현재까지 23명의 사망자와 다수의 중상자가 발생한 경기 화성시의 일차전지 제조 업체 화재로 인해 리튬 전지의 화재 위험성이 또다시 주목받고 있다.

어제(24일) 오전 10시 31분에 화재가 발생한 화성시 서신면의 일차전지 제조 업체인 아리셀 공장은 철근 콘크리트 구조의 연면적 5천530㎡ 규모로, 총 11개 동으로 구성돼 있다.

불이 난 곳은 3동으로, 2018년 4월에 건립됐다.

코스닥 상장사인 에스코넥의 자회사인 아리셀은 리튬 일차전지를 제조·판매하는 것을 주력 사업으로 하고 있다.

주로 스마트그리드(지능형 전력망)에 쓰이는 스마트미터기 등을 제조하는 것으로 알려졌다.

불이 난 공장 3동에는 리튬 배터리 완제품 3만 5천여 개가 보관 중이었는데 현대 전자기기와 전기설비 등에 사용되는 배터리가 거의 리튬이온 방식이다.

전기차는 물론이고 휴대전화와 노트북, 친환경 에너지저장장치(ESS) 등에 모두 리튬이온 배터리가 들어간다.

이러한 배터리 화재는 소방수를 분사하는 일반적인 진화 방식으로는 쉽사리 꺼지지 않는다.

불이 꺼진 것처럼 보이더라도 내부에선 수백 도의 열이 계속 발생하기 때문에 언제든 다시 불꽃이 일어날 수 있다.

통상 리튬이온 배터리 화재는 '열 폭주(thermal runaway)' 현상에 의해 발생한다.

리튬이온 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해액 등으로 구성되는데, 분리막이 손상되면 양극과 음극이 접촉해 과열되면서 화재와 폭발이 일어난다.

또 불이 나면 다량의 불산가스를 발생시키기 때문에 진화 인력의 건물 내부 진입도 어렵게 만든다.

불이 난 아리셀 공장에 보관 중인 배터리는 대부분 일차전지로 한 번 사용된 뒤 재충전 없이 폐기되는 건전지다. 이차전지인 리튬이온 배터리에 비해선 화재 위험이 낮다.

그러나 리튬은 공기 및 열과의 반응성이 높기 때문에 일차전지라도 높은 온도에 노출되거나 수증기와 접촉하면 폭발과 함께 화재로 이어질 수 있다.

실제로 이번 화재는 3동 2층에서 배터리 1개에 불이 붙으면서 급속도로 확산한 것으로 파악됐다.

화재 초기 대량의 화염과 연기가 발생했으며, 폭발도 연달아 발생한 것으로 알려졌다.

산업안전보건공단 화학물질정보를 보면 리튬은 산업안전보건법이나 화학물질관리법 규제 대상이 아니다. 위험물안전관리법에 따라 '제3류 자연발화성물질 및 금수성물질'로서 관리된다.

유럽연합(EU)의 경우 '고인화성 물질, 물에 격렬히 반응해 가연성 기체를 방출하는 물질, 부식성 물질' 등에 해당한다고 분류하고 위험·안전 문구를 달도록 해 한국과 비슷하게 취급한다. 미국은 리튬 자체에 대해선 별다른 규제가 없는 것으로 알려졌다.

규제가 약한 이유는 리튬이 대체로 안전하다고 여겨지기 때문이다.

리튬은 고체 괴(塊·덩어리)인 경우 순 산소와 접촉해도 상온에서 자연발화하지 않는다. 또 물과 반응해 수소를 발생시키지만, 다른 알칼리 금속과 비교하면 반응속도가 아주 느리다.

하지만 화학물질인 만큼 위험성이 없지 않아 취급 시 주의가 필요하다. 특히 리튬전지로 제조, 보관하는 과정에서 위험이 커질 수 있다.

이번 화재 원인과 관련해서도 '보관 수칙'이 제대로 지켜졌는지가 관건이 될 것으로 예상된다.

리튬을 비롯한 '물 반응성 물질'에 대해서는 한국산업안전보건공단의 '물 반응성 물질의 취급·저장에 관한 기술지침'이 존재한다.

다만 이 기술지침은 안전을 위해 법에 규정된 수준 이상의 기준을 제시한 것으로, 법적 구속력은 없다.

물 반응성 물질 취급·저장 기술지침은 리튬금속을 '분리된 방이나 건물'에 저장하도록 규정한다.

저장할 때는 건조한 상태를 유지하도록 하고, 이를 위해 저장실에 '화염을 사용하지 않고 충분한 열을 공급'하도록 지시하고 있다. 충분한 열을 공급해 건조한 상태를 유지해야 한다는 얘기다.

특히 지침은 리튬이 '녹슨 철제금속'과 접촉하지 않아야 한다고 강조한다.

리튬과 철의 녹슨 부분이 마찰하면 불꽃이 발생하는데, 이때 공기 중에 가연성 기체가 있으면 폭발로 이어질 수 있다는 것이다.

결국 '리튬이 물에 닿지 않게 건조한 공간에서 보관됐는지, 녹슨 철제금속과 접촉하지 않았는지' 등이 인재(人災) 여부를 가르는 중요 사항이 될 것으로 보인다.

사고가 난 업체에서 전지 전해액으로 사용한 염화싸이오닐의 경우 물과 격렬하게 반응하고 이때 유독가스를 내뿜는 것으로 알려졌다.