[아하!] 수분에 취약한 1차 전지, 전기차용 배터리는 '2차 전지'

한번 쓰고 버리는 1차 전지…충전·재활용 가능한 2차 전지는 분리막에 세라믹 코팅

[프라임경제] 최근 배터리 공장 화재로 23명이 사망하는 인명사고가 벌어진 가운데 시장에서는 이번 사고가 전지(배터리)를 탑재한 제품 전체에 대한 막연한 불안감으로 이어지진 않을지 우려하고 있다.

 

경찰에 따르면 지난 6월24일 화재가 처음 발생한 경기도 화성 아리셀 공장 3동 2층은 군납품용 1차 전지 완제품을 검사 및 포장했던 곳이다. 군용 무전기나 의료용 기기, 검침기 등에 쓰이는 1차 전지는 △전기차 △스마트폰 △노트북 등에 쓰이는 2차 전지와는 다르다.

 

1차 전지는 충전이 불가능해 한 번 쓰고 버리는 특성을 가지고 있다. 특히 1차 전지의 음극재로 활용하는 리튬 메탈은 물에 닿으면 격렬한 반응(스파크)을 일으킬 수 있는 등 수분에 취약한 탓에 심한 경우 폭발까지 벌어질 수 있다.

 

이번 사고가 발생한 공장은 1차 전지 가운데서도 리튬염화티오닐(Li-SOCl₂) 전지를 생산해 화재발생 시 피해가 더욱 커졌다. 염화티오닐은 섭씨 140도 이상에서 물과 반응하면 염화수소 가스, 이산화황 같은 독성 물질을 발생시킨다. 이에 리튬염화티오닐 전지는 화재발생 시 더욱 위험하다.

 

리튬전지 공장 화재 현장에서 경찰과 소방, 국립과학수사연구원 등 관계자들이 현장수색을 하고 있다. ⓒ 연합뉴스

1차 전지는 재충전이 불가능한 특징 때문에 제조할 때 무조건 완전 충전(완충), 즉 100% 충전해야만 한다. 에너지 밀도가 높아지기 때문에 보관 과정에서 그만큼 화재 위험성도 커진다. 경찰과 소방당국에 따르면 이번 사고에서도 3층 출입구 쪽에 1차 전지 약 3만5000개가 박스 형태로 쌓여 있던 것으로 나타났다.

 

반면 충전과 재활용이 가능한 전지는 '2차 전지'로 분류한다. 전기차는 2차 전지를 활용하기 때문에 신차를 출고할 때 배터리를 굳이 완충하지 않는다. 보관 및 운반 과정에서 안전을 확보하기 위한 조치다.

 

2차 전지는 음극재로 흑연(그라파이트)을 주로 활용한다. 1차 전지에 쓰이는 리튬 메탈과 비교하면 흑연은 상대적으로 구조가 안정적인 물질이다. 양극재와 음극재 사이에 이온(ion)만 통과하게 하는 분리막 기술도 1차 전지 대비 고도화돼 있다.

 

예를 들어 전기차용 2차 전지 분리막에는 세라믹 코팅을 한다. 열에 잘 견딜 수 있는 방열 기능을 높이기 위한 장치다.

 

제조 시설의 안전성도 2차 전지가 1차 전지보다는 높은 것으로 알려져 있다. 국내 기업이 운영하는 2차 전지 제조 시설은 대부분 '화재안전 중점관리 대상'에 포함돼 있기 때문이다. 

화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률(화재예방법)에 따르면 연면적 3만㎡ 이상 공장은 중점관리 대상으로 지정돼 소방당국의 특별조사나 점검을 받아야 한다.