확인돼, 폐배터리 수거·보관 과정에서 잔존 에너지와 주변 열원 등을 고려한 안전관리가 필요하다고 강조했다.

연구원은 이번 실험에서 확보한 영상과 연구 결과를 폐리튬이온배터리 수거·보관 및 재활용 시설 관계자를 위한 안전교육과 홍보자료로 활용할 계획이다.

김연상 국립소방연구원장은 “연구 결과가 폐배터리 취급 현장의 화재예방과 안전관리 인식 향상에 도움이 될 수 있도록 관련 자료를 공유해 나가겠다”고 말했다.