2024년 6월 24일 오전 경기 화성시 서신면 전곡산업단지에 위치한 일차 리튬 전지 제조업체 아리셀의 공장에서 화재가 발생했다. 화재는 공장 내 3동 2층에서 시작되었으며, 이로 인해 총 23명이 사망하고 여러 명이 부상을 입었다. 대부분의 사망자는 질식사한 것으로 국립과학수사연구원에서 밝혔다.
화재 발생 직후 소방당국은 대응 1단계를 발령하고 긴급 구조 작업을 진행했으나, 빠르게 확산된 화재로 인해 많은 인명 피해가 발생했다. 현장에서는 방독 장비가 제대로 갖추어지지 않은 상태에서 근무하던 직원들도 많았던 것으로 드러났다.
경찰은 현재 아리셀 공장 책임자 5명을 업무상 과실치사상 혐의로 입건하고, 전원 출국 금지 조치를 내렸다. 이와 함께 고용노동부는 공장 전체에 대해 전면 작업 중지 명령을 내렸다.
이 화재 사건은 대규모 인명 피해를 초래한 만큼, 철저한 조사와 안전 조치 강화가 요구되고 있다.
2024년 6월 24일 오전 경기 화성시 서신면 전곡산업단지에 위치한 일차 리튬 전지 제조업체 아리셀의 공장에서 화재가 발생
아리셀 공장의 최근 소방 점검 결과는 양호한 것으로 확인되었다. 이 공장은 2017년부터 매년 자체 소방 점검을 실시해왔으며, 최근 3년 동안 모든 점검에서 '이상 없음' 판정을 받았다.
그러나 이번 화재로 인해 인명 피해가 컸던 만큼, 소방 점검이 제대로 이루어졌는지에 대한 추가 조사가 진행될 예정이다. 화재는 공장 제품검수실에서 발생했으며, 위험물저장소와는 거리가 있던 것으로 전해들었다.
이번 사고의 주요원인인 리튬황 배터리에 대하여 설명하자면 고에너지 밀도와 저비용으로 주목받고 있지만, 몇 가지 중요한 위험성을 가지고 있다. 여기에는 화재와 폭발의 위험성이 포함된다.
아래는 리튬황 배터리의 주요 위험성과 그 원인에 대한 다음과 같이 설명하고자 한다.
1. 화재 및 폭발 위험
- 열폭주(Thermal Runaway) : 리튬황 배터리는 고온에서 열폭주 현상을 겪을 수 있다. 이는 배터리 내부의 화학 반응이 통제 불가능한 상태로 빠르게 진행되어 고열을 발생시키고, 결국 화재나 폭발로 이어질 수 있다.
- 전해질의 인화성 : 리튬황 배터리의 전해질은 인화성이 있어, 충격이나 과열 시 발화할 수 있다. 특히, 제조 공정 중이나 사용 중에 발생할 수 있는 손상이나 단락이 이러한 위험을 높인다.
2. 구조적 불안정성
- 리튬황 배터리는 반복적인 충전과 방전 과정에서 전극이 부풀어 오르는 현상이 발생할 수 있다. 이는 배터리의 구조적 안정성을 해치고, 장기적으로 화재 위험을 증가시킬 수 있다.
- 전극 소재의 물리적 변화는 배터리 내부에서 단락을 일으킬 수 있으며, 이는 다시 열폭주와 화재로 이어질 수 있다.
3. 위험물 관리의 어려움
- 리튬황 배터리는 제조 및 폐기 과정에서 위험물로 분류되며, 이들의 안전한 취급과 보관은 까다롭다. 특히 대량으로 저장될 경우, 위험물 관리 규정을 엄격히 준수해야 한다. 그러나 현실적으로 모든 작업장에서 이러한 규정을 완벽히 준수하기 어렵기 때문에 사고의 위험이 존재한다.
4. 불안정한 성능
- 리튬황 배터리는 다른 리튬이온 배터리에 비해 비교적 새로운 기술이기 때문에, 아직 완전한 안전성을 확보하지 못했다. 실험실 환경에서의 성능은 우수할 수 있지만, 실제 사용 환경에서는 예기치 못한 문제들이 발생할 수 있다.
이러한 위험성들 때문에 리튬황 배터리는 고도의 안전 관리가 필요하며, 특히 대량으로 취급되는 산업 현장에서는 더욱 주의가 요구된다. 화재 예방을 위해 정기적인 점검과 적절한 보관 조건을 유지하는 것이 중요하다.
다음은 리튬황 배터리의 안전 관리를 위해 다양한 방안에 대하여 알아보고자 한다.
아래는 리튬황 배터리의 안전 관리를 위한 주요 방안이다:
1. 온도 관리
- 냉각 시스템 설치 : 리튬황 배터리는 고온에서 열폭주 현상이 발생할 수 있으므로, 배터리 모듈에 냉각 시스템을 설치하여 온도를 일정하게 유지하는 것이 중요한다.
- 온도 센서 사용 : 배터리 셀 및 모듈에 온도 센서를 설치하여 실시간으로 온도를 모니터링하고, 비정상적인 온도 상승 시 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 한다
2. 전기적 보호
- BMS(배터리 관리 시스템) : 배터리 관리 시스템을 통해 과충전, 과방전, 과전류 등의 전기적 위험을 방지할 수 있다. BMS는 각 배터리 셀의 상태를 모니터링하고, 비정상적인 상태가 감지되면 시스템을 차단한다.
- 퓨즈 및 서지 보호기 : 전기적 단락이나 서지에 의한 손상을 방지하기 위해 배터리 시스템에 퓨즈와 서지 보호기를 설치한다.
3. 구조적 안정성 확보
- 고품질 소재 사용 : 내열성과 기계적 안정성이 높은 소재를 사용하여 배터리의 구조적 안정성을 향상시킨다.
- 셀 패키징 : 배터리 셀을 안전하게 패키징하여 외부 충격이나 압력에 의한 손상을 최소화한다.
- 안전한 보관 : 리튬황 배터리는 화재 위험이 있으므로, 지정된 안전한 장소에 보관하며, 화재 감지 및 소화 시스템을 설치한다.
- 위험물 규정 준수: 배터리를 대량으로 보관할 경우, 관련 법규와 규정을 준수하여 대량의 경우 격벽을 쌓아서 적정량만 보관하여 위험물의 안전한 취급과 보관을 보장할 수 있도록 한다.
5. 정기 점검 및 유지보수
- 정기적인 점검 : 배터리 시스템의 정기적인 점검을 통해 이상 여부를 조기에 발견하고, 필요한 유지보수 작업을 실시한다.
- 점검 기록 유지 : 점검 결과와 유지보수 작업을 철저히 기록하여, 향후 문제 발생 시 참고할 수 있도록 한다.
6. 교육 및 훈련
- 직원 교육 : 배터리를 취급하는 직원들에게 안전 교육을 실시하여, 리튬황 배터리의 위험성과 안전 관리 방안을 숙지하게 한다.
- 비상 대처 훈련 : 화재나 폭발 등의 비상 상황 발생 시 대처 방법에 대한 훈련을 정기적으로 실시한다.
이러한 안전 관리 방안을 통해 리튬황 배터리의 화재 및 폭발 위험을 최소화하고, 안전한 사용 환경을 조성할 수 있다.
국가의 가장 중요한 역할 중 하나는 국민의 생명과 안전을 지키는 것이다. 각종 재난으로부터 국민을 지키는 일은 헌법에도 나와 있는 국가의 기본적인 책무이다.
지금이라도 정부와 국회는 서둘러 안전대책을 마련하여 앞으로 예견되는 위험요인을 사전에 대응할 수 있도록 만반의 준비를 하여야 할 것이다.
김효범 한국화재폭발조사협회 부회장
(화재조사관, 화재감식평가기사, 미국화재폭발조사관(CFEI), 화재조사전문평가사, 화재감식전문교수(CFII), 화재시뮬레이션 전문교수(FDSI))
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