리튬 이온 배터리 밀폐 기술로 에너지 전환을 안전하게 보호하세요

리튬 이온 배터리 밀폐 기술로 에너지 전환을 안전하게 보호하세요

Benjamin Gaudet , Kevin Hyland. December 20, 2025

리튬 이온 배터리가 보편화됨에 따라 에너지 전환 과정에서 필수적인 안전장치로서 새로운 규제 및 통제 전략이 등장하고 있습니다.

 

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[ 뉴욕시 시범 사업에 참여하는 충전 기술들. (왼쪽부터) Swobbee, Swiftmile, Popwheels 제공. 사진 제공: 뉴욕시 교통국.]

 

리튬 이온 배터리 밀폐 기술로 에너지 전환을 안전하게 보호하세요

Benjamin Gaudet , Kevin Hyland. December 20, 2025

리튬 이온 배터리가 보편화됨에 따라 에너지 전환 과정에서 필수적인 안전장치로서 새로운 규제 및 통제 전략이 등장하고 있습니다.

 

재생에너지라고 하면 보통 풍력 터빈, 태양광 패널, 수력 발전소 같은 이미지가 떠오릅니다. 이러한 시설들은 자동차 여행 중에 가장 쉽게 볼 수 있을 뿐 아니라, 가장 규모가 크고 빠르게 성장하는 재생에너지원으로, 2024년에는 전 세계 전력 공급량의 거의 30%를 차지할 것으로 예상됩니다 . 

하지만 전기차(EV)를 소유하고 있지 않거나 지붕에 태양광 패널이 설치되어 있지 않더라도, 우리가 매일 사용하는 도구, 기기, 이동 수단에서 이미 더 깨끗한 에너지로의 전환이 뚜렷하게 나타나고 있습니다.

재생 에너지원을 효과적으로 활용하여 가정과 기기에 전력을 공급하려면 바람, 태양 또는 수력의 변동에 영향을 받지 않는 안정적인 에너지 저장 시스템이 필요합니다. 리튬 이온 배터리는 이러한 요구 사항을 충족하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 높은 에너지 밀도, 확장성 및 다용도성을 바탕으로 전기가 풍부할 때 저장하고 필요할 때 공급할 수 있습니다. 

잔디깎이 기계나 전기톱처럼 전통적으로 휘발유를 동력으로 사용하던 제품들이 이제는 배터리 구동 방식의 제품들과 함께 동네 철물점이나 대형 소매점 진열대에 놓여 있습니다. 전반적으로 리튬 이온 배터리에 대한 전 세계적인 수요는 향후 10년 동안 거의 7배 가까이  급증할 것으로 예상됩니다 .

하지만 리튬 이온 배터리는 손상되거나 부적절하게 사용될 경우, 열폭주라고 불리는 제어할 수 없는 과열 현상을 일으킬 수 있습니다. 이는 리튬 이온 배터리 셀의 자체 발열로 인해 온도가 급격히 상승하는 고장 모드입니다. 열폭주가 발생 하면 유독성 및 가연성 가스가 방출되어 화재 및 폭발 위험이 빠르게 확산됩니다. 특히 많은 배터리나 배터리 구동 장치가 밀집되어 있거나 건물 탈출이 어려운 경우 이러한 위험은 더욱 심각합니다. 

가정과 공공장소에서 리튬 이온 배터리와 배터리 구동 기기의 사용이 증가함에 따라, 기존의 화재 예방을 넘어 안전에 대한 새로운 접근 방식이 요구됩니다. 열 폭주 현상을 예측하고, 억제하며, 그 영향을 완화하는 방법은 에너지 전환의 미래를 결정짓는 중요한 요소가 될 것입니다. 

 

이러한 과제를 해결하기 위해서는 사용자 교육, 엄격한 제품 테스트 및 인증, 그리고 사용자를 위한 안전한 경로를 설계하는 새로운 방식이 필요합니다.

 

리튬 이온 배터리와 관련된 위험

 

대부분의 에너지 저장 시스템과 마찬가지로 리튬 이온 배터리는 손상될 경우 본질적인 안전 위험을 내포하고 있습니다. 배터리 셀은 다른 충전식 전지와 마찬가지로 음극, 양극, 분리막 및 전해질 혼합물로 구성됩니다. 그러나 대부분의 리튬 이온 배터리에 사용되는 액체 전해질은 일반적으로 가연성 유기 용매이며, 배터리가 손상될 경우 분해, 기화 및 발화될 수 있습니다. 

물리적 손상, 환경적 스트레스, 제조 결함 또는 부적절한 충전은 모두 배터리 셀을 열폭주 상태로 만들어 고온의 가연성 가스 혼합물을 방출하게 할 수 있습니다. 산소와 점화원(예: 화염 또는 전기 아크)이 존재할 경우, 이 가스들은 즉시 발화하여 화재를 일으키거나, 주변 공간에 축적된 후 발화할 수 있습니다. 이 경우, 축적된 가스들이 급속하게 연소하면서 폭발을 일으킬 수 있습니다.

단일 셀의 고장은 배터리 팩 내 인접한 셀로 전파되어 열 폭주를 유발하고, 문제의 규모를 확대시킬 수 있습니다. 이와 유사한 전파는 함께 배치된 여러 배터리 구동 제품 간에도 발생할 수 있습니다. 열 폭주 전파는 국지적인 문제가 대규모 사고로 번질 수 있으며, 개입할 시간이 매우 부족할 수 있습니다.

UL 연구소 산하 화재안전연구소에서 실시한 통제된 실험 에서 연구원들은 실험실 환경과 실제 상황을 모방하기 위해 주거 공간 내부에서 전기 스쿠터를 의도적으로 과충전하여 열폭주 현상을 일으켰습니다. 이 실험은 리튬 이온 배터리로 작동하는 제품에서 열폭주 현상이 얼마나 심각해질 수 있는지에 대한 사례를 제공했습니다. 

 

[ 전기자전거 충전. UL 제공.]

 

한 실험에서, 열 폭주 현상이 처음으로 눈에 띄게 나타난 후 13초 만에 발화가 발생했습니다. 발화와 동시에 거대한 화염이 스쿠터를 집어삼켰고, 곧이어 제트 화염이 발생하여 스쿠터의 좌석을 날려버렸습니다. 이러한 모든 현상이 단 몇 초 만에 발생하여 사람이나 소방 시스템이 대응할 시간이 거의 없었습니다.

리튬 이온 배터리가 일상생활에 더욱 깊숙이 자리 잡으면서 열폭주로 인한 화재는 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있습니다. 뉴욕시에서는 2024년에 277건의 열폭주 화재가 발생했는데 , 이는 2023년의 268건보다 소폭 증가한 수치입니다. 하지만 사고 발생 건수는 증가했음에도 불구하고 사망자 수는 2023년 18명에서 2024년 6명으로 크게 감소했습니다.

 

이는 대중 교육, 안전한 충전 방식, 제품 테스트 및 인증과 같은 예방 노력이 효과를 거두고 있음을 보여줍니다. 그럼에도 불구하고 이러한 사고가 계속 발생하는 것은 고장을 예방할 뿐만 아니라 발생 시 피해를 최소화할 수 있는 추가적인 조치가 필요함을 시사합니다.

 

[ 전기자전거의 확산은 결함 있는 배터리와 충전기로 인한 화재 발생 건수의 급증으로 이어졌습니다. 사진: 스펜서 플랫/게티 이미지 ]

 

리튬 이온 배터리 열 폭주 완화 전략

 

제품 규제 및 안전 기준을 통한 열폭주 방지는 열폭주 위험을 줄이는 데 필수적인 접근 방식입니다. UL 2272(전기 이동 장치), UL 2849(전기 자전거), UL 4900(전기 이동 장치 충전 장비)과 같은 UL 표준은 열폭주 방지를 다루는 안전 표준의 예입니다. 

하지만 사고 통계를 보면 시중에 나와 있는 다양한 배터리 구동 제품에서 열폭주 사고가 여전히 발생하고 있음을 알 수 있습니다. 리튬 이온 배터리의 열폭주 사고 발생 시, 그 결과는 배터리 또는 배터리 구동 제품이 설치된 환경에 따라 크게 달라집니다. 다세대 건물이나 인구 밀도가 높은 도심 지역에서는 열, 화염, 가스의 확산을 막을 차단 장치가 없을 경우, 단 한 번의 열폭주 사고도 순식간에 확산될 수 있습니다. 

이러한 문제들은 배터리 격납용기를 전략적으로 사용함으로써 완화될 수 있습니다. 최신 배터리 격납용기는 단순히 배터리를 둘러싸는 것 이상의 기능을 하도록 설계되었습니다. 내부 압력을 견디고, 유해한 배기가스를 차단하며, 화재 확산을 지연시켜 거주자들이 대피하거나 비상 시스템이 작동할 시간을 확보할 수 있도록 합니다. 캐비닛이나 케이스와 유사한 형태를 띠는 이 격납용기는 배터리 보관 중 안전한 보관을 제공하고 열 폭주 및 화재 확산을 방지하는 데 도움을 줍니다. 

UL Solutions는 배터리 인클로저의 실제 역할과 안전 성능을 평가하기 위해 상당한 연구 및 위험 기반 안전 엔지니어링 노력을 기울였습니다. 이러한 노력의 결과로 UL Standards & Engagement에서 2025년 2월에 발간한 배터리 인클로저 안전 표준의 첫 번째 버전인 UL 1487이 개발되었습니다 . UL 1487은 이러한 제품의 구조, 성능 및 테스트 요구 사항과 구체적인 설치 및 사용 지침을 규정합니다. UL 1487에 따른 테스트 및 인증은 제품이 열 폭주 및 화재 위험에 대한 대응 능력을 평가받았음을 입증하기 때문에 매우 중요합니다.

 

[ 전기자전거 배터리. UL 제공.]

 

배터리 보호함은 마이크로모빌리티 제품에 적용되는 사례가 늘고 있습니다. 뉴욕시에서는 2024년 시범 프로그램을 통해 배달원들이 공공 전기 자전거 충전소와 배터리 교환소를 더 쉽게 이용할 수 있도록 했으며, 그 결과 12,000건 이상의 배터리 교환이 이루어졌고 가정 내 충전량이 35% 감소했습니다.

이러한 성공을 바탕으로 뉴욕시 교통국(DOT)은 최근 보도에 설치하는 전기 자전거 충전 및 배터리 교환 장치 설치 신청을 받기 시작했습니다 . 사업주들은 시의 허가 취소 절차를 통해 주거용 또는 복합 용도 건물 외부에 이러한 장치를 직접 설치할 수 있도록 신청할 수 있습니다. 

이 프로그램은 건물주들에게 배터리 충전으로 인한 화재 위험을 줄이는 체계적인 방법을 제공하는 동시에 세입자들에게 안전을 최우선으로 고려한 편의 시설을 제공합니다. 

UL 1487 표준에 따른 배터리 격납함 제품 테스트 및 인증과 뉴욕시와 같은 기관에서 시행하는 프로그램은 안전한 배터리 충전을 보편화하고 이러한 시스템이 일관된 수준의 안전과 성능을 충족하도록 보장하는 데 중요한 단계입니다. 수십 년 전 방화문과 스프링클러가 건물 안전을 혁신했던 것처럼, 배터리 안전 및 격납 시스템은 오늘날의 전기화 시대에 유사한 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

 

배터리 안전의 미래

 

뉴욕시가 선두에 서 있지만, 미국 전역의 다른 도시와 지역들도 리튬 이온 배터리가 제기하는 안전 및 접근성 문제에 대응하기 위해 공공 배터리 충전 인프라에 투자하고 있습니다. 안전한 충전과 배터리 보호에 대한 이러한 움직임은 전기화에는 신뢰할 수 있는 안전장치가 반드시 필요하다는 인식이 널리 확산되고 있음을 반영합니다. 

이러한 안전장치에는 최신 리튬 이온 배터리 보호 조치를 모델 설계, 설치 및 화재 안전 규정에 반영하고 엄격한 제품 안전 요건에 대한 인증을 획득하는 것이 포함됩니다. 이러한 안전장치 체계는 열 폭주 현상의 결과가 증폭될 수 있는 고층 주거 공간 및 기타 공유 공간에서 특히 중요할 것입니다.

격리 조치가 모든 위험을 제거하지는 못하겠지만, 사람들이 생활하고 일하는 일상 환경에 리튬 이온 기술을 적용하기 위한 선제적인 조치입니다. 그런 의미에서 이는 단순한 기술적 조치를 넘어 차세대 전기화에 대한 대중의 신뢰를 구축하는 토대가 됩니다. 

선진상사는
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