중국 전기차 산업, '배터리 화재' 안전 문제로 몸살…급성장 속 아킬레스건 부상

중국 전기차(EV) 시장이 빠르게 성장하는 가운데, 잇따른 배터리 화재 사고가 전기차 산업의 아킬레스건으로 떠오르며 대중의 안전 우려를 증폭시키고 있다.

샤오미, 리오토, 비야디(BYD) 등 주요 전기차 브랜드에서 발생한 화재 사건들은 차량에 사용되는 배터리 안전성에 대한 광범위한 논쟁을 불러일으키고 있으며, 일부 소비자들은 안전 문제로 인해 전기차 구매를 재고하고 있는 상황이라고 18일(현지시각) 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 보도했다.

지난달에만 여러 건의 주목받는 전기차 화재 사고가 발생했다. 10월 13일 쓰촨성 청두에서는 샤오미 전기차가 고속 충돌 후 불길에 휩싸여 운전자가 사망하는 안타까운 사고가 있었다.

10월 23일 상하이에서는 리오토 차량이 울퉁불퉁한 도로를 달리던 중 갑자기 불길에 휩싸여 10초 만에 전소되었으나 탑승자들은 다행히 탈출했다. 일주일 후 홍콩에서는 실내 차고에 주차된 BYD 차량에서 연기가 나와 소방관들이 진압에 나섰다.
이러한 사건들은 과거 테슬라, 닛산, BMW, 현대 등 다른 글로벌 제조사들도 배터리 안전 문제로 차량을 리콜해야 했던 전례를 상기시키며, 빠르게 성장하는 중국 전기차 시장 내에서 안전에 대한 공공 논쟁을 촉발시켰다.

중국승용차협회(CPCA) 자료에 따르면 지난달 신규 전기차 소매 판매량은 140만 대로 전년 대비 17% 증가했으며, 올해 누적 소매 판매량은 1030만 대에 달한다. 또한, 올해 1월부터 9월까지 중국은 약 570만 대의 차량을 수출하는 등 전기차 산업이 폭발적인 성장을 이루고 있는 상황에서 배터리 안전 문제는 더욱 민감한 사안이 되고 있다.

대부분의 전기차 화재는 배터리 내 '열 폭주(thermal runaway)'라는 과정에서 발생한다. 이는 보통 직접적인 충격으로 인한 물리적 손상에 의해 유발되지만, 제조 결함, 더운 날씨에 장시간 햇볕에 노출된 것, 과도한 충전 등도 원인이 될 수 있다.

리튬 이온 배터리의 단락은 강한 열을 발생시키고, 온도가 상승하면 배터리 내에서 메탄이나 수소와 같은 가연성 가스가 방출되는 반응이 일어난다. 결국 문제는 확산되어 열이 다음 셀로 이동하면서 도미노 효과가 발생, 배터리 팩 전체가 몇 초 만에 불길에 휩싸일 수 있다.

지난달 상하이 화재에 대한 리오토의 조사에 따르면, 내식성이 부족한 냉각수가 누출되어 열 폭주 과정을 촉발했을 가능성이 있다. 이로 인해 리오토는 유사한 결함 위험이 있는 약 1만1400대의 차량에 대해 리콜 통지를 발행했다.
전기차 화재는 휘발유 차량의 화재와는 근본적인 차이 때문에 진압이 어려운 경우가 많다. 일부 리튬 배터리 음극 재료는 고온에서 분해되어 산소를 방출, 외부 공기 없이도 지속할 수 있는 자가 산소 공급 연소를 만들기 때문이다.

또한, 화재가 소화제가 침투하기 어려운 밀폐된 배터리 셀 내부에서 시작되는 것도 문제다. 이로 인해 연속 냉각만이 화재를 제어하는 유일한 방법이 되는 경우가 많으며, 건조 분말이나 에어로졸 제제를 사용하는 온보드 화재 진압 시스템은 일반적으로 화재 초기 단계에서만 효과적이다.

전기차 배터리의 두 가지 주요 유형인 삼원 리튬 배터리와 리튬 페로인산철(LFP) 배터리는 안전성에서 중요한 차이가 있다. 삼원 리튬 배터리는 에너지 밀도가 높아 성능과 주행거리가 길지만, 반응성 금속을 포함하고 200도(섭씨) 이하에서도 화재가 발생할 수 있어 더 격렬한 화재 위험이 있다.

반면, LFP 배터리는 500도 이상의 온도에도 견딜 수 있고 손상이나 과충전으로 인한 화재에 매우 강해 훨씬 안전하다. 다만 에너지 밀도가 낮아 같은 주행 거리를 위해 더 크고 무거운 배터리가 필요하다는 단점이 있다.

중국은 배터리 안전 문제를 해결하기 위해 오랫동안 배터리 안전 규정과 기술 기준을 강화해 왔다. 기존 안전 기준은 열 폭주가 시작된 후 최소 5분 동안 배터리 팩이 불붙거나 폭발하지 않아야 한다고 명시하고 있다.

내년 7월 시행 예정인 새로운 규정은 이러한 규정을 크게 강화하여, 2시간의 시험 기간 내에 화재나 폭발이 없어야 한다고 명시하고 있으며, 울퉁불퉁한 도로에서 차량 하단이 부딪혔을 때의 새로운 테스트도 도입되었다.

미래의 유망한 해결책으로는 전고체 배터리(solid-state battery)가 꼽힌다. 전해질 연소 위험이 없고, 내부에서 단락이 어려우며, 고온에서 더 안정적이기 때문이다. 3월에 중국은 전기차 전고체 배터리에 대한 국가 표준을 공식적으로 수립하기 시작했으며, 이미 일부 반고체 배터리는 대량 생산에 들어가 차량에 장착되고 있다.

배터리 안전 문제는 중국 전기차 산업이 글로벌 리더로 도약하기 위해 반드시 해결해야 할 과제다. 강화된 규제와 기술 혁신을 통해 소비자의 신뢰를 회복하고 안전성을 확보하는 것이 중국 전기차 산업의 지속 가능한 성장을 위한 핵심이 될 것이다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com