과충전, 전기차 화재 직접 원인 아니다...벤츠 화재, 셀 내부 결함 가능성 주목

현대자동차그룹 전기차 전용 플랫폼 E-GMP

[오토헤럴드 김흥식 기자] 전기차 연이어 발생한 전기차 화재 원인을 두고 전문가들조차 각각 다른 주장을 펼치고 있다. 정부 역시 전기차에 대한 국민 불안을 해소하겠다며 배터리 제조사 및 이력 관리 등 다양한 대책을 내놓고 있다.

전기차 화재 원인을 둘러싼 괴담 수준의 주장과 함께 다양한 의견이 쏟아져 나오면서 사용자의 불안감을 부추기고 있다는 지적도 나온다. 다수의 전문가는 전기차 화재의 결정적 원인으로 '과충전'을 지목하고 있다. 그러나 국내 배터리 전문가인 윤원섭 성균관대 에너지과학과 교수는 국내 매체와 인터뷰에서 배터리 과충전은 전기차 화재의 결정적 원인이 아니라고 했다.

윤 교수는 '과충전에 의한 화재' 주장은 배터리 전문가가 아닌 일반인이 오해하기 쉬운 부분이라고 했다. 그는 '100% 충전이라는 게 굉장히 상대적인 개념이다. 예를 들어 NCM 양극의 100%는 (g당) 275mAh 정도다. 그런데 우리가 실제로 쓰는 건 (g당) 200~210mAh 정도다. 그걸 100%라고 보는 건데 이건 우리가 원하는 수명, 그 제품이 가지고 있는 수명이라고 보면 된다'라고 했다.

충전 100%라는 수치가 안전을 위한 최소 마진을 확보한 것이기 때문에 과충전이 있을 수 없다는 설명이다. 윤 교수는 '셀 메이커가 100%로 잡은 건 안전까지 고려한 수명이고 자동차 회사는 여기에 또 안전 마진을 더해서 100%라고 했을 것'이라며 '제품이 나오기 몇 년 전부터 배터리 회사와 자동차 회사가 같이 설계하고 검증하고 그다음에 만드는 것이어서 100%(충전)는 상대적인 개념으로 봐야 한다'라고 했다. 

전기차 배터리는 과충전을 막는 기술이 적용돼 있다. 윤 교수는 '셀 만드는 회사는 다양한 독자적 기술로 과충전을 막는 기술을 갖고 있고 충전기 회사와 자동차 회사도 불량으로 과충전이 되는 상황을 막는 제어 시스템이 있다'라며 '소프트웨어적으로 배터리관리시스템(BMS)라는 제어도 있지만 또 물리적으로 릴레이가 단락되는 것들도 있다'라고 했다.

정리하면 전기차 배터리의 충전량 100%라는 수치가 셀 제조사와 자동차 제조사에서 안전에 필요한 마진을 충분히 감안한 것인 만큼 과충전이라는 것이 있을 수 없고 혹여 제품 이상으로 발생할 수 있는 과충전 역시 제어 시스템과 BMS로 충분히 사전에 차단할 수 있다는 얘기다.

윤 교수는 특히 '전기차 화재는 통계적으로 봐도 많이 줄었다'라며 '현대차 같은 경우 E-GMP라고 전기차 전용 플랫폼을 활용하면서 비충돌로 인한 화재가 한 건 정도밖에 없는 것으로 알고 있다'라며 전기차를 100% 충전하면 불안하게 보는 상황을 안타깝게 바라봤다.

최근 서울시 등 일부 지자체가 전기차 충전량을 90%로 제한하고 있는 것에 대해서도 부정적인 의견을 냈다. 윤 교수는 '충전량에 따라 전기차가 안전한가 아닌가를 따지는 것과 다르지 않다'라며 '연관성이 전혀 없다고 말할 수는 없지만 '그게 과연 지배적인가?'라고 묻는다면 그렇지 않다'라고 했다.

윤 교수는 '100% 충전이나, 90% 충전이나, 80% 충전이나 불이 나면 모두 같은 상황이 된다'라며 '충전 깊이 때문에 사고가 나는 게 아니고 셀 내부 결함, 또는 결함을 컨트롤할 수 있는 BMS 결함 이런 부분에 더 초점을 맞춰야 한다'라고 했다. 

그는 벤츠 화재가 과충전과 같은 충전의 깊이와 연관성이 없다는 것을 보여주는 반증 사례라고 했다. 벤츠 화재 사고는 충전하지 않는 상황에서 발생했다. 윤 교수는 '벤츠 화재는 셀의 내부 결함을 가장 합리적으로 추정할 수 있는 부분'이라면서도 '셀 자체 불량일 수도 있다'라고 조심스러운 의견을 내놨다.

윤원섭 성균관대 에너지과학과 교수

윤 교수는 '셀은 편차가 날 수밖에 없고 그 편차의 가장 밑단에 있는 셀들은 계속 내구를 하면 조금 더 먼저 불안정해진다'라고 했다. 과속 방지턱 충격 등 운행 과정에서 조금씩 누적된 셀 간 편차와 결함, 피로가 화재로 이어질 수 있다는 것이다.

배터리 제조사 공개는 당연하다고도 했다. 윤 교수는 중국산 여부는 중요한 것이 아니라고 전제하고 '셀 제조사뿐만 아니라 그 셀에 들어가는 기본적인 케미스트리, 어떤 실리콘이 들어가 있는지 등등 이런 것들이 어느 정도는 밝혀져야 한다'라며 '배터리는 자동차 엔진만큼 중요한 부품이고 가격 면이나 성능 면에서 어느 정도는 공개가 돼야 한다'라고 했다.

윤 교수는 또 배터리 제조사의 이력 공개 필요성도 언급하고 '소비자도 선택할 권리가 있다'라며 '똑같은 A라는 자동차 회사에 3~4개의 셀 메이커의 제품을 가지고 간다고 하면 그 옵션 중에 내가 이걸 선택하고 싶다는 것도 본인이 선택할 수 있으면 좋은 것 아니냐?'고 했다.

완속과 급속 충전에 대한 안전의 차이 역시 앞서 언급한 충전량의 안전 마진처럼 동일하게 설계된 만큼 크게 우려할 사항이 아니라고 했다. 윤 교수는 '지금 말하는 급속 충전보다 10배나 100배 빠른 충전을 한다면 위험하겠지만 원천적으로 차단이 됐다'라고 했다. 

또 'LFP가 NCM에 비해 안전 부분에서 조금 더 나은 건 사실이라면서도 셀에 중대한 결함이 있다면 다르지 않은 문제로 이어진다'라면서도 '똑같이 화재가 날 수 있으니 주의해야 하는 부분은 다르지 않다'라고 했다.

정부와 지자체가 최근 경쟁적으로 내놓고 있는 전기차 안전대책도 신중할 필요가 있다고 지적했다. 윤 교수는 '조금 더 시간을 두고 전문가들이 같이 모여서 그 대책에 대해서 조금 심도 있게 토의하고 좀 검증을 한 다음에 대책을 더 세우는 게 중요하다'라며 '예를 들어 충전 깊이와 어떤 인과 관계가 있는지 확인하는 게 중요한데 지하 주차장 들어가면 안 된다는 건 마녀사냥 느낌이 난다'라고 했다. 

김흥식 기자/[email protected]