방재정보

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배터리 화재위험과 보험

최명영 팀장(방재시험연구원 R&D전략팀)

1. 개요

리튬이온 배터리는 현대 사회에서 널리 사용되는 에너지 저장 장치로, 스마트폰, 노트북, 전기차 등 다양한 전자기기에 널리 활용되고 있다. 리튬이온 배터리는 단위 체적 및 단위 질량당 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 활용성이 높지만, 문제가 발생할 경우 화재 및 폭발과 같은 심각한 안전 문제를 초래할 수 있다. 리튬이온 배터리는 과충전, 단락, 고온 환경 등 특정 조건에서 화재를 일으킬 수 있는 잠재적 위험을 가지고 있다. 이러한 화재 위험은 개인 사용자뿐만 아니라 사회 전반에 걸쳐 큰 영향을 미칠 수 있으며, 이에 대한 위험관리의 일환으로 보험의 역할이 더욱 중요하다고 볼 수 있다. 리튬이온 배터리와 관련된 사고는 재산 손실, 인명 피해, 그리고 법적 책임 문제를 초래할 수 있기 때문에, 적절한 보험 상품을 통해 이러한 위험을 관리하는 것이 중요하다.

2. 리튬이온배터리 응용분야 시장전망 및 사고 원인

(1) 리튬이온배터리 응용분야

아래 표와 같이 리튬이온배터리 활용 시장은 지속 성장 예상되어 활용도 증가에 따라 화재 발생 수도 증가할 것으로 예상된다.

[표 1] 리튬이온배터리 응용분야 및 시장전망

산업통산자원부가 공개한 자료1)에 따르면 글로벌 ESS 시장은 재생e 확대 정책 등에 따라 지속 성장(‘22년 152억$ → ’30년 395억$)추세로 국내 ESS 시장의 활력회복과 재도약 지원할 예정으로 국내 ESS 시장의 재도약이 예상된다. 삼성증권 발표자료2)에 따르면 국내 데이터센터 시장은 용량 기준 ’27년 까지 3배 이상 성장이 예측된다. 지금 설치된 데이터센터는 주로 클라우드 서비스용인데 생성형AI가 널리 사용됨에 따라 이를 위한 데이터센터의 증가가 예상된다. 최근에는 전기차가 캐즘3)현상으로 판매가 주춤하지만 정부 공개자료4)에 전기차 사용자들의 주된 불편사항인 충전설비를 ’22년 20.5만기 → ’30년 123만기로 확대할 예정이다. 전기차 캐즘현상에는 여러 원인이 있겠지만, 한국교통안전공단에서 전기차 특별안전검검 기간 중 전기차 사용자를 대상으로 '전기차 이용실태 파악을 위한 설문조사'를 실시한 결과 전기차 운행시 걱정스러운 요소로 전기차 충돌 후 화재(29.3%), 충전 중 화재(21.1%) 등 전기차 화재 관련 요소가 과반수를 넘었다.

1) 에너지스토리지(ESS) 산업 발전전략, 산통부(23.10)
2) 데이터센터: 클라우드에서 AI로 2차 호황기 진입, 삼성증권(24년 4월)
3) 캐즘(Chasm)은 첨단 기술 제품이 소수의 혁신적 성향의 소비자들이 지배하는 초기 시장에서 일반인들이 널리 사용하는 단계에 이르기 전 일시적으로 수요가 정체하거나 후퇴하는 현상을 의미함
4) 전기차 충전 인프라 확충 및 안전 강화 방안, 국정현안관계장관회의(23.6)

[그림 1] 전기차 운행 시 걱정스러운 요소(한국교통안전공단 실시)

(2) 리튬이온배터리 사고 원인 분류

리튬이온배터리 사고 원인은 응용분야별로 다양한 원인이 있을 수 있겠지만, 배터리 제조상의 결함을 제외한 외부 원인은 크게 ①전기적 요인, ②열적요인, ③기계적 요인으로 구분할 수 있다. 전기적 요인에는 과충전, 과방전 등이 해당되며, 열적원인은 외부 가열 등으로 적정 사용 온도를 벗어나는 경우, 기계적 원인은 전기차 하부 충돌, 교통사고 및 진동 등으로 인한 배터리 내부 단락, 배터리 팩 수밀/기밀성 훼손 등이 해당된다. 응용 제품의 사용조건에 따라 주요 사고 원인은 달라질 수 있다. 예를 들면, 사용 후 배터리가 이동하지 않는 ESS나 데이터센터의 UPS는 기계적 요인으로 인한 사고 원인이 낮을 것이며, 충방전 사이클 주기가 상대적으로 매우 긴 데이터센터의 UPS는 과충전 또는 과방전으로 인한 사고 발생 가능성이 상대적으로 낮다고 생각할 수 있고 전기차나 퍼스널 모빌리티는 동적 특성 상 충돌 등으로 인한 기계적 원인이 다른 응용분야 대비 상대적으로 높을 수 있다.

[그림 2] 리튬이온배터리 사고 원인

(3) 리튬이온배터리 주요 사고 현황

국내 전기차 화재현황5)은 다음 표와 같다. 국내 전기차 화재는 24년 상반기까지 139건 발생하였으며, 전기차 보급 증가에 따라 화재 수도 지속적으로 증가하였다. 사고 모드별 사고 수를 보면 전기차 화재는 주차 및 충전 중 96건(69%), 충돌 후 화재 17건(12%) 발생하였다. 여기서 주의해서 봐야 할 것은 전기차 사고 모드별 분류 표는 전기차 사고의 원인별로 구분한 것이 아니라 화재가 발생하였을 때의 상황별로 구분한 것이다. 충돌 후 화재는 큰 충격으로 충돌 후 화재가 발생한 것만 집계되었으며, 상대적으로 낮은 충격으로 인해 배터리 내부 무결성 훼손 등으로 인해 오랜 시간을 두고 점진적으로 화재가 발생한 것은 다른 사고 모드로 집계될 수 있다.

5) 전기차화재사고 발생현황 공개, 전용기 의원실(화성저널, 24.8.18)

[표 2] 국내 전기차 화재현황

(출처 : A review of safety strategies of a Li-ion battery, Pius Victor Chombo, 2020)

국내 데이터 센터 화재는 다음과 같다. 첫 번째로 언급된 삼성SDS 사고의 화재원인은 리튬이온배터리에 기인한 것은 아니지만, 데이터센터의 화재 시 피해규모가 상당하다는 것을 알려주기 위해 함께 정리해 두었다. 데이터센터 화재는 드물지만 22년 10월 SK C&C 사고에서 경험하였듯이 막대한 금전적 피해뿐만 아니라 사회적 혼란을 야기할 수 있다. Uptime Institute 보고서에 따르면 최근 데이터센터 화재는 리튬이온배터리사용 증가와 관련있다고 한다. 참고로, 글로벌 데이터센터 고장 정지의 가장 큰 원인은 전력문제가 43%이며, 화재는 7% 비중을 차지하고 있다.

[표 3] 국내 데이터센터 주요 사고

3. 전기차 화재와 보험

(1) 청라 전기차 화재 피해

24년 8월 1일 인천 청라아파트에서 전기차로 인한 대형화재가 발생하였다. 이 아파트는 연면적 25만9538㎡ 규모, 1581세대의 대형 아파트로 2015년 2월 5일 건축허가를 받고 2017년 12월 21일 사용승인을 받은 비교적 최신 건물이었다. 주차 밀도가 높은 새벽 6시경에 화재가 발생하였고, 화재는 5시간 이상 지속되었다. 당시 전기차는 충전 중인 상태도 아니었으며, 3일 가량 주차되어 있었는데 화재가 발생하였다. 당초 소방당국은 피해 차량이 140대 가량이라고 집계했지만, 관할 소방서에서 현장 피해접수처 운영 결과, 피해차량은전소 42대, 부분소45대, 그을음 피해 793대 등 800대 이상으로 늘어났다.

(2) 화재로 인한 피해 보상

청라 사고의 경우 차량에 대한 피해는 자차보험으로 차량 소유주에게 우선 보상하고 아파트 건물에 대한 피해는 아파트 단체화재보험을 통한 보상 후 책임소재가 정해진 후에 구상권 청구할 것으로 예상된다. 다만, 아래 표에서 볼 수 있듯이 가입 상품에 따라 차이가 있을 수 있지만, 일반적으로 아파트 단체 화재보험은 임시 거주비나 가재도구는 아파트 단체보험으로 보상되지 않는 경우가 많다. 분진 청소 등의 비용은 보상될 수도 있나 가재도구 교체비용 제외 가능성이 높다. 숙박비, 가재도구 등의 피해는 별도로 주택화재보험을 가입해야만 적정한 보상이 가능하다.

[표 4] 개별 아파트화재보험과 아파트 단체보험의 보상범위 차이 비교

(※ 일부 상품만 확인한 것으로 가입조건에 따라 차이가 있을 수 있음)

제품에 하자가 있는 것으로 확인이 된다면 제조물책임법에 따른 보상이 가능할 수도 있으나, 현실적으로 녹록치 않다. 한 보도자료6)에 따르면, "제조물책임법에 따르면 제조사 잘못이 없다는 점을 제조사가 증명해야 한다" 면서 "급발진 관련 제조물책임법이 논의된 적은 있지만 소비자가 승소한 판례는 없다“고 한다. 법률신문 보도자료7) 인천 아파트 전기차 화재 피해, 책임은 어디에, 법률신문, 240807 에 따르면 제조물책임법상 피해 차주가 제조사를 상대로 제조물 결함을 인정받기 위해서는 ‘전기차 차주가 차량을 정상 사용했고 과실이 없다’는 것을 피해 차주들이 밝혀야 한다. 이를 증명하면 제조물을 공급할 당시 해당 제조물에 결함이 있었고 그 제조물의 결함으로 인하여 손해가 발생한 것으로 추정될 수 있다. 다만 제조업자가 제조물의 결함이 아닌 다른 원인으로 인해 그 손해가 발생한 사실을 증명한 경우에는 추정이 인정되지 않아 제조사 측과 오랜 시간 법적 공방을 벌여야할 수도 있다. 전기차 화재 시 원인 규명 및 보상의 어려움으로 인해 청라 사고 이후 자동차 대물보상한도의 확대 움직임이 있다. 만약을 대비하여 자동차 대물보상한도를 10억에서 20억으로 상향하는 사례가 빈번해지고 있다. 또한 아파트 단체보험의 보상 한계점을 명확히 인지하여 본인이 허용 가능한 수준의 적절한 위험관리가 필요하다.

6) 40여대 불 탄 벤츠 전기차 화재…"이렇게 큰 피해 처음" 보상은?, 머니투데이, 240802
7) 인천 아파트 전기차 화재 피해, 책임은 어디에, 법률신문, 240807

(3) 하부 충돌 위험성

인천 청라 아파트에서 발생한 전기차 화재 사고는 한 보도자료8) 청라 아파트 전기차 화재…"'배터리 외부 충격 때문' 가능성" 국과수, 아이뉴스24, 240920에 따르면, 차량 배터리셀이 외부 충격에 손상을 받아 불이 났을 개연성이 있다는 국립과학수사연구원 감정 결과가 나왔다고 한다. 해외 테슬라 리포트나 국내 전기차 충돌 후 화재의 원인을 보면 대부분 고속 충돌이며, 하부 충돌로 인한 화재 원인이 2번째로 높다. 전기차 배터리는 차량 하부에 위치하며, 배터리팩의 높은 중량으로 인해 상대적으로 지상고가 낮고, 축간거리가 긴 특성이 있어 과속방지턱이나 주차램프 말단 등과의 하부 충돌에 더 자주 노출되기 쉽다. 삼성화재의 보도자료에 따르면, 23년 전기차 배터리 손상사고가 423건 발생하였고, 19년 대비 14배 이상 급증하였다.

8) 청라 아파트 전기차 화재…"'배터리 외부 충격 때문' 가능성" 국과수, 아이뉴스24, 240920

[표 5] 전기차 사고 발생 현황

배터리의 경미한 손상임에도 하부 충돌로 인한 배터리 건전성을 판단하는 기준이 없다보니 화재 위험 등으로 인해 신품 배터리로 교체하는 사례가 대부분이라고 한다. 또한 한국교통안전공단 자동차안전연구원에서도 전기차 하부충돌의 안전성을 향상 시키기 위해 자동차 안전도평가(KNCAP : Korean New Car Assessment Program)에서 전기차 하부충돌 항목의 도입을 확정하였다. 이에 발맞춰 화재보험협회 방재시험연구원에서도 전기차 하부충돌로 인한 안전성 시험연구를 수행할 수 있는 설비를 도입하여 전기차 안전성 향상에 기여할 예정이다.

[그림 3] 방재시험연구원 전기차 하부 충돌 안전성 연구를 위한 시험장 사진

4. 맺음말

전기차 판매량 증가에 따라 전기차 화재 수도 증가할 것으로 예상된다. 리튬이온배터리는 전기차 화재는 순식간에 발생되어 인명 피해의 우려도 있으며, 전기차에 설치되는 리튬이온배터리에서 발생하는 열폭주 현상으로 화재 시 진압이 어려워 큰 피해가 발생할 수 있고 원인 규명을 하는 것도 매우 어렵다. 앞서 살펴본 전기차 사용자의 설문 결과에서도 볼 수 있듯이 전기차 화재에 대한 두려움이 크므로 전기차 보급에 더욱 박차를 가하기 위해 전기차 화재 안전성 향상이 필요하다. 과거에 화재가 빈번했던 리튬이온배터리의 에너지저장장치(Energy Storage System) 화재는 우리가 체감하기 힘든 위험의 영역이었다면, 전기차 화재는 우리 일상 생활에서 쉽게 노출되는 위험의 영역으로 보다 적극적으로 위험관리 방안을 수립해야 할 것이다.