화재에 취약한 리튬…불 붙으면 폭발, 꺼져도 다시 살아나

24일 22명의 사망자(오후 10시 현재)를 낸 이번 화재는 해당 공장이 리튬 1차전지 공장이었던 탓에 인명 피해가 컸다는 분석이다.

공장 안에는 완제품 상태의 리튬 전지 3만6000여 개가 보관돼 있었다. 불이 붙으면 폭발하는 리튬 특성 때문에 화재 이후 연쇄적으로 나머지 전지가 폭발해 초기 진화에 애를 먹었다. 소방은 일차적으로 모든 전지 속 리튬이 연소돼 폭발이 일단락되고 나서야 물을 뿌려 진화할 수 있었다.

리튬 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해액 등 네 요소로 이뤄져 있다. 양극과 음극이 접촉하지 않도록 막는 분리막이 손상되면 화재와 폭발이 일어날 수 있다. 음극재로 흑연을 사용하는 2차전지보다 리튬 메탈을 쓰는 1차전지가 분진 폭발 등을 일으켜 더 위험하다는 평가도 있다. 1차전지는 100% 충전된 상태로 출고되기 때문에 화재 위험성이 2차전지보다 크다는 게 전문가들의 설명이다.

1차전지와 2차전지 모두 리튬 배터리인 만큼 화재가 발생하면 진화가 어렵고, 내부에서 계속 열이 발생하기 때문에 불이 꺼진 것처럼 보이더라도 불씨가 언제든 살아날 수 있다. 불이 나면 다량의 불산 가스가 발생해 진화 인력의 건물 내부 진입을 어렵게 만든다. 업계 관계자는 “생산된 리튬 배터리가 불량이었을 수도 있고, 정상적으로 제조됐더라도 안정성 실험 같은 외부 압력에 의해 불이 날 수 있다”고 설명했다.

이번 화재로 리튬의 위험성에 대한 우려도 커지고 있다. 리튬은 다른 물질과의 반응성이 강해 화재 발생 시 피해 규모가 더 커질 수 있다. 특히 한국 수출의 신성장동력인 2차전지로 쓰이는 리튬 이온 배터리는 주변 열을 받으면 발생 에너지를 제어할 수 없는 ‘열 폭주’ 현상까지 일어날 수 있다. 2차전지 제조업체인 LG에너지솔루션은 충북 오창에, 삼성SDI는 충남 천안과 울산에, SK온은 충남 서산에 공장을 가동 중이다. 이들 업체는 리튬 이온 전지의 열폭주를 억제하는 기술 개발에 주력하고 있다.

화성=정희원 기자/오유림 기자 tophee@hankyung.com