전기차 리튬배터리 열폭주 지연을 위한 내재형 소화용구의 소화약제 선정 연구

A Selection Study on Fire Extinguishing Agents of Built-in Fire Extinguishing Equipment for Delaying Thermal Runaway of Electric Vehicle Lithium Batteries

최근에 지속적으로 증가하는 전기차 화재는 국내 ‘전기차 포비아’를 확산시켰으며, 전기차 시장을 위축시키 는 등 사회적 문제로 대두되고 있다. 전기차 화재의 주된 원인은 리튬이온 배터리의 열폭주 현상이며, 배터리 셀에서 시작되는 열폭주 현상이 인접 배터리로 열폭주 전이를 일으켜 대형 화재로 빠르게 확산되는 위험성이 있다. 특히 전기차의 경우 이러한 화재 발생 시 차량 내부 탑승자의 인명피해로 이어질 수 있어 대처방안이 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 열폭주 상황 시 탑승자의 대피시간 확보를 목적으로 열전이 시간 지연에 초점을 두어 배터리 모듈 내에 탑재 가능한 내재형 소화용구를 제작하였고, 제작된 소화용구를 통해 배터리 모듈 내 열폭주 현상이 발생 시 소화용구가 주변 열을 냉각시키고 열폭주 전이 시간을 지연시킬 수 있는지를 확인하 는 실험을 진행하였다. 해당 실험에서는 할론, 할로겐화합물, 불활성기체와 같은 가스계 소화약제를 활용하였고, 소화약제를 내부 체적 50 ml인 소화용구에 담아 배터리 모듈을 모사한 실험체 내부에 위치시켰다. 이때 실험체 내부에서 배터리 셀에 열폭주를 발생시킨 뒤 소화용구로부터 소화약제를 분사 시켜 냉각 효과 및 열폭주 전이 시간을 측정하였다. 실험 결과 소화약제 종류별로 냉각 효과 및 열폭주 전이 시간이 상이하였으며, 소용량의 소화약제를 통한 열폭주 전이 지연의 가능성을 확인하였다. 이후 반복실험 및 추가실험을 진행하여 열폭주 전이 지연 효과가 높은 최적의 소화약제를 선정하고자 하며, 이를 통해 전기차 배터리 팩 화재안전성을 강화하는데 이바지 할 수 있을 것으로 기대된다.