리튬배터리 화재 전조증상과 손상 배터리 대응·격리 보관법
2022년 경기 성남의 한 데이터센터에서 화재 신고가 접수됐습니다.
불이 시작된 곳은 지하 3층 전기실. 정전에 대비해 설치해둔 무정전전원장치(UPS)의 리튬이온 배터리 랙에서 스파크가 발생했고, 곧이어 화재로 번졌습니다.
화재가 쉽게 진압되지 않았고, 결국 전력을 차단하고 진화하고 8시간 후 처리가 완료되었습니다.
이 화재로 이 데이터센터에 서버를 두고 있던 한 메신저 서비스가 전국적으로 서비스 장애를 겪었습니다.
“멀쩡해 보였는데 갑자기 불이 났습니다”
사고의 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 다만 손상되었거나 오래된 배터리는, 겉보기에 아무 문제 없어 보이는 순간적으로 위험해 질 수 있다는 것입니다.
그렇다면 리튬배터리 사고를 대비해 무엇을 확인하고, 어떻게 대응해야 할까요.
리튬배터리의 특징부터 확인과 대응, 격리 보관까지 정리했습니다.
1. 리튬배터리 화재 전조증상은 어떻게 알까요?
외부 충격이나 노후화로 배터리 내부에 손상이 생기면,
다음과 같은 증상이 나타날 수 있습니다.
1) 배터리 외형이 부풀어 오르는 팽창 현상
2) 케이스의 찌그러짐이나 갈라짐
3) 충전하지 않는 상태에서도 발생하는 발열
4) 전해액이 기화되면서 달큰한 냄새 (접착제와 비슷한 냄새)
이상 증상이 항상 뚜렷하게 나타나는 건 아닙니다.
눈으로 보기에 이상이 없어 보여도 내부 손상 가능성은 배제할 수 없고,
그래서 정기적인 점검이 사고 예방 차원에서 도움이 될 수 있습니다.
2. 리튬배터리 화재가 발생하는 이유
그렇다면 이런 손상은 왜 화재나 폭발까지 이어질까요.
원인은 크게 4가지로 나뉩니다.
1) 외부 충격
떨어뜨리거나 찍히는 등의 외부 충격으로 내부 분리막이 손상되면, 양극과 음극이 직접 닿는 내부 단락이 생길 수 있습니다.
배터리가 터지는 원인 중에서도 비교적 흔하게 지목되는 원인입니다.
2) 과충전·과방전
정해진 전압 범위를 벗어나 충전하거나 지나치게 방전시키면,
내부 구조가 불안정해지고 열이 발생하기 쉬워집니다.
3) 고온 환경
직사광선이나 고온 차량 내부처럼 열이 많은 환경에 오래 두면, 내부 화학 반응이 비정상적으로 빨라져 위험해질 수 있습니다.
4) 제조 결함
제조 과정에서 미세한 금속 입자가 섞이거나 조립에 문제가 있으면 내부 단락으로 이어질 수 있지만, 외부 충격이나 사용상 문제에 비하면 상대적으로 드문 것으로 알려져 있습니다.
이 중 하나의 경우로 내부 온도가 오르기 시작하면, 그 열이 배터리 안의 화학물질을 더 불안정하게 만들고, 이것이 다시 열을 만들어내는 연쇄 반응이 일어날 수 있습니다.
이걸 열폭주라고 부릅니다.
짧은 시간에 큰 화재로 번지는 리튬배터리 화재의 주요 특징은 대부분 이 열폭주 현상과 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다.
3. 리튬배터리 열폭주가 발생하는 이유
배터리 안에는 전자를 내주는 물질과 전자를 받는 물질이 있습니다.
전자를 내주는 반응을 산화, 전자를 받는 반응을 환원이라고 부릅니다.
이 둘은 항상 동시에 일어납니다 .한쪽이 전자를 내주면, 반드시 다른 쪽이 그 전자를 받아야 하기 때문입니다. 이렇게 전자가 이동하면서 만들어지는 흐름이 바로 전류입니다.
배터리를 쓸 때(방전 시)마다 이 산화·환원 반응이 내부에서 정해진 경로(분리막·전해질)를 따라 계속 일어나고 있습니다.
그런데 외부 충격이나 과충전 등으로 이 경로에 손상이 생기면, 반응이 원래 있어야 할 자리를 벗어나 예상치 못한 곳에서 일어나게 되기 때문에 상황에 따라서 발열이나 화재 위험 요인으로 작용하기도 합니다.
4. 손상 배터리 이상 징후 발견 시 대응 방법
배터리의 종류와 설치 환경에 따라 적절한 대응 방법은 달라질 수 있습니다.
아래 내용은 일반적인 안전 참고사항이며, 실제 현장에서는 제품 제조사의 취급 지침과 사업장 비상대응 절차, 관계기관의 안내를 우선해 확인하시기 바랍니다.
1) 우선 사용과 충전을 중단합니다
이상 징후가 확인된 배터리는 더 이상 사용하거나 충전하지 않는 것이 좋습니다.
충전 중이라면 연기나 심한 발열이 없고 안전하게 접근할 수 있는 경우에만 전원을 차단합니다. 배터리가 뜨겁거나 연기·가스가 발생하고 있다면 직접 만지거나 임의로 이동하지 않는 것이 안전합니다.
2) 위험 신호가 나타나면 접근을 통제합니다
다음과 같은 위험 신호가 나타난 경우에는 배터리를 직접 옮기려 하지 말고, 주변 사람을 대피시킨 뒤 119에 신고해야 합니다.
만지기 어려울 정도의 급격한 발열
연기 또는 가스 분출
치익거리거나 터지는 소리
불꽃이나 화염 발생
빠르게 진행되는 팽창
전원이 연결된 설비는 감전과 추가 사고의 위험이 있을 수 있습니다. 임의로 진화하거나 설비를 분해하기보다 사업장 비상대응 절차와 소방대의 안내를 따르시기 바랍니다.
3) 안정된 상태인지 확인한 후 격리를 검토합니다
배터리에서 발열, 연기, 가스, 불꽃 또는 이상음이 발생하지 않는 등 안정된 상태일 때에만, 교육받은 담당자가 사내 안전 절차와 제조사 지침에 따라 격리 여부를 판단하는 것이 좋습니다.
격리할 때에는 종이, 목재, 섬유, 화학물질 등 가연물과 거리를 확보하고, 불연성 바닥이 마련된 출입 통제 장소를 활용하는 방법을 검토할 수 있습니다.
보관 용기나 격리백을 사용하는 경우에는 다음 사항을 사전에 확인하시기 바랍니다.
수용 가능한 배터리 크기와 용량
내열·방염 성능과 적용 범위
가스 또는 압력 배출 구조
제품별 사용 방법과 제한 조건
제조사가 제공하는 시험자료와 취급 지침
전용 제품으로 설계되지 않은 일반 밀폐용기나 종이·플라스틱 등 가연성 용기의 사용은 피하는 것이 좋습니다.
4) 재사용하거나 임의로 처리하지 않습니다
팽창이 줄어들거나 온도가 내려갔더라도 내부 손상 여부를 외관만으로 판단하기는 어렵습니다. 따라서 제조사 등의 안전 확인 없이 다시 충전하거나 사용하는 것은 피하는 것이 좋습니다.
구멍을 내거나 압
5) 제조사 또는 관련 처리기관에 문의합니다
후속 처리 방법은 제품 제조사나 판매사, 사업장 안전관리 담당 부서 또는 관련 자격을 갖춘 폐기물 처리업체에 문의해 확인하는 것이 좋습니다.
손상되거나 팽창한 리튬배터리는 일반쓰레기와 함께 버리지 말고, 일반 폐건전지 수거함에 넣기 전에도 해당 수거기관이 손상 배터리를 취급하는지 먼저 확인하시기 바랍니다. 지역과 제품 종류에 따라 배출 및 처리 기준이 달라질 수 있습니다.
참고 대응 순서
사용·충전 중단 → 위험 신호 확인 → 필요 시대피 및 119 신고 → 안전이 확인된 경우에만 격리 검토 → 제조사·처리기관 문의
5. 리튬배터리 화재는 일반적인 화재와 달리 열폭주
열폭주가 시작되면 배터리 내부에서는 발열 반응이 연쇄적으로 이어집니다.
외부의 화염을 제거하더라도 내부 반응이 계속되는 경우에는 재발화가 발생할 수 있어 일반적인 화재보다 진압에 더 많은 시간과 냉각이 필요할 수 있습니다.
또한 하나의 셀에서 시작된 열폭주가 인접한 셀로 전달되는 열폭주의 연쇄 확산이 발생할 수 있습니다. 배터리팩처럼 여러 개의 셀이 밀집된 구조에서는 이러한 확산으로 화재 범위가 빠르게 확대될 가능성이 있습니다.
이러한 특성 때문에 산업 현장에서는 화재 발생 이후의 진압뿐 아니라, 이상 징후를 조기에 발견하고 손상 의심 배터리를 적절히 격리하는 예방 관리가 중요한 안전 대책으로 여겨집니다.
6. 손상 의심 배터리의 격리 보관 방법
이상 징후가 있는 배터리를 다른 물질과 분리해 보관하는 것,
이것이 산업 현장에서 검토되고 있는 대표적인 예방 조치입니다.
1) 격리 보관의 기본 원칙
손상 가능성이 있는 배터리는 정상 배터리, 충전·방전 설비, 가연성 포장재 및 일반 폐기물과 분리해 관리하는 것이 좋습니다.
배터리의 상태와 사업장 환경에 따라 다음과 같은 방법을 검토할 수 있습니다.
정상 배터리 및 충전 구역과 분리
종이·목재·섬유 등 가연물과 거리 확보
출입이 통제된 지정 장소 활용
배터리 간 개별 구획 또는 적절한 분리 방법 마련
안전하게 취급할 수 있는 상태에서 노출 단자 절연 검토
전용 파우치·격리백·보관함 등 적합한 보관 제품 활용
구체적인 보관 방법은 배터리의 종류와 용량, 손상 상태 및 사업장 안전관리 기준에 따라 달라질 수 있습니다.
격리 제품은 모든 리튬배터리 사고를 예방하거나 진압하는 장비가 아닙니다. 실제 적용 여부는 배터리 상태와 현장 환경, 제조사의 지침 및 사업장 안전관리 기준에 따라 판단해야 합니다.
2) 전용 격리 제품을 사용할 때 확인할 사항
물류창고나 수리센터 등 배터리를 취급하는 현장에서는 손상 의심 배터리를 분리 보관하기 위해 내열·방염 소재의 전용 파우치, 격리백 또는 보관함 등을 검토할 수 있습니다.
다만 발열·연기·가스·불꽃 또는 이상음이 발생하는 배터리를 작업자가 임의로 옮기거나 격리백에 넣어서는 안 됩니다. 이러한 위험 신호가 있으면 접근을 통제하고 사업장 비상대응 절차와 소방기관의 안내를 우선해야 합니다.
배터리가 안정된 상태임이 확인된 경우에만 교육받은 담당자가 사내 절차와 제품 제조사의 사용 지침에 따라 격리 여부를 판단하는 것이 좋습니다.
제품을 선정할 때에는 다음 사항을 확인하시기 바랍니다.
수용할 수 있는 배터리의 크기와 최대 용량
소재의 내열·방염 시험 기준 및 시험 조건
화염·열·가스·비산물 등에 대한 성능 범위
가스 및 내부 압력을 고려한 제품 구조
권장 사용 방법과 사용 금지 조건
손상 또는 오염 후 교체 기준
제조사가 제공하는 시험성적서와 공식 자료
제품의 소재나 명칭만으로 성능을 판단하기보다, 제조사가 제공하는 시험자료와 적용 범위를 직접 확인하는 것이 좋습니다.
전용으로 설계되지 않은 일반 밀폐용기나 가연성 상자는 사용을 피하시기 바랍니다.
7. 리튬배터리 화재 예방을 위한 현장 체크리스트
리튬배터리 사고 위험을 줄이기 위해서는 제품이나 장비 하나를 비치하는 것뿐만 아니라, 이상 징후를 발견한 이후의 대응 절차와 담당자를 미리 정해두는 것이 중요합니다.
아래 항목을 현장 안전관리 체크리스트에 반영해보시기 바랍니다.
점검 및 사용 관리
□ 배터리 팽창·변형·누액·발열 등을 확인하는 점검 주기가 정해져 있나요?
□ 점검 결과와 이상 배터리의 발견·처리 내역을 기록하고 있나요?
□ 배터리의 전압·전류·커넥터 규격에 맞는 제조사 권장 충전기를 사용하고 있나요?
□ 충전 중인 배터리를 장시간 방치하거나 관리 사각지대에 두고 있지는 않나요?
□ 고온·다습한 장소, 직사광선 또는 열원 주변을 피해 보관하고 있나요?
이상 발견 시 대응 관리
□ 이상 징후 발견 시 사용과 충전을 중단하는 기준이 마련돼 있나요?
□ 발열·연기·가스·이상음이 발생했을 때의 대피 및 신고 절차가 있나요?
□ 접근 통제와 초기 대응을 담당할 인원이 지정돼 있나요?
□ 위험 상태와 안정 상태를 구분한 대응 절차가 마련돼 있나요?
□ 제조사, 안전관리 담당자, 처리업체 및 관계기관의 비상연락망이 준비돼 있나요?
격리 및 후속 처리 관리
□ 정상 배터리 및 가연물과 분리된 지정 장소가 마련돼 있나요?
□ 격리 장소와 보관 제품이 취급하는 배터리의 크기·용량에 적합한가요?
□ 격리백이나 보관함의 시험자료, 사용 조건 및 제한사항을 확인했나요?
□ 손상 배터리의 재사용 금지와 후속 처리 절차가 정해져 있나요?
□ 관련 소방·안전 법규와 사내 안전관리 기준을 정기적으로 확인하고 있나요?
최근에는 리튬배터리의 운송과 보관에 관한 안전 기준도 지속적으로 강화되는 추세입니다. 다만 적용 기준은 배터리의 종류와 용량, 사용 장소 및 운송수단에 따라 달라질 수 있으므로 관계기관과 운영기관의 최신 공식 안내를 확인하는 것이 좋습니다.
현장마다 취급하는 배터리의 크기와 수량, 충전 방식 및 작업 환경이 다르기 때문에 모든 사업장에 동일한 방법을 적용하기는 어렵습니다.
세부 대응 기준은 제품 제조사의 지침, 사내 안전보건 담당 부서, 관할 소방기관 및 관계 법령을 함께 확인해 마련하시기 바랍니다.
💡 배터리 격리 보관방법을 검토하고 계신다면?
※ 안전 안내
본 내용은 리튬이온배터리 취급과 관련된 일반적인 참고 정보를 제공하기 위한 것으로, 특정 제품이나 현장의 안전을 보증하거나 모든 사고 상황에 동일하게 적용되는 대응 기준을 의미하지 않습니다. 배터리의 종류·용량·손상 상태 및 설치 환경에 따라 적절한 조치가 달라질 수 있으므로, 실제 대응 시에는 제품 제조사의 공식 지침과 사업장 안전관리 규정, 관할 소방기관 및 관계기관의 안내를 우선해 주시기 바랍니다.