소방청 국립소방연구원은 폐리튬이온배터리의 잔존 전압(배터리에 남아 있는 전압)에 따른 화재위험을 확인하기 위해 실험한 결과, 일부 전압 조건에서 화염을 동반한 열폭주가 발생했다고 2026년 11월 11일 밝혔다.
폐배터리는 사용이 끝난 뒤에도 내부에 전기에너지가 남아 있을 수 있어 수거·보관 및 재활용 과정에서 화재위험에 주의가 필요하다. 2020년 4월 경북 고령군의 폐배터리 처리 업체에서는 배터리 분리 작업 중 발생한 화재가 연쇄 폭발로 이어져 진화에 어려움을 겪었다.
2024년 1월 경기 평택시의 폐배터리 재활용 업체에서는 리튬 폐배터리 파쇄 작업 중 화재가 발생했다.
리튬이온배터리 사용이 확대되면서 폐배터리의 안전한 수거·보관과 재활용 관리의 중요성도 커지고 있다. 연구원은 폐배터리의 잔존 전압에 따른 열폭주 발생 특성을 분석하고 취급시설의 화재예방에 필요한 기초자료를 확보하기 위해 이번 연구를 진행했다.
실험은 수거한 원통형(18650) 폐리튬이온배터리를 잔존 전압별로 구분한 뒤, 외부에서 일정한 속도로 열을 가하는 방식으로 진행됐다.
연구원은 시간에 따른 배터리 온도 변화, 가스 분출과 화염 발생 여부, 열폭주 양상, 화재 때 열이 방출되는 속도(열방출률) 등을 측정·관찰해 전압 조건별 화재 특성을 비교·분석했다.
외부 열에 노출된 폐배터리는 평균 잔존 전압에 따라 반응이 달랐다. 평균 잔존 전압이 3.45V인 조건에서는 열폭주 없이 오프가스(가스 방출) 발생과 전해액 누출만 관찰됐다.
평균 잔존 전압이 3.94V 이상인 조건에서는 배터리 온도가 급격히 상승하면서 화염을 동반한 열폭주가 발생했다.
이번 결과는 사용이 끝난 폐배터리라도 내부에 전기에너지가 남아 있으면 외부 열에 의해 열폭주와 화재가 발생할 수 있음을 보여준다. 열폭주가 발생하지 않은 조건에서도 가스 방출과 전해액 누출이 확인돼, 폐배터리 수거·보관 과정에서 잔존 에너지와 주변 열원 등을 고려한 안전관리가 필요함을 보여준다.
국립소방연구원은 이번 실험에서 확보한 영상과 연구 결과를 폐리튬이온배터리 수거·보관 및 재활용 시설 관계자를 위한 안전교육과 홍보자료로 활용할 계획이다.
이를 통해 폐배터리 취급 과정의 화재위험에 대한 이해를 높이고 현장 관계자의 안전관리 인식 향상을 지원할 방침이다.
김연상 국립소방연구원장은 “이번 연구는 사용이 끝난 폐배터리라도 남아 있는 전기에너지와 외부 열에 의해 화재위험이 나타날 수 있음을 실험적으로 확인했다”며, “연구 결과가 폐배터리 취급 현장의 화재예방과 안전관리 인식 향상에 도움이 될 수 있도록 관련 자료를 공유해 나가겠다”고 밝혔다.
