[배터리 안전노트 ④] 배터리 화재의 본질, 열폭주 이해

열폭주

thermal runaway

열폭주는 배터리 셀 내부에서 발열이 다시 더 큰 발열을 부르는 양의 되먹임이 걸려, 온도가 통제 불가능하게 급상승하는 현상이다. 내부 단락, 과충전, 외부 충격, 과도한 고온 노출 등으로 셀 온도가 특정 임계점을 넘으면 전해액 분해와 분리막 수축이 시작되고, 이 반응이 다시 열을 내면서 냉각 능력을 초과하게 된다. 이 단계에 들어서면 전류를 차단해도 화학 반응 자체가 열원이 되므로 외부 조치만으로 멈추기 어렵고, 가연성 가스 분출과 발화로 이어질 수 있다. 한 셀에서 시작된 열폭주가 인접 셀로 번지는 것을 전파(propagation)라고 하며, 팩 설계에서는 셀 간 단열재, 가스 배출 경로, 냉각 회로로 이를 지연시키는 것이 핵심 과제이다. 그래서 안전 설계는 열폭주를 완전히 막는 것보다 발생 시 확산을 늦추고 탑승자나 작업자가 대피할 시간을 확보하는 방향으로 이루어진다. 배터리관리시스템(BMS)은 셀 전압과 온도를 상시 감시해 임계 상태 이전에 충방전을 제한한다.