[TECH INSIGHT] 전기차 화재, 신기술에서 신재난으로? ··· 통합 대응의 새로운 전환점
[테크월드뉴스=정재민 기자] 전기차는 전 세계적인 에너지 정책 변화와 탄소중립 실현을 위한 핵심 수단으로 자리매김하고 있다. 고효율 전기 모터, 대용량 배터리 팩, 정밀한 배터리 관리 시스템(BMS) 등, 기존 차량에는 없던 고도화된 전자·전력 기술이 적용된 전기차는 분명 ‘신기술’의 집약체다.
그러나 이러한 기술의 이면에는 우리가 아직 충분히 대비하지 못한 ‘신재난’의 가능성이 도사리고 있다. 전기차는 고전압 배터리 사용으로 인해 ▲열폭주(Thermal Runaway) 위험, ▲재발화 가능성, ▲기존 소화장비로의 진압 한계, ▲물리적 접근 어려움 등의 구조적 위험을 내포하고 있다.더불어, 국내외 대부분의 소방 시스템이 여전히 내연기관차 기준으로 설계돼 있어, 전기차 화재에 특화된 대응 역량이 현저히 부족한 상황이다.
본 리포트는 이러한 현실을 되짚으며, 전기차 시대의 안전을 위한 새로운 인프라로서 기술 기반 통합 대응 솔루션의 방향성과 필요성을 조망하고자 한다.
Part 01 │ 전기차 시대의 그림자, 화재 위험의 증대
전 세계적으로 탄소 중립 목표 달성을 위한 전기차 보급이 가속화되고 있다. 하지만 이러한 급속한 변화 이면에는 ‘전기차 화재’라는 중대한 위험 요소가 자리하고 있다. 전기차 화재는 보급률 증가와 함께 꾸준히 늘고 있으며, 이는 단순한 기술적 문제가 아니라 사회 전체의 안전을 위협하는 새로운 유형의 재난으로 인식되고 있다.
기존 내연기관 차량 화재와 전기차 화재는 근본적인 특성에서 큰 차이를 보인다. 특히, 전기차에 탑재되는 리튬이온 배터리의 특성상 발생하는 열폭주(Thermal Runaway) 현상은 화재 진압에 막대한 어려움을 초래한다. 열폭주는 배터리 내부의 손상이나 과충전 등으로 인해 온도가 급격히 상승하며 연쇄적인 화학 반응을 일으켜 제어 불능 상태로 치닫는 현상이다. 일단 발생하면 폭발적인 에너지 방출과 함께 재점화 위험을 수반한다. 이는 현재의 소방 시스템으로는 효과적인 대응이 어렵다는 구조적 한계를 보여준다.
본 리포트는 전기차 화재의 특수성을 심층적으로 분석하고, 현재 국내외 소방 시스템의 대응 현실과 한계를 조명한다. 또한, 이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 대안으로, 에스앤아이 코퍼레이션(S&I Corporation)의 SANDI(샌디) 솔루션과 같은 통합 대응 솔루션의 필요성과 전기차 화재 대응의 패러다임 전환에 기여할 수 있는 새로운 청사진을 제시한다.
Part 02│ SANDI 통합 솔루션, 위협의 확산에 대응하다
(1) 전기차 화재가 더 위험한 이유
◇ 리튬이온 배터리의 열폭주
전기차 화재의 핵심 위험 요소는 리튬이온 배터리에서 발생하는 ‘열폭주(Thermal Runaway)’ 현상이다. 배터리 셀 하나에서 열폭주가 시작되면, 이 열은 주변 셀로 확산되며 연쇄적인 반응을 유도해, 전체 배터리 팩으로 급속히 퍼진다. 이 과정에서 고온의 가스와 화염이 분출되고, 경우에 따라 폭발로 이어지기도 한다.
열폭주는 다음과 같은 특성으로 인해 진압이 매우 어렵다:
• 높은 발열 및 온도 : 리튬이온 배터리 화재는 일반 화재보다 훨씬 높은 온도로 연소되며, 이로 인해 냉각에 더 오랜 시간이 소요된다.
• 재점화 가능성 : 외관상 진화된 차량도 배터리 내부 온도가 충분히 낮아지지 않으면 언제든 재점화될 수 있으며, 수 시간 또는 수일 후에도 재발화 사례가 보고되고 있다.
• 유독 가스 발생 : 배터리 연소 과정에서 불산, 일산화탄소 등 인체에 치명적인 유독 가스가 다량 방출돼 소방 인력의 안전을 위협하고 화재 주변에서 유독가스 흡입시 심각한 인명피해를 유발할 우려가 있다.
◇ 지하주차장 등 폐쇄공간 내 화재
전기차 화재는 주행 중이거나 충돌에 의한 충격에 의해 발생하기도 하지만 정상적으로 주차돼 있는 주차공간에서 예고 없이 화재가 발생하는 경우가 있다. 특히, 지하주차장은 밀폐된 구조이자 차량 간 간격이 좁은 공간으로, 한 대의 전기차에서 시작된 화재가 빠르게 인접 차량으로 확산되고, 나아가 건물 전체 또는 인접 건물로 번질 위험이 크다.
이는 전기차 화재가 단순한 개별 차량 사고를 넘어 도시 안전과 공공재산을 위협할 수 있는 사회적 재난으로 확대될 가능성을 시사한다.
◇ 전기차 화재 진압, 소방 자원 소모 ‘압도적’
일반 내연기관 차량 화재와 비교했을 때 전기차 화재는 진압에 훨씬 더 많은 시간과 자원이 소요된다. 내연기관 차량 화재는 주로 연료탱크 또는 엔진룸 부근에서 발생하며, 통상 1시간 이내에 진압이 가능하다.
반면, 전기차 화재는 배터리 팩 내부에서 발생한 열폭주 현상을 완전히 억제하고 냉각시키는 데 장시간이 소요된다. 미국 테슬라 보고서에 따르면, 전기차 화재 진압에는 평균 8시간이 필요하며, 소화에 필요한 물의 양도 내연기관 차량 대비 110배 이상에 달하는 것으로 분석됐다.
이러한 차이는 소방 인력의 투입 지속 시간, 현장 통제 인력, 장비 소모 등 총체적인 대응 자원을 크게 증가시킨다.
(2) 기존 소방 시스템의 한계와 전기차 화재 대응의 공백
◇ 소방 및 안전시설 점검 기준의 실효성 한계
• 소방시설 점검 및 대응 한계
소방시설 점검 체크리스트(참조 1)를 보면, 소화기구, 옥내소화전, 스프링클러, 자동화재감지기, 비상방송, 비상조명 등의 소방시설을 항목별, 정기적으로 점검하는 표이다. 현행 운용되고 있는 소방시설들이 화재 진압에 어떤 효과성을 띄는지 살펴본다.
화재의 근원지인 전기차 배터리가 차량 하부에 장착돼 있으며 인접 배터리로의 열폭주가 이어지는 특성을 감안하면, 옥내소화전이나 스프링클러의 물 분사방식으로는 진압할 수 없다. 분말소화기는 말할 것도 없다.
자동화재감지기의 경우, 불꽃이 감지됐을 때는 이미 화재 대응 골든타임을 놓친 것일 수 있다. 전기차 화재의 특수성에는 현재의 소방시설 점검 기준이 적용되지 않는다.
• 안전시설 점검 및 대응 한계
안전시설 점검 체크리스트(참조 2)를 보면, 질식소화포, 상방향 살수장치 기구, CCTV, 문자알림 등의 안전시설을 항목별, 정기적으로 점검하는 표이다. 하나씩 살펴보면, 질식소화포는 산소를 차단하기 위한 덮개다. 과연, 개인보호장비를 착용한다 하더라도 비전문가인 일반인이 불이 붙은 화재 차량에 쉽게 접근할 것인가.
상방향 살수장치 기구는 배터리 부착 위치가 차량 하부에 있기 때문에 필요한 기구다. 그러나 열폭주 상태의 차량으로 살수 기구를 이동시켜 접근하는 것 자체가 위험할 수 있다. 반면, 화재 차량 하부에서 자동으로 작동되는 고정형 살수 장치는 효과적인 대안이 될 수 있다.
그리고 CCTV의 경우를 보면, 정상적으로 작동이 된다고 하더라도 불꽃이나 열이 감지됐을 때는 이미 골든타임을 놓치게 된다. 해당 안전시설 점검 체크리스트 또한 전기차 화재에 대해서는 부합한 체크리스트라고 할 수 없다.
◇ 기존 전기차 화재 대응 장비의 한계
• 상방향 주수 방사장치
전기차 하부 고전압 배터리 팩 바닥 부위에 집중 소화해 열폭주 전이를 지연 또는 소화시킬 수 있다. 그러나 장비의 크기나 중량이 클 경우, 기존 소방차에 탑재하거나 이동 운용하기에 제약이 따를 수 있다.
• 질식소화덮개
내연기관 차량 화재의 경우, 외부 산소를 차단하는 방식으로 질식을 유도해 화재 진압이 가능하다. 배터리 내부에서 자체적으로 가연성 가스와 산소가 생성되므로, 질식 방식만으로는 화재를 완전히 제어하기 어렵다. 다만, 냉각 소화와 병행할 경우 연기 차단 및 시야 확보 측면에서 보조적 수단으로 활용 가능하다.
• 이동식 소화 수조
전기차 전체를 신속하게 냉각하고 재발화 방지 및 보관에 활용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 현장 설치에 시간이 소요돼 초기 화재 대응 ‘골든타임’을 놓칠 수 있으며, 이동 및 설치의 민첩성 측면에서 한계가 있다.
• EV 드릴 랜스(EV Drill Lance)
전기차 배터리 팩 내부로 직접 소화약제를 주입할 수 있어 재발화 방지에 효과적인 장점이 있다. 그러나 차량 하부 구조나 배터리 팩의 재질에 따라 천공이 어렵거나, 고전압 회로 손상 시 감전 및 2차 폭발 위험이 발생할 수 있어, 숙련된 인력과 정밀한 사용 조건이 반드시 전제돼야 한다.
(3) 예방부터 진압까지, 전기차 화재 대응의 전방위 과제
전기차 화재는 단순한 기술적 결함에 국한되지 않는다. 화재 예방, 조기 감지, 비상 대피, 확산 억제, 실질적 진화에 이르기까지 전 주기를 포괄하는 복합적 대응 체계를 요구하는 새로운 유형의 재난이다.
유럽연합 집행위원회 산하 지속가능한 교통 포럼(STF) 역시 최근 보고서를 통해, 실내 주차장과 같은 밀폐 공간에서의 전기차 화재 대응을 위한 통합 지침 마련의 시급성을 강조하고 있다. 이는 유럽조차도 아직 제도·기술적으로 이 문제에서 완전히 자유롭지 않다는 사실을 보여준다.
국제적 공감대 속에서 각국은 조기 감지와 자동화된 초기 대응 시스템의 필요성을 인정하고 있으며, 특히 소방대가 도착하기 전까지 피해를 최소화할 수 있는 기술적 솔루션 개발에 집중하고 있다.
이러한 과제를 해결하기 위한 대표적 사례로, 에스앤아이코퍼레이션의 ‘SANDI(샌디)' 솔루션이 주목받고 있다. 원격 진압 기능을 갖춘 이 통합 쿨링솔루션은, 전기차 화재 대응의 새로운 기준으로 자리매김하고 있으며, 향후 전기차 시대의 핵심 안전 인프라로서의 가능성을 제시하고 있다.
(4) SANDI(샌디), 열폭주를 진압하는 AI 기반 원격 통합 쿨링솔루션
SANDI 솔루션은 AI 기반의 조기 화재 감지, RMS 원격 밸브 제어, 고정형 물 분사장치의 유기적 연계 작동을 통해 원격 통합 대응이라는 높은 수준의 안전성 확보 수단으로 평가된다.
◇ AI CCTV 통한 오프가스(Off-Gas) 감지 기술
전기차 화재 대응의 가장 중요한 목표 중 하나는 화재 발생 이전의 조기 징후를 감지하는 것이다. 특히, 리튬이온 배터리는 열폭주라는 고위험 현상을 유발할 수 있는데, 이 과정에서 가시적인 불꽃이 나타나기 전에 휘발성 가연성 가스(배터리 가스, Off-Gas)가 배출된다.
해당 가스는 주로 수소(H₂), 일산화탄소(CO), 에틸렌, 메탄 등의 휘발성 유기화합물(VOC)로 구성되며, 그 발생은 배터리 열화와 구조 붕괴의 초기 신호로 간주된다.
SANDI의 AI CCTV 기반 조기 감지 시스템은 이런 배터리 가스를 영상 기반으로 탐지하는 기술이다. 기존 화재 감지 시스템이 불꽃이나 연기 농도에 의존하는 반면, 본 시스템은 흰색 연기 형태의 오프가스를 고해상도 영상에서 인식하는 딥러닝 기반 알고리즘을 활용해, 화재 발생 수분 전, 가스 누출 단계에서 사전 경보를 발령할 수 있다.
특히, 이 솔루션은 기존 설치된 CCTV 인프라를 그대로 활용하며, 영상 분석용 엣지 디바이스(Edge AI Unit)를 부착하는 방식으로 구현된다. 설치 및 유지관리 비용이 낮고, 고도화된 인공지능 학습 모델을 통해 다양한 조도 및 기상 조건에서도 높은 감지 정확도를 유지하는 것이 특징이다.
미국, 독일, 일본 등 전기차 보급률이 높은 국가에서는 현재 오프가스 기반 조기 감지 시스템의 실증 테스트가 진행 중이며, 최근 NFPA(미국 소방협회)에서도 관련 가이드라인을 제정하고 있다. SANDI 솔루션의 AI CCTV 감지 기술은 이러한 국제적 기술 흐름에 부합하며, 화재 대응 시간 단축과 인명·재산 보호 측면에서 핵심적인 역할을 수행하고 있다.
◇ 화재 상황 실시간 전송 체계 (AI CCTV → 방재실 및 통합관제센터)
AI CCTV가 배터리 가스를 감지하면, 위험 신호는 지체 없이 사용자 현장의 방재 담당자와 통합관제센터로 실시간 전송된다. 이 과정은 네트워크 기반 영상 통신과 IoT 기술을 활용해, 현장 실시간 영상 및 알람 정보가 함께 전송돼 정확한 상황 판단이 가능하다.
통합관제센터는 24시간 운영되는 전국 단위 모니터링 체계로, 감지된 알람을 실시간 상황판에 표출하고 즉시 화재 여부를 판별한다. 필요 시, 소방서 또는 관련 긴급 대응기관에 신속하게 직접 신고하는 프로세스를 갖추고 있다.
이러한 구조는 기존 화재 대응 체계에서 흔히 발생하던 현장 판단 지연, 오경보, 통신 단절 등의 문제를 획기적으로 개선하며, 현장 상황과 기반한 정확하고 신속한 보고 체계를 구현한다.
◇ RMS(원격감시시스템) 통한 원격밸브 제어 및 자동 냉각 분사
위험 상황 감지 이후 가장 중요한 것은 신속하고 정확한 물리적 대응이다. 이를 위해 SANDI 솔루션은 RMS(Remote Monitoring System)를 중심으로 원격 밸브형 냉각 시스템을 구현하고 있다. RMS는 클라우드 기반 제어 플랫폼으로, 현장 또는 통합관제센터에서 접속 가능한 전용 앱 및 웹 인터페이스를 통해 운용된다.
현장 방재 담당자는 RMS를 통해 지정 구역의 냉각 밸브를 원격 개방해 물 분사를 즉시 실행할 수 있으며, 통합관제센터 역시 동일한 RMS 계정을 통해 비상 시 직접 제어가 가능하다.
이를 통해 현장 대응과 중앙 통제의 이중 대응 체계가 완성된다.
이와 같은 자동 분사 시스템은 화재 진압 초기 단계에서 열폭주 확산을 효과적으로 억제할 수 있으며, 대응 인력의 직접 투입 없이 작동되므로 인명 안전 확보 측면에서도 높은 효율성을 가진다.
◇ 고정형 하부 냉각 소화 장치 작동 메커니즘
전기차 화재는 배터리 팩이 차량 하부에 위치해 있어, 상부 분사 방식만으로는 충분한 냉각 효과를 기대하기 어렵다.
이에 따라 SANDI 솔루션은 전기차 주차 구역 바닥에 고정형 하부 냉각 플레이트를 사전에 설치해 화재 발생시 자동 대응이 가능하도록 설계했다. 이 장치는 화재 발생 상황에서 RMS의 신호를 받아 자동 작동하며, 고압 분사 방식의 미세 물안개를 차량하단 배터리 위치한 부근에 집중 분사해 효과적인 냉각과 열폭주 억제를 가능케 한다.
또한, 일반적인 스프링클러와는 달리 배터리 구조를 고려한 맞춤형 위치와 분사 압력 설계를 기반으로 제작됐으며, 고정 설치 방식으로 유지보수가 간편하다.
무엇보다도 현장 인력의 직접 투입 없이도 원격제어가 가능하다는 점에서, 지하주차장이나 물류창고와 같은 밀폐 공간에서도 최적의 대응 솔루션으로 주목받고 있다.
◇ 전기차 배터리 화재 검증 테스트
에스앤아이 코퍼레이션은 국내 최초로 한국교통안전공단과 협업해 실제 전기차를 대상으로 한 배터리 화재 테스트를 수행했다. 해당 테스트는 전기차 구동축전지 열폭주가 발생한 이후, SANDI 화재 진압 장치를 가동하여 배터리 온도 변화와 진압 효과를 비교·분석한 실험이다.
본 실험의 목적은 다음과 같다. 전기차 화재 발생 시점부터 대응 솔루션이 배터리 온도에 어떤 영향을 미치는지 정량적으로 분석하고자 실시됐다. 특히, 시간대별 온도 추이 그래프 작성 및 주요 구간 비교를 통해 열폭주 대응 타이밍과 냉각 효율성을 정밀하게 관찰하고 실제 현장 적용 가능성과 긴급 대응력 수준을 평가하는 것에 있다.
해당 실험에서는 전기차에서 화재 발생 약 17분 후 SANDI 솔루션을 가동했으며, 가동 후 3분 이내에 배터리 온도가 안정화되는 결과를 도출했다. 이 결과는 열폭주 확산을 차단하고 골든 타임 확보 효과를 실질적으로 입증한 사례라 할 수 있다.
또한, 이 솔루션은 전기차 주차장, 물류센터, 지하주차장 등 밀폐된 실내 공간에서의 전기차 화재에 최적화된 대응 체계로 평가된다. 현장 설치 가능성, 자동 작동성, 인명 안전 확보 측면에서 국립소방연구원 테스트를 통해 높은 실효성과 적용 가능성을 확인했다.
Part 03│ 전기차 화재, 신재난에 맞서는 새로운 대응 패러다임
◇ 기술 기반 통합 솔루션 필요성
전기차는 탄소중립이라는 시대적 과제를 실현하기 위한 핵심 수단으로 급속히 보급되고 있다. 그러나 전기차는 기존 내연기관차와는 본질적으로 다른 화재 특성과 위험성을 내포하고 있으며, 특히 리튬이온 배터리의 열폭주로 인해 고온, 재발화, 유독가스 등 복합적인 재난 양상을 유발한다. 이는 단순한 기술 문제가 아니라, 사회 전체의 안전 인프라와 대응 체계에 구조적인 전환을 요구하는 문제이다.
그러나 국내외 대부분의 소방 시스템과 대응 장비는 여전히 내연기관 차량을 기준으로 설계돼 있어, 전기차 화재 대응에는 한계가 분명하다. 현재의 대응 체계로는 전기차 화재에 효과적으로 대처하기 어려우며, 이로 인해 발생하는 사회적 비용과 2차 피해는 앞으로 더욱 증가할 수밖에 없다.
이러한 배경에서, SANDI의 기술 기반의 통합 대응 솔루션은 전기차 시대에 반드시 갖춰야 할 새로운 안전 인프라다. AI CCTV 기반 조기 감지(오프가스 감지), RMS 원격 밸브 제어, 하부 고정형 냉각 분사로 이어지는 SANDI 솔루션은, 전기차 화재 진압의 골든타임을 확보하고 대형 피해로의 확산을 방지할 수 있는 실질적인 대안이다.
SANDI 통합 대응 솔루션의 경우, BIFC(부산국제금융센터), 신한은행 본점, 코엑스, GS칼텍스 등 다중이용시설과 주요 기업에 설치돼, 기존 소방설비에 비해 월등히 빠른 초기 대응이 가능하다는 평가를 받고 있다.
앞으로 전기차 화재에 대응 강화를 위해서는 ▲기존 소방 장비의 재설계 및 기술 고도화, ▲화재 감지·진압 시스템의 자동화, ▲정책적 지원과 제도 기반 마련이 동시에 추진돼야 한다. 전기차라는 ‘신기술’이 ‘신재난’으로 전이되지 않도록, 지금이야말로 대응 체계의 대전환이 필요한 시점이다.
[참고문헌]
1. 전기차 화재 대응 가이드 (국립소방연구원)
2. 한국교통안전공단 구동축전지 일반용역 결과 보고서(에스앤아이코퍼레이션 열전이 시험)
3. Modern Vehicle H₂azards in Parking Structures and Vehicle Carriers (NFPA)
4. FIRE SAFETY – ELECTRIC VEH₂ICLES AND CH₂ARGING INFRASTRUCTURE (STF)’
5. IEA(2024), Global EV Outlook 2024
6. 국회도서관 Data&Law 통권제22호