전기차 화재 사례 (테슬라 화재 사고)

 전기차 보급이 늘어나며 점차 화재사건을 쉽게 접할 수 있게 되었습니다. 전기차에는 수백 개의 리튬이온 배터리가 차량 하부에 들어가기 때문에 언제나 잠재적 위험을 가지고 있습니다.

 특히 국내에서는 코나 전기차 화재 사건이 많은 이슈가 되었죠. 그 결과는 아직까지 정확하게 밝혀지지 않았지만, 배터리셀의 문제로 추정하고 있습니다.

 오늘은 전세계적으로 가장 많이 팔린 테슬라 화재 사고로 다양한 원인으로 발생한 전기차 화재 사례를 정리해봤습니다. 전체 화재 발생 건수는 50건 정도로 추정되지만, 추려서 7건만 표로 정리해봤습니다.

◎ 배터리셀, 모듈, 팩

 설명드리기에 앞서, 간단한 용어 정리를 하겠습니다.

출처 : 삼성SDI

셀(Cell) : 양극, 음극, 분리막, 전해액으로 구성된 배터리 단위

모듈(Module)  : 외부 충격으로부터 보호하기 위해 여러 장의 셀을 직병렬 구성

팩(Pack) : 모듈을 직병렬 구성 후 배터리 관리시스템(BMS), 릴레이(PRA), 냉각시스템, 안전장치 등을 추가한 단위 

 

◎ 테슬라 전기차 화재 발생 비율 통계

 아래는 Tesla Vehicle Fire Safety Report의 내용을 발췌했습니다. 미국 소방협회(NFPA)의 가장 최근 자료(2019년) 기준으로 미국에서 19 million miles당 1대 꼴로 차량 화재가 발생했지만, 테슬라의 전기차는 175 million miles당 1대 수준으로 화재가 발생했다고 합니다. 내연기관 차량 대비 1/10 수준의 통계로 화재가 발생하고 있다고 설명하고 있습니다.

출처 : Tesla.com

 

◎ 테슬라 화재 사고 정리

 

1. 금속 파편이 배터리팩 하부를 관통해 발생한 화재

 해당 사건은 2013년 4월 미국 워싱턴 도로에서 주행중에 발생했습니다. 차종은 모델 S로, 금속 파편이 배터리팩 하부를 관통하여 발생한 화재입니다. 테슬라의 조사 결과, 배터리팩 하부에 약 25톤의 힘이 가해져 3인치의 구멍이 뚫려 그로 인해 배터리셀이 손상되어 발생한 것으로 추정하고 있습니다.

 테슬라 차량의 팩은 18650 혹은 21700의 파나소닉 원통형셀 수천 개로 이루어져 있는데요. Cell은 관통되면 내부 단락에 의해 무조건 화재가 발생합니다. 관통에도 견디는 고에너지 Cell은 아직까지는 양산이 힘든 걸로 압니다. 

 결국 동일한 사건 예방을 위해 하부에 티타늄 보강재를 적용하는 조치를 취했습니다.

 

2. 충전중 발생한 화재

 2016년 노르웨이에서 슈퍼차저 충전 중 발생한 화재사례입니다. 역시 모델 S이며, 슈퍼차저 문제로 추정하고 있습니다. 슈퍼차저 충전기에 의한 과충전이 원인으로 추정되는데요. 차주의 진술으로는 충전 중 차에서 내리는 과정에서 발화가 발생했다고 합니다.

 

3. 주행중 화재

 프랑스에서 테스트 주행 중이던 모델 S에서 불이 발생한 사건입니다. 해당 차량은 양산 차량이 아닌 테슬라 TEST CAR로 수작업(Manually)으로 조립을 했다고 합니다. 모듈과 모듈을 전기적으로 연결하는 구조물인 버스바를 원래는 로봇에 의해 체결되지만, 이 차량은 사람이 조립을 했습니다.

 휴먼에러로 구조물 체결이 정상적이지 않았고, Electrical Connection 불량으로 화재가 발생했다고 테슬라측에서는 밝혔습니다. 

 

4. 주행중 충돌(외부 충격)에 의한 화재

 2018년 3월, 미국 캘리포니아 하이웨이 101에서 주행 중이던 모델 X의 추돌사고가 발생했습니다. 무려 75 mile/h (120km/h)의 속도로 중앙분리대를 충돌하였는데요. 해당 운전자는 그 충격으로 인해 사망하였습니다. 외부 충격에 의한 배터리 셀 단락으로 화재가 발생한 걸로 보입니다.

해당 차량은 오토파일럿을 75mile/h로 세팅하여 주행 중이었다고 합니다. 사실 이 정도 충격에는 화재가 안 나는 게 더 놀라울 것 같습니다. 손상된 배터리팩과 셀들이 보입니다.

 

5. 주행중 충돌(외부 충격)에 의한 화재

 2018년 6월 미국 플로리다 포트 로더데일에서 주행하던 모델 S에서 발생한 화재 사례입니다. 무려 116 mile/h(186km/h)로 주행 중 주택가 담벼락을 추돌한 사고인데요. 이 사고로 10대 2명이 그 자리에서 사망하였습니다. 4번과 동일한 원인으로 추정되며, 전기차는 이러한 대형 사고가 나면 화재가 날 확률이 높다는 걸 알 수 있습니다.

 

6. 주행중 외부 발화 발생

 2018년 6월 미국 로스앤젤레스 산타모니카 도심을 주행 중 발생한 화재사건입니다. 이 사례는 다른 것들과 달리, 아무런 문제가 없는 정상 주행 중 화재가 발생했다는 점에서 차이가 있습니다. 차량 하부에서 불꽃과 화염이 발생해 주변 운전자가 알려줘 대피했다고 합니다. 원인은 공개하지 않았지만, 모듈 간 전기적 연결 구조물 (버스바) 체결 불량으로 추정하고 있습니다.

 

7. 주차중 화재 발생

 2019년 4월 중국 상하이의 한 쇼핑몰 지하주차장에 주차 중이던 모델 S에서 화재가 발생했습니다. 충전을 하는 상황은 아니었으며, 단지 주차 중이었습니다. 연기가 먼저 발생 후 화재가 발생했는데요. 테슬라는 "SYSTEM의 문제는 없었으며, 배터리 모듈 1개의 결함으로 추정된다."라고 발표했습니다.

 이 사건 이후 모델S, X에 한하여 BMS 열관리 시스템 소프트웨어 업데이트를 무선 OTA(Over The Air) 방식으로 실시했습니다. 

 

전기차 배터리 종류 [리튬인산철(LFP), 삼원계(NCM,NCA), 전고체 차이 ]

 

배터리 용어 [용량, 출력, 내부저항(IR), 전류, 전압]

 

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