관심 커지는 배터리 전기차 화재. 안전...자동차안전연구원, 친환경차에 총력전
관심 커지는 배터리 전기차 화재. 안전...자동차안전연구원, 친환경차에 총력전
  • 이상원 기자
  • 승인 2022.05.26 17:13
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자동차안전연구원(KATRI) 부품인증센터 실차 환경평가실

[M 투데이 이상원기자] 지난 23일부터 26일까지 4일 동안 미국에서 무려 7대의 테슬라 전기차에서 화재가 발생, 미 소방당국이 비상이 걸렸다.

전기차는 엔진차와 달리 화재를 진압하는데 3-4시간이 걸릴 정도로 어려움이 많고, 특히, 폭발로 인해 주택이나 인근에 있는 차량까지 피해를 줄 수 있어 대처가 쉽지 않다.

전기차 배터리에 외부 충격이 가해지면 내부에서 열이 나면서 안전장치인 분리막이 파손되는데 이때 순식간에 1천도 넘게 온도가 치솟는 열 폭주가 일어나 불씨가 계속 살아남게 되며 이 때문에 화재가 발생한 전기차는 대부분 전소되는 경우가 많다.

여기에 최근 등장하는 전기차는 대부분 자율주행기능이 탑재, 예기치 못한 사고가 발생하기도 한다.

엔진차에서 배터리 차량으로의 대전환 이후 지금까지 한 번도 겪어보지 못한 사건 사고들이 끊이지 않고 있다.

엔진차들은 지금까지 벽면에 충돌시켜 안전도를 확인하는 충돌테스트로 안전 유무를 확인해 왔지만 전기차나 자율주행차는 이보다 훨씬 까다롭고 복잡한 확인절차를 거쳐야 안전이 담보된다.

이 때문에 자동차 안전을 책임지고 있는 한국교통안전공단 자동차안전연구원(KATRI)도 부쩍 바빠졌다.

경기도 화성 소재 자동차안전연구원 

빠르게 늘어나는 전기차에 대응하기 위해서는 이에 맞는 안전기준을 만드는 문제가 시급하다. 자동차업체들이 전기차를 안전기준에 맞게 제작하는 지, 관련부품은 규격에 맞는지 등의 규정을 만들어야 하기 때문이다.

KATRI는 수 년 전부터 국내외 기술개발 동향 및 UN 등 전문가 협의체와의 논의를 통해 전기차 핵심 부품인 구동배터리, 전동기(모터), 수소연료전지에 대한 안전기준을 만들어 적용하고 있다.

특히, 전기차의 운행이나 충전, 사고시 전기차로 인한 감전, 화재 방지를 위해 고전원 안전성 평가와 수소누출에 대한 안전기준까지 만들어 확실한 안전성을 갖춘 전기차가 생산, 판매되도록 유도하고 있다.

전기차의 안전도를 높이기 위해 차량단위의 안전성 확인과 함께 고전원 안전성 평가와 구동 축전지, 전동기 개발 및 평가 작업도 진행하고 있다.

고전원 안전성 평가는 가장 민감한 부분의 하나로, 전기차로 인한 감전 사고를 방지하기 위해 절연여부 확인 및 손가락, 이물질에 의한 통전여부 확인 작업과 함께 충전 중 안전성, 외력(외부 전원)에 의한 안전성도 확인한다.

여기에 구동 축전지의 발화나 폭발 방지를 위해 개발품에 대한 연소, 낙하, 침수 등 다양한 조건에서의 안전도 평가도 진행하고 있다.

이와 함께 전기차 핵심 부품인 전기모터와 수소연료전지 성능평가 및 기술개발을 위한 정부 R&D 용역도 수행 중에 있다. 전기차와 ESS(에너지저장시스템) 화재에 대응하기 위한 연구도 활발히 진행하고 있다.

자동차관리법 자동차안전기준 시행규칙을 개정, 지난해 7월부터 전기차 배터리에 대한 안전기준을 대폭 강화했다.

전기차용 배터리 제작과정에서 시행하는 테스트 항목을 기존 연소, 단락, 과충전, 열노출, 액중투입, 낙하 안전 등 7개 항목 외에 진동시험, 열충격 시험, 과방전시험, 과열방지시험, 과전류시험, 침수시험, 기계적 충격시험, 기계적 압착시험 등 12개 항목으로 늘렸다.

지난해 사회적으로 큰 파장을 일으켰던 코나 EV 화재에서 노출된 과열, 과방전, 과전류 문제와 테슬라 모델3 사건에서의 기계적 충격 및 압착문제 등 지금까지 검증되지 않았던 문제에 대응하기 위한 것이다.

친환경차 부품클러스터 고사양 테스트기

배터리 셀 제조업체들은 배터리 제작 시 이들 12개 항목의 테스트를 반드시 거친 후 제작해야 하며, 만약 사후 제작검증에서 이를 위반한 사실이 발견되면 과태료 부과 등의 처벌을 받게 된다.

KATRI는 또, 전기차 안전 향상을 위해 배터리 화재방지 및 안전도 향상을 위한 별도 연구를 수행 중이며, 연구를 통해 배터리 BMS의 안전기준 및 열 폭주 시험방법 제정과 배터리 사전인증제와 이력관리제 등의 새로운 제도 도입을 추진할 예정이다.

이와 함께 소방청과 함께 화재확산방지 시스템 개발도 적극 추진하고 있다.

KATRI는 자동차업체들이 보다 안전한 전기차 개발 및 테스트를 할 수 있도록 핵심 장비의 국산화도 적극 진행하고 있다.

최근 전기차, 수소전기차의 다양한 핵심부품에 대한 기술개발이 전 세계적으로 추진 중이며, 이에 따른 시험수요도 크게 증가하는 추세다.

KATRI는 전기차, 수소전기차 평가를 위한 주요 장비 및 핵심기술을 중소기업과의 협업을 통해 국산화 개발을 진행 중이다.

KATRI측은 이 장비 개발이 완료되면 연간 약 300억 정도의 수입대체 효과와 함께 관련 산업의 활성화를 통한 일자리 창출을 기대하고 있다.

전기차 보급 활성화에도 적극 나서고 있다. 카트리 자체적으로 전기차의 친환경성을 분석하기 위해 자동차 전생애주기 LCA(Life Cycle Assessment) 제도를 연구 중이며, 자동차의 종합적인 친환경성을 분석, 평가, 홍보하는 ‘Green NCAP’ 제도 도입도 검토하고 있다.

이 제도가 완성되면 자동차의 친환경성이 부각돼 전기차 등 친환경차량의 보급 활성화에 기여할 것으로 기대된다.

배터리 충격 테스트 장면

KATRI는 친환경차에 대응하기 위해 지난해 8월부터 광주 빛그린산단의 2만9916㎡ 부지에 친환경차 부품인증센터 설립을 추진하고 있다.

친환경차 부품인증센터는 국비와 지방비를 합쳐 총 390억 원을 투입, 배터리시험동, 충돌시험동, 충격시험동 등 3개 동으로 지어진다.

여기에는 친환경차 배터리 평가 장비 6종, 충돌 안전성 평가 장비 7종, 충격 안전성 평가 10종, 화재재현장비 및 법적 부대장비 3종 등 총 26종의 특수 장비가 내년 9월까지 설치 완료될 예정이다.

친환경 부품인증센터는 시험시설 구축이 완료된 배터리 시험동이 지난 2월부터 운영을 시작했고 순차적으로 충돌, 충격 시험동도 운영을 개시할 예정이다.

연구원은 또, 전기차 안전도 향상 외에 향후 우려되는 폐배터리의 재활용률을 높이기 위해 배터리 사전인증 및 이력관리제 운영도 준비중에 있다.

이를 통해 제작단계에서 전기차용 배터리의 안전도를 차량 출시 전에 확인 안전한 배터리를 생산할 수 있도록 하고, 운행단계에서는 다양한 환경에 노출된 배터리의 이력관리를 통해 배터리의 이상발생에 따른 사고 예방, 폐배터리 재활용을 유도한다는 것이다.

또, 전기차의 종합적인 안전성 향상을 위해 고전원 전기장치 안전성 평가를 고도화시킬 예정이다.

침수로 인한 절연여부 확인 등 전기차의 내수성 향상을 위해 관련 평가항목이 추가될 예정이며, 장기적으로는 전기차 안전성 평가를 위한 종합시험시설 구축에도 나설 예정이다.

하지만 전기차와 배터리의 안전문제를 담당할 전문 인력과 장비, 관련 예산은 턱없이 부족, 업무 수행에 애를 먹고 있다.

자동차안전연구원(KATRI) 친환경자동차 부품인증센터 전경

현재 가동 중인 친환경자동차 부품인증센터는 첨단 시설과 장비는 갖춰졌지만 이를 운용할 전문 인력이 제대로 확보되지 않아 운영이 어려운 상황이다.

배터리나 연료전지를 담당하는 전문 인력들의 급여수준이 현재 인력보다 크게 높지만 정부 지원은 기존 수준에 맞춰져 있어 경험있는 전문가 영입이 쉽지 않다.

전문가들은 전기차 등 친환경차량 안전성 확보를 위해서는 자동차안전연구원의 조직 확대 개편과 함께 현실성 있는 정부 지원이 뒤따라야 한다는 지적을 내놓고 있다.


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