또 너냐 배터리 화재, 이번엔 전기자전거다!

또 너냐 배터리 화재, 이번엔 전기자전거다!

대학생신재생에너지기자단 23기 김태현

 

[자주 발생하는 전기자전거 화재]

[자료 1. 자주 발생하는 전기자전거 화재]

출처 : 세이프타임즈

최근 전기자전거 화재가 자주 발생하고 있다. 잦은 화재 발생으로 인해 일부 구는 전기자전거의 올바른 사용을 교육하기까지 하고 있다. 전기자전거 화재는 주로 배터리가 발화하거나 폭발하면서 일어나며, 심지어는 사람의 목숨을 앗아가는 인명 피해를 입힐 수도 있다. 배터리 발화 및 폭발로 인한 화재는 전기자전거뿐 아니라 다른 개인형 이동 장치에도 빈번하게 발생하며, 최근 이들의 사용량이 늘어나며 화재 문제가 화두에 오르고 있다. 사실, 배터리가 필요한 장치의 잦은 화재 문제는 이번 전기자전거가 처음이 아니다. 과거 잦은 ESS 화재로 인해 정부와 여러 기업이 모여 ESS 화재 원인에 대한 열띤 논의를 진행하기도 했다. 이들은 결국 지금까지 ESS 화재 원인이 무엇인지 확실하게 알아내지 못했다. 화재 원인으로 서로 다른 의견을 제시했고, 이에 대한 의견 차이를 좁히지 못했다. 확실한 것은 배터리 열 폭주 현상으로 인해 화재가 발생했으며, 리튬 이온의 특성으로 인해 불이 쉽게 확산해 화재의 규모가 커졌다는 것이다. 그렇다면 전기자전거는 어떨까? 전기자전거의 화재에 대한 여러 사람의 의견을 살펴보도록 하자.

[힘들이지 않고 탈 수 있는 전기자전거]

[자료 2. 전기 모터로 구동하는 전기자전거]

출처 : 디지털투데이

전기자전거란, 전기차의 자전거 버전으로, 전기 모터를 장착한 자전거를 의미한다. 전기 모터로 운동 에너지를 생산하기에, 상대적으로 적은 힘으로 더 빠른 속도로 이동할 수 있다. 자전거 이용 활성화에 관한 법률 제2조에서 전기자전거를 정의하는 더 자세한 기준이 제시되어 있다. 여기서는 전동기만으로 움직이지 않아야 하고, 시속 25km 이상으로 운행할 경우 전동기가 작동하지 않으며, 무게가 30kg 이하여야 한다. 이 조건 중 하나라도 어길 경우 전기자전거가 아닌 원동기장치자전거로 분류된다. 

전기자전거에서는 모터에서 공급받은 힘을 사용하는 컨트롤러가 있는데, 이 컨트롤러가 어떠한 방식으로 이 힘을 쓰는지에 따라 PAS 모드, 스로틀 모드, PAS와 스로틀 겸용 모드가 있다. PAS 모드는 사용자가 단계를 선택해 자전거를 움직이는 데 필요한 힘의 양을 조절하는 모드이다. 주로 버튼 및 다이얼 컨트롤을 이용해 결정할 수 있다. 단계를 선택하면 페달을 밟음과 동시에 운동 에너지가 자전거에 공급된다. 스로틀 모드는 페달을 밟지 않고도 자전거의 동력을 줄 수 있는 방식으로, 레버나 손잡이를 돌려 이에 대한 단계를 조정할 수 있다. PAS와 스로틀 겸용 모드는 자전거 이용자의 필요에 따라 원하는 모드를 선택할 수 있는 방식이다.

전기자전거는 모터가 자전거의 이동을 돕기에 자전거를 운행하는 데 체력 소모가 더 적다. 따라서, 힘이 약한 사람이 이용하기 용이하며, 자전거로 장거리를 이동하는 사람도 힘을 덜 들일 수 있어 유리한 측면이 있다. 모터의 보조로 인해 오르막길을 더 쉽게 올라갈 수 있으며, 언덕이 많은 지역에 거주하는 사람들에게 자전거로 통행하는 데 큰 도움을 줄 수 있다. 또한, 전기자전거는 자전거로 출퇴근하기 편리하다는 장점이 있다. 힘이 덜 들 뿐만 아니라 언덕과 강풍에도 안정적인 주행이 가능해 기존 차로 출퇴근하던 사람도 자전거로 출퇴근하기 쉬워지며, 이는 환경에 긍정적인 영향을 줄 수 있다. 또한, 자전거로 출퇴근할 경우 자가용이나 대중교통을 이용하는 사람보다 교통비가 저렴해 경제적으로도 도움이 된다. 이처럼 전기자전거는 자전거 출퇴근을 쉽게 해 환경, 경제적으로 긍정적인 영향을 끼칠 수 있다.

그러나, 전기자전거는 여러 단점이 존재한다. 첫 번째로, 구입 비용이 비싸다는 것이다. 최근, 개인형 이동 장치와 함께 전기자전거의 공급량이 늘어나며 앞으로 가격이 내려갈 것으로 예상하지만, 현재 전기자전거는 인력만으로 가는 일반 자전거보다 몇 배 더 비싸 가격이 내려간다고 하더라도 부담을 느끼는 사람이 많을 것이다. 또한, 전기를 이용하기 때문에 자전거 장비들이 더 복잡하게 얽혀 있어 구입 비용뿐 아니라 유지 및 보수 비용도 더 비싸다. 또한, 배터리 역시 사용하면 할수록 용량이 감소해 주행할 수 있는 거리가 점점 감소한다는 문제도 있다. 금속으로 구성된 배터리로 인해 자전거의 무게가 무거워진다는 것 역시 다른 자전거와 비교한 전기자전거의 단점이라 할 수 있다. 일반 자전거보다 언덕은 올라가기 쉽지만 계단은 올라가기 어려운 것도 여기에서 나온다.

[전기자전거의 배터리와 이로 인한 화재 문제]

[자료 3. 전기자전거의 탈착형 배터리]

출처 : 파이낸셜뉴스

전기자전거의 배터리는 전기차나 전기버스와는 달리 탈착형 배터리이다. 즉, 배터리를 분리하여 충전해 충전 완료 시 다시 자전거에 부착하는 형태이다. 이 배터리의 가격은 전기자전거 전체 가격의 약 3분의 1 정도라고 한다. 슬라이드 방식으로 부착하는 배터리, 안장을 지탱하는 봉에 내장된 배터리 등 다양한 형태가 있으며 이는 기업마다 다르다. 배터리를 완전히 충전했을 때 PAS 방식은 약 60km, 스로틀 방식은 약 30km 주행이 가능하다. 또한, 배터리가 방전되면 일반 자전거처럼 달릴 수 있을 것처럼 보이나, 자전거의 무게가 일반 자전거보다 무거우며 모터에서 발생하는 추가 저항으로 인해 이동하기 어려워진다. 전기자전거에는 리튬 이온 배터리를 이용하므로 겨울철 온도가 낮은 날에는 이온의 이동 속도가 느려지고 전압이 낮아져 배터리의 방전이 빠르게 일어나기도 하니 이때는 온도를 높일 수 있는 추가적인 조치가 필요하다.

배터리를 완전히 방전시키면 배터리 사이클 수가 증가해 배터리의 수명을 줄이는 지름길이 된다. 또한, 자전거를 오랫동안 방치하면 배터리의 방전을 야기하며, 주행 거리가 줄어든다. 따라서, 전기자전거를 주기적으로 사용하는 것도 중요하다. 전기에 너무 의존하며 사용하는 것도 좋지 않다. 인간의 운동 없이 전기를 한 번에 많이 사용하면 배터리에 저장된 전기를 급격하게 소모하는 것이므로 이 역시 배터리 수명이 줄어들게 된다.

[자료 4. 배터리 과충전으로 인한 열 발생]

출처 : 연합뉴스

그렇다면 전기자전거의 화재가 발생하는 이유는 무엇일까? ESS 화재와 마찬가지로 배터리의 온도가 급상승했기 때문이다. 그렇다면 배터리의 온도가 급상승하게 한 원인은 무엇일까? 첫 번째는 충전 시에 발생하는 여러 문제 때문이다. 먼저, 과충전으로 인해 열이 발생해 화재가 발생하는 경우가 많다. 평소 전기자전거를 이용하지 않는 새벽 시간대에 화재가 자주 발생하는데 이때 수면 중 과충전이 발생해 화재 및 폭발이 일어나는 것이다. 또한, 잘못된 충전기를 사용함으로써 화재가 발생하기도 한다. 전기자전거는 다양한 업체가 제조하는데, 충전 시 기존 충전기 고장 또는 충전 속도 저하를 원인으로 호환되지 않는 다른 기업의 충전기로 충전하는 경우가 종종 발생한다. 배터리 모양, 크기 등 충전기에 적합한 조건이 기업마다 다르기도 하고 과충전으로 인해 배터리 폭발 및 화재가 발생할 수 있기 때문이다.

전기자전거 배터리의 화재는 자전거의 잘못된 사용으로 인해 발생할 수도 있다. 무리한 과속은 배터리를 손상해 화재 발생 가능성을 높일 수 있다. 또한, 자전거를 떨어뜨리거나 배터리의 큰 충격을 주면 화재 발생 가능성을 높일 수 있다. 이외에도 잘못된 사용으로 인해 배터리가 손상되거나 배터리에 결함이 생기면 발생하기도 한다. 전기자전거의 배터리에는 방수 기능이 있지만, 비가 오는 날에는 방수 기능을 넘어 물이 들어올 수 있어 배터리에 침수 현상이 일어날 수 있다. 이에 따라 배터리가 부풀어 오르는 스웰링 현상이나 쇼트 현상으로 인한 화재가 발생할 수 있다. 이 외에도 배터리 제작 시 발생하는 결함 등으로 인해 발생하기도 한다.

[전기자전거 화재 예방, 어떻게?]

그렇다면 전기자전거 배터리 화재를 예방하고 이로 인한 피해를 최소화할 수 있는 방법은 무엇이 있을까? 일단 집에 있을 때만 배터리 충전을 진행해야 한다. 자고 있거나 외출 시에는 과충전의 위험성이 있어 충전을 진행하지 않는 것이 좋다. 직사광선이나 고온에서 배터리 충전하는 것 역시 지양해야 한다. 배터리 열로 인해 화재가 발생할 수 있기 때문이다. 충전 시 반드시 검증된 충전기를 이용하고 전기자전거를 만든 회사의 충전기를 이용해 충전해야 한다. 또한, 충전 시 합성 섬유나 종이 등 가연성 물질은 옆에 두지 않아 화재가 빠르게 퍼지는 것을 방지해야 한다. 배터리 충전 후에는 내화 용기에 두어 화재가 번지는 것을 예방하는 것도 좋다. 화재 시 탈출할 수 있는 출구 근처에서 배터리를 충전하는 것은 화재 발생 시 탈출 경로를 스스로 막는 꼴이 되어 버려 인명 피해를 야기할 수 있다.

[자료 5. 가연성 물질의 일종인 합성섬유]

출처 : 국제신문

배터리 검사를 주기적으로 진행하는 것 역시 중요하다. 충돌이나 직사광선에 대한 오랜 시간 노출로 인해 배터리가 손상됐을 수도 있기에 주기적으로 배터리를 살펴보며 손상 여부를 파악해야 혹시 모를 화재를 예방할 수 있다. 눈에 보이는 손상이 있으면 즉시 배터리를 교체해야 한다. 또한, 비가 오는 날에는 쇼트 현상이나 배터리 스웰링 현상이 일어날 수 있어 사용하지 않는 것이 좋다. 

[개인형 이동 수단의 인기 속 중요해진 화재 예방]

현재 전기자전거를 포함한 개인형 이동 수단의 인기는 치솟고 있다. 이러한 상황 속에서 끊임없는 전기자전거 및 개인형 이동 수단 화재가 발생하고 있다. 그럼에도 현재 이들은 다양한 연령대에서 인기를 끌고 있다. 자전거 자체가 많은 에너지를 요구하는 교통수단이기에, 힘들다는 이유가 불러일으킨 충전 시 개인의 부주의로 인한 화재가 끊임없이 발생하고 있다. 과충전에 대한 자전거 사용자들의 인식도 아직 정립되지 않은 상태이다.

앞서 언급했듯, 현재 일부 지자체들은 전기자동차 이용 교육을 진행하고 있다. 이와 같은 방법을 통해 이용자들이 주의를 기울이며 전기자전거를 사용할 수 있다면 화재 발생 빈도가 현격히 줄어들 것이다. 또한, 배터리 제조사들은 제작 시 결함을 최소화해야 하며 전기자전거의 배터리에 있어서 관련 법을 제도적 장치를 통해 획일화하는 것도 화재를 예방하는 좋은 방법이다. 언젠가는 화재 걱정 없이 전기자전거와 개인형 이동 수단을 이용할 수 있는 날이 오기를 바란다.

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배터리에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "배터리 탈착형 스마트폰 부활?", 23기 송태현, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4273

배터리 탈착형 스마트폰 부활?

2. "[Remake, 인터뷰] 갈수록 잦아지는 배터리 화재사고, 막을 방법은 없을까?", 23기 김용대, https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4110

[Remake, 인터뷰] 갈수록 잦아지는 배터리 화재사고, 막을 방법은 없을까?

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참고문헌

[자주 발생하는 전기자전거 화재]

1) 정현희, 소방방재신문, "금천소방서, 전동킥보드ㆍ전기자전거 배터리 화재 예방 홍보", 2023.10.10, https://fpn119.co.kr/204999

2) 이정수, 서울신문, "“전기자전거 충전하다 화재”… 어린이 2명 등 英일가족 참변", 2023.07.04, https://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20230704500093

[힘들이지 않고 탈 수 있는 전기자전거]

1) 이수정, NEWSIS,""힘 안들고 잘 나가네"…전기자전거, '어르신의 발' 됐다", 2023.10.26, https://newsis.com/view/?id=NISX20231025_0002495701&cID=10433&pID=13000

2) 장유하, 파이낸셜뉴스, ""교통비 부담, 전기자전거 탈래요"… 4년새 판매량 4.5배 쑥", 2023.10.24, https://www.fnnews.com/news/202310241802282001

[전기자전거의 배터리와 이로 인한 화재 문제]

1) 정상희, 파이낸셜뉴스,""배터리 방전에 아찔"…겨울철 전기자전거 관리 꿀팁은?", 2022.12.02, https://www.fnnews.com/news/202212011506495884