금산 기아 EV6 전기차 화재 심층분석 ㅣ (feat. 화재 분석과 고찰)

안녕하세요
카박사입니다!

 
오늘은 지난 8월 6일 오전 5시,
충남 금산 상리공영주차타우 완속충전기에서 발생된
기아 EV6 전기차의 화재에 대해
원인을 분석하고 고찰해보도록 하겠습니다.
 

8월6일 오전 5시 기아 EV6에서 발생한 배터리 화재 진화중인 모습

 
같은 달 29일 그 화재의 원인이 밝혀졌는데요.
 
원인부터 말씀드리면
EV6에는 총 32개 모듈에 384개의 셀이 들어가는데
그 중에서 운전석 바로 밑에 있는 '92번 셀'에서
'과온'이 발생하여
발화가 된 것으로 밝혀졌습니다.
 
 
자 그러면 왜 과온이 일어났을까요?
 

원인은 셀 불량일 가능성이 가장 높습니다.

 
EV6에는 SK ON의 NCM811(E556) 셀이 적용되며
이 배터리 셀은 많은 전기차에 탑재가 되었는데,
셀 불량으로 인해
충전이 완료된 시점에 특정 셀이 발화 된 사고는
이번 케이스가 처음입니다.
 
사실 배터리사에서는 CT 촬영을 하면서까지
"이 셀에 무슨문제가 있는지?
불량은 없는지?
미세한 이물질이 섞이진 않았는지?
양극,분리막,음극과 같은 구조들이
안정적으로 잘 적층이 되었는지?"
검사를 하는데
사실 이런 검사과정에서도 검출되지 않는
아주 미세한 불량이
양산품으로 통과될 가능성이 있습니다.
 
아무리 배터리를 잘 만들고,
수 많은 검사공정을 거쳐 출하를 하더라도
100% 완벽한 배터리는 없다고 볼 수 있는거죠.
 
그래서 특정 셀의 불량으로 보는 것이
현시점에는 가장 근접한 원인으로 확인되었습니다.
 
 

그렇다면 '왜' 자연발화가 발생했을까요?

리튬이온 전지같은 경우에는
상온 60도까지가 정상작동 범위입니다.
다시 말해, 60도가 넘어가면
리튬이온 셀의 전자 이동이 원활하지 않게되기 때문에
정상적인 동작이 어려워진다고 볼 수 있습니다.
 

 

그렇다면 60도가 넘어가면
무조건 자연발화가 되느냐?
 
그것은 아닙니다.

 
충전된 상태에 따라서 
자연발화점의 온도차이가 있는데
대략 80도가 넘어가면서부터 자연발화의 '위험'이 생기게 됩니다.
 
BMS*는 특정 셀이 60도가 도달된 시점에
"지금 몇 번 셀의 온도가 지나치게 높아지고 있어"
라고 판단하여
"충전을 중지하라"던지
"점검을 받아라" 같은 메세지를 차주에게 보내게 되고,
현대차그룹의 차량은
보다 빠른 조치를 할 수 있게 도와주는 시스템이
이미 갖추어져 있습니다.

*BMS : Battery Management System의 약자로, 말 그대로 배터리를 관리하는 시스템을 의미합니다.

 
 
그렇다면 차주가 그 메세지를 왜 못받았을까요?
 

❌ 아쉬운 점 ❌

아쉬운 점 하나,

(예시. 블루링크 12V 배터리 방전 알림)

현대차, 제네시스는
배터리 충전상태, 온도, 전류 등의 이상징후를 차주에게 알려
소비자가 차량을 점검받거나
이를 피해 확산을 막을 수 있게 하는데요.

(*2020년부터 시행 중)

 
안타깝게도 기아는 24년 8월 21일부터
확대적용을 하고있는터라
아직 해당 시스템이 적용되지 못했습니다.
 
 

아쉬운 점 둘,

 
이 차량은 현대캐피탈에서 렌트를 한,
그래서 등록증 상 '소유주가 기업'으로 되어있는 상태였습니다.
 

 
개인 차주라면
기아커넥트,현대블루링크,마이제네시스 같은 어플을 통해
혹은 문자메세지로 차주에게 비상상황을 알리게 되는데요.
안타깝게도 이번 사건의 경우에는
현대캐피탈에서 실질적으로 차를 운행하는 소유주에게
이러한 알람이 전달되지 않은 케이스라고 볼 수 있습니다.

(사실 개인차주였어도 기아는 알림을 받을 수 없었을 겁니다)

 
현대 BMS가 각 셀의 온도를 측정하고 있기 때문에
세밀하게 온도의 변화를 모두 감지하고
60도에 해당하는 위험온도에 도달됐을 때
그걸 감지를 해서 경고를 보내는 시스템까지 갖춰져 있습니다.
 
하지만 리스사나 렌터카일 경우에는 소유주가 다르기 때문에
이런 경우에 원래 이 차를 이용하는 실질적인 소유주에게
알람이 갈 수 있도록 연계시스템을 구성할 필요가 있어 보입니다.
 
 

❗ 주목할 점 ❗

"화재의 확산을 아주 효과적으로 지연했다"

기아 EV6 화재 진압 후 모습

 
화재 사진을 보면
해당 모듈만 불이 났고
나머지 모듈에는 화재가 전이되지 않았습니다.
그리고 차체/내외장 뿐만 아니라 배터리팩도 온전했구요.
 

인천 청라에서 발생한 벤츠 EQE 화재 후 차체의 모습

 
실제로 전기차 화재시에는
'열 폭주'라는 현상이 발생하게되면
대략 1,100도에서 1,300도 사이로 화염이 치솟습니다.
때문에 일반적으로 화재가 다 진화된 상태의 차체를 보시면
알루미늄 합금으로 이루어진 본넷이나
외판을 구성하고 있는 마일드강 등 구조물이 모두 녹아내립니다.
 

 
인천에서 발생한 벤츠 EQE의 화재와 비교를 해보시면
벤츠 EQE는 연기가 나다가
갑자기 펑! 하면서 폭발합니다.
'화재 지연 기능이 과연 제 역할을 했을까' 라는
의문이 들 정도로 삽시간에 화재가 번지는 모습을 보실 수 있습니다.
 
하지만 이번 EV6 화재에서는
92반 셀에서 발화가 시작되어
거기 들어있는 12개의 셀에는 화재가 번졌으나
그 모듈에서 다음 모듈로 전이되는 과정을
완벽하게 차단했습니다.
 
따라서 화재 지연 기능에 대해서는
E-GMP의 BSA*,
그리고 그 안에 들어있는 모듈들이
세계적으로 최고의 화재 지연 성능을 갖추고 있다고
볼 수 있습니다.

(BSA(Battery System Assembly), 배터리 시스템)

 
 

🛑 개선해야할 점은? 🛑

첫 번째,

SK온의 미국법인 SK배터리 아메리카 전경

 
SK ON같은 배터리사에서는
리튬이온 셀의 출하 시
미세한 불량을 더욱 정밀하게 발견하여
차후에 비슷한 형태의 충전중이거나
충전이 완료된 상황에서
특정 셀의 과온으로 인해
화재가 발생하는 현상이 더이상 없도록
제품출하에 더욱 신경을 써야합니다.
 

두 번째,

현대 BMS가 완성차 업계중에서는
보유한 관련 특허도 많고,
정밀하고,
기술적으로 가장 앞서있는 것은 맞습니다.
 
그래서 이정도면 된거냐구요??
 
아니죠.
 

 
현대차그룹의 E-GMP와
배터리 관리시스템이 훌륭한 것은 맞지만
여기에 더 나아가
전기차가 충전 중에 특정 셀의 불량이 발생할 때라도
단순히 이것을 고지하는 것에서 그칠 뿐만 아니라
시스템 차원에 불량으로 추정되는 셀이
과온으로 인해 자연발화가 되지 않도록
막아주는 기술력을 갖추는 것도
분명히 필요한 점이라고 볼 수 있습니다.
 
물론 기술력, 원가, 인프라 등의 문제가 있는 것은 사실이지만
소비자의 안전을 위해서는
현대,기아 뿐만 아니라 모든 완성차 업체가
반드시 갖춰야할 기술인 점은 분명합니다.
 
 
 
지금까지 금산에서 발생한
기아 EV6 전기차 화재에 대해 알아보았는데요.
개인적으로도 전기차로의 패러다임 변화를 위한 과도기라고 생각합니다.
 
하지만 배터리업계나 완성차업계 모두
마주한 문제를 현명하게 해결하고 개선해 나가길 기원합니다.
 
 
그럼 다음에 또 좋은 내용으로 찾아오도록 하겠습니다.
궁금하신 내용은 댓글로 남겨주세요 :)

감사합니다.