Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation

This study analyzes the risk and risk factors of fire based on the location of a specific firefighting object where an electric vehicle charging area is installed, and proposes a way to ensure safety through fire risk assessment. First, as an institutional measure, individuals should be prohibited from installing charging areas in high-risk underground parking lots. Second, as a managerial measure, fire agencies should develop and disseminate standardized charging-area checklists and manuals. Third, as a structural measure, the charging area should be fire-protected or bulkheads should be installed. Fourth, as a facility measure, a dedicated firefighting facility and smoke control and ventilation systems should be installed in the charging areas. Fifth, firefighting measures should be equipped with dedicated firefighting equipment in the case of new constructions.

Keywords: Electric Vehicles, Charging Areas, Thermal Runaway, Securing Safety

본 연구는 전기자동차 충전구역이 설치되는 특정소방대상물 장소 위치별로 화재의 위험성과 위험요인을 분석하고, AHP 분석을 통해 안전성 확보방안을 제시한다. 연구의 결과, 첫째, 위험성이 높은 대상은 지하 주차장 충전구역의 설치를 금지해야 한다. 둘째, 소방기관은 표준화된 충전구역의 점검표와 매뉴얼 등을 개발 보급해야 한다. 셋째, 충전구역을 방화구획 하거나 격벽 등을 설치해야 한다. 넷째, 충전구역에 강화된 전용 소방시설과 연기제어 및 환기시스템을 설치해야 한다. 다섯째, 신축 건축물의 경우 전용 소화활동설비를 갖추어야 한다.

핵심용어: 전기자동차, 충전구역, 열폭주, 안전 확보

1. 서 론

2022년 6년 월 기준 국내 전기자동차 등록 대수는 298,633대로 2016년 대비 약 30배가 증가했고, 전기자동차 충전시설은 131,870기로 2016년 대비 약 75배가 증가하였다. 2022년 1월 28일부터 시행하고 있는 친환경자동차법에는 전기자동차 충전시설의 의무설치 대상과 비율을 확대 적용하였으며, 기존 건축물에 대하여 대상별 최대 3년의 유예기간을 두었다. 이에 따라 수년 내 전기자동차 충전시설은 급격히 늘어날 것으로 예상된다.

전기자동차 증가와 함께 전기자동차 화재도 매년 증가하는 추세에 있다. 최근 5년간 전기자동차 화재는 총 45건(2017년 1건, 2018년 3건, 2019년 7건, 2020년 11건, 2021년 23건)이며, 이 중 충전 또는 주차 중에 발생한 화재는 16건(36%)으로 높게 나타났다(NFA, 2022).

전기자동차 화재는 배터리팩 내부 리튬이온배터리(Lithium-ion battery) 열 폭주 현상 및 불화수소(HF) 발생 등과 같은 내연기관 자동차 화재와는 다른 위험성이 존재하고 있으며(Lim et al., 2021), 기존 소방시설 또는 화재진압 방법으로는 효과적인 진화가 어렵다. 특히 충전 또는 주차 중 전기자동차 화재가 36%를 차지함에도 불구하고 충전구역의 안전성 확보를 위한 관련 법규나 안전대책은 미흡한 실정이다(Lee, 2022).

따라서 본 연구는 전기자동차 충전구역이 설치되는 특정소방대상물 장소 위치별로 화재의 위험성과 위험요인을 분석하고, AHP 분석을 통한 화재의 위험성 평가를 통해 안전성 확보방안을 제시하고자 한다.

본 연구는 친환경자동차법의 전기자동차 충전시설 및 전용 주차구역의 의무설치 대상 중 설치 비중이 가장 높고 주거시설로서 화재의 위험성이 높은 공동주택을 중점 연구 대상으로 한다. 또한 전기자동차 충전기의 경우 이동형 충전기, 개인 콘센트형 긴급 충전기를 제외한 고정형 충전기 벽부형 스탠드형으로 한정하며, 친환경 자동차 중 리튬이온배터리의 전기에너지를 동력원으로 사용하는 전기자동차로 한정한다.

2. 전기자동차의 위험성 검토

2.1 화재의 위험성

2.1 화재의 위험성

2.1.1 리튬이온배터리 열 폭주(thermal runaway)

2.1.1 리튬이온배터리 열 폭주(thermal runaway)

전기자동차 화재의 주요 원인은 배터리 열 폭주(thermal runaway) 현상에 기인한다. 열 폭주 현상은 일종의 통제 불가능한 양성 피드백이다. 열 폭주에 대한 역학적 과정의 원인은 온도 증가인데 일련의 과정에서 방출된 에너지가 또다시 온도를 증가시키고 가속화되는 과정이라고 할 수 있다(Kim and Kim, 2021; He et al., 2020).

리튬이온배터리 셀에서 열 폭주가 발생하면 전압 상승과 압력으로 인한 스웰링(배터리 배부름) 현상, 전해질의 온도 상승으로 기화, 분출, 착화 과정을 거친다. 이때 배터리 온도는 최대 1,000 °C 이상으로 치솟을 수 있고, 인접 배터리로 연쇄반응을 일으킨다. 열 폭주 현상은 제조상의 배터리 결함이나 외부 물리적 충격에 의한 내부 분리막 파손, 과충전, 과방전, BMS (Battery Management System) 결함 혹은 보호장치 누락 등 다양한 원인에 의해서 발생할 수 있다(Jeon et al., 2022).

2.1.2 화재로 인한 유독가스 생성

2.1.2 화재로 인한 유독가스 생성

전기자동차 화재 발생 시 불화수소, 시안화수소, 일산화탄소, 수소, 휘발성 유기화학물 등 약 100가지 이상 독성가스가 분출된다. 그중 가장 치명적인 독성가스는 불화수소이다. 리튬이온배터리는 리튬염을 용해한 유기 전해액을 사용하는데 화재를 진압할 때 리튬염과 물의 반응으로 불화수소가 발생한다. 불화수소는 무색이며 자극적인 냄새가 나고 부식성이 높다. 고농도의 불화수소는 피부를 통하여 인체에 침투하고, 심하면 뼈까지 화상을 입을 수 있으며, 밀폐된 공간에서는 순식간에 사망할 수 있다(Han, 2023; Said et al., 2019).

2.2 전기자동차 화재발생 현황

2.2 전기자동차 화재발생 현황

2.2.1 화재통계

2.2.1 화재통계

소방청 통계자료(NFA, 2022)에 의하면 최근 5년간 전기자동차 화재 발생 건수는 총 45건으로 전체 자동차 화재의 0.29%로 차지하는 비중이 적지만 증가추세에 있어 주목할 필요가 있다. 전기자동차 화재현황을 살펴보면, 2017년 1건, 2018년 3건, 2019년 7건, 2020년 11건, 2021년 23건이며, 재산피해액은 2017년 55천원, 2018 13,145천원, 2019년 270,029천원, 2020년 360,740천원, 2021년 867,634천원으로 화재건수 및 피해액은 Fig. 1과 같이 증가 추세에 있다.

Fig. 1

Electric Vehicle Fire Statistics

2.2.2 전기자동차 화재사례

2.2.2 전기자동차 화재사례

2021년 11월 충북 충주 소재 공동주택 지하 주차장에서 발생한 전기자동차 화재이다. 충전 중이던 자동차는 리튬이온배터리 열 폭주로 인해 완전히 소실되었다. 화재 초기 관계인이 자동차 바닥으로 오프가스(off-gas)가 분출되는 것을 목격 후 분말소화기를 분사하자 잠시 화재가 멈춘 듯하였으나 2~3분 후 열 폭주가 발생하였다. 현장에 출동한 소방대는 1차 진압 후 야외 공설운동장으로 차량을 견인 이동시켜 2차 화재를 진압하였고, 출동부터 완전 진화까지 총 9시간이 소요되었다(Chungju Fire Station, 2021).

2020년 10월 남양주시 소재 야외 주차장에서 발생한 전기자동차 화재이다. 충전 후 주차 중 리튬이온배터리 열 폭주로 인해 뒷좌석이 소실되었다. 화재 차량은 충전 케이블에 연결된 상태였으며. 지나가던 행인이 차량 바닥에서 오프가스(off-gas)가 분출되는 것을 목격하여 119에 신고했다. 소방대는 초기에 폼 소화약제를 사용하여 진압을 시도하다 적응성이 없어 차량 2열 가운데 시트 아래에 위치한 서비스 플러그를 제거 후 배터리 팩 안쪽으로 소화용수를 직접 주수하여 화재를 진압하였다. 출동부터 완전 진화까지 총 1시간 30분이 소요되었다(NamYang Fire Satation, 2020).

3. 연구의 방법

3.1 표본조사 및 현장조사

3.1 표본조사 및 현장조사

3.1.1 표본조사

3.1.1 표본조사

표본조사는 경기도의 시⋅군 공동주택 100개소이며, 조사지역은 남양주시 20개소, 구리시 15개소, 수원시 10개소, 화성시 10개소, 용인시 10개소, 의정부시 10개소, 동두천시 9개소, 고양시 8개소 포천시 5개소, 양주시 2개소, 가평군 1개소이다. 표본선정은 비확률표본추출 방법 중 편의표본 추출을 사용하였다.

조사 방법은 환경부 무공해차 통합누리집 현황을 바탕으로 해당 공동주택 관리소장 또는 관리사무소 직원과 비대면 전화로 실시하였다. 조사항목은 충전기 설치 대수, 충전구역 설치 장소, 충전구역 설치 위치, 충전구역 선정 이유 등이다.

충전구역 표본조사 결과는 다음과 같다. 첫째, 친환경자동차법에 따라 충전시설 설치기준(기존 아파트의 경우 주차면 수의 2% 이상)에 부합한 대상은 100개소 중 13개소에 불과하였다. 기존 아파트의 경우 법 시행(2022.1.) 후 3년 이내에 설치해야 한다고 규정하고 있다. 둘째, 충전구역 설치 장소는 지하 1층 62개소 지하 2층 25개소 지하 다층(지하 여러 층 동시 설치) 12개소 야외 옥외는 1개소로 대부분 지하 주차장인 것으로 조사되었다. 셋째, 충전구역 설치 위치는 주차장 중앙 28개소, 구석진 곳(출입구와 램프로부터 먼 장소) 24개소, 기계실, 전기실 등 별도 구획된 실 인근 23개소, 주차장 램프 인근(차량 진출입로) 17개소, 출입구(피난계단) 인근 8개소로 조사되었다.

넷째, 충전구역 선정 이유는 충전시설 설치의 용이성 63개소 사용자 편의성 22개소, 일반차량의 통행 및 주차에 지장을 주지 않는 곳 8개소, 이유를 알 수 없음 6개소, 옥내 전기설비 설치 불가로 옥외 설치 1개소로 조사되었다.

3.1.2 현장조사

3.1.2 현장조사

표본조사 대상 공동주택 100개소 중 현장조사 대상 4개소를 선정하였다. 현장조사 대상은 적법하게 충전구역이 설치된 곳이며, 화재가 발생할 때 위험성이 상대적으로 높은 곳을 선정하였다.

첫째, 비교적 최근에 건축된 A아파트 주차장은 동별 지상 주차장(87대)과 통합 지하 주차장(154대)으로 분리된 구조이며, 전기자동차 충전구역은 지하 1층 주차장 램프(차량 진 출입로) 인근에 벽부형 충전기(7 kW, 완속) 2대가 설치되어 있었다. 충전구역 상부에는 자동화재탐지설비, 스프링클러설비, 옥내소화전설비, 소화기가 설치되어 있었고, 벽면에는 D.A (dry area)가 있었으며, 바닥에는 트렌치(배수로)가 설치되어 있었다. 충전구역 선정은 충전시설 설치의 용이성에 따른 것으로 조사되었다.

둘째, B아파트 전기자동차 충전구역은 지하 1층, 2층 주차장으로 지하 1층 주차장 중앙에는 벽부형 충전기(7 kW, 완속) 2대, 지하 2층 출입구 인근에는 벽부형 충전기(7 kW, 완속) 3대가 설치되어 있었다. 충전구역의 소방시설은 자동화재탐지설비와 스프링클러설비, 옥내소화전설비, 소화기가 설치되어 있었고, 벽면에는 D.A (dry area)가 있었으며, 바닥에는 트렌치(배수로)가 설치되어 있었다. 충전구역 선정은 충전시설 설치의 용이성에 따른 것으로 조사되었다.

셋째, C아파트 전기자동차 충전구역은 지하 1층 주차장 중앙으로 벽부형 충전기 3대(14 kW 2대, 7 kW 1대 )가 설치되어 있었다. 소방시설은 자동화재탐지설비와 스프링클러설비, 옥내소화전설비, 소화기가 설치되어 있었고, 트렌치(배수로)가 설치되어 있었다. 충전구역 선정은 충전시설 설치의 용이성에 따른 것으로 조사되었다.

넷째, D아파트는 2개의 단지 구조로 a단지의 충전구역은 지하 1층 주차장 출입구(피난계단) 맞은편에 벽부형 충전기(7 kW, 완속) 2대가 설치되어 있었고, b단지는 지하 1층 주차장 램프(진출입로) 인근에 벽부형 충전기(7 kW, 완속) 4대가 설치되어 있었다. a단지 충전구역의 소방시설은 자동화재탐지설비와 스프링클러설비, 소화기가 설치되어 있었고, 케이블 트레이와 배관 보온재가 지나가는 위치이다. b단지 충전구역의 소방시설은 자동화재탐지설비와 스프링클러설비, 소화기가 설치되어 있었다. 충전구역 선정은 충전시설 설치의 용이성에 따른 것으로 조사되었다.

3.1.3 소결

3.1.3 소결

전기자동차 충전구역 실태를 현장 확인하고자 충전 인프라가 가장 많이 구축될 공동주택을 대상으로 표본조사(100개소) 후 현장조사(표본조사 대상 중 4개소)를 진행하였다.

표본조사 및 현장조사 결과 친환경자동차법에 따른 충전시설 설치기준 대수에 부합한 대상은 100개소 중 13개소에 불과했다 충전구역의 설치 장소는 100개소 중 지하층(1, 2층)이 87개소로 높은 비중을 차지하고 있었으며, 설치 위치는 주차장 중앙 28개소 구석진 곳(출입구와 램프로부터 먼 장소) 24개소, 기계실, 전기실 등 별도 구획된 실 인근 23개소, 주차장 램프 인근(차량 진 출입로) 17개소, 출입구(피난계단) 인근 8개소로 고르게 분포되어 있었다. 충전구역 선정 이유는 충전시설의 설치 용이성 63개소, 사용자 편의성 22개소, 일반차량의 통행 및 주차에 지장을 주지 않는 곳 8개소, 이유를 알 수 없음 6개소, 옥내 전기설비 설치 불가로 옥외 설치 1개소로 조사되었다.

표본조사와 현장조사를 통해 전기자동차 충전구역은 충전시설의 설치 용이성과 사용자 편의성을 중심으로 화재의 위험성에 대한 고려 없이 설치 장소와 위치를 선정하고 있음을 확인했다.

3.2 AHP 조사

3.2 AHP 조사

3.2.1 AHP 조사

3.2.1 AHP 조사

AHP (Analytic Hierarchy Process)는 의사결정의 계층구조를 구성하고 있는 요소 간의 쌍대비교(Pairwise Comparison)를 통해 패널의 지식, 경험 그리고 직관을 포착하고자 하는 의사결정 방법론이다.

AHP 조사에서는 소방전문가 20명을 대상으로 설문을 실시했다. AHP 조사에서는 대학교수 4명, 연구원 4명, 소방기술사 4명, 소방시설관리사 4명등과 경력 10년 이상의 소방공무원 4명 등 전문적인 자격을 갖춘 소방 전문가를 선정했다.

설문의 내용은 전지자동차 충전구역 안전성 확보 방안의 우선순위 측정목표를 달성하기 위하여, 지표의 영역을 제1계층 측정영역으로 특정소방대상물, 충전구역 장소, 충전구역 위치 등 3개 요인, 제2계층의 측정요인으로 화재예방, 구조설계, 설비능력, 소방활동 등 4개 요인을 선정했다(Fig. 2 참조).

Fig. 2

HAP Structure

3.2.2 AHP 조사 결과분석

3.2.2 AHP 조사 결과분석

위험도를 측정하기 위해 특정소방대상물별로 지표 간 위험도 및 위험순위를 분석했다. 그 결과(Table 1 참조)는 의료시설(0.243)의 위험도가 가장 높았다. 다음으로 노유자시설(0.237), 공동주택(0.154), 복합건축물(0.134), 숙박시설(0.131), 판매시설(0.102) 순이다. 즉, 의료시설(0.243)이 위험도가 가장 낮은 판매시설(0.102)보다 약 2배 더 위험한 것으로 나타났다.

Table 1

Risk Level Measurement Result

Area	Metrics	Risk	Ranking
Specific firefighting object	Medical facility	0.243	1
	Facilities for the lderly	0.237	2
	Apartment house	0.154	3
	Complex building	0.134	4
	Accommodation	0.131	5
	Sales facility	0.102	6
Place	Parking lot above basement level 2	0.355	1
	parking lot basement 1st	0.246	2
	Piloti Rescue Parking	0.161	3
	Building ground parking	0.113	4
	Building rooftop parking	0.073	5
	Outdoor parking	0.051	6
Location	Near the entrance	0.238	1
	Far from reach	0.236	2
	Machine⋅electrical room	0.204	3
	Parking center	0.187	4
	Parking lamp	0.135	5

장소별 위험도를 분석한 결과(Table 1 참조), 지하 2층 이상 주차장(0.355)의 위험도가 가장 높게 나타났으며, 지하 1층 주차장(0.246), 필로티 구조 주차장(.0161), 건물 지상 주차장(0.113), 건물 옥상 주차장(0.073), 야외 주차장(0.051) 순으로 나타났다.

위치별 위험도를 분석한 결과(Table 1 참조), 출입구 인근(0.236)이 가장 높게 나타났으며, 관계인 및 소방대의 접근 거리가 먼 곳(0.236), 기계실⋅전기실(0.204), 주차장 중앙(0.187), 주차램프(0.135) 순으로 나타났다(Table 1 참조).

위험요인 측정영역 4개와 하위 측정지표 21개는 현장조사의 결과를 바탕으로 선정하였다.

위험요인 4개의 측정영역 및 21개의 측정지표들을 통합하여 우선순위를 분석한 결과는 Table 2와 같다. 상시 감시체계(0.103)의 우선순위가 가장 높았다. 다음으로 정기적인 안전점검(0.073), 충전기 전원제어(0.070), 화재 감지시스템의 적절성 및 적응성(0.070), 구획 및 분리(0.068), 소화설비의 적절성 및 적응성(0.061) 등의 순이다.

Table 2

Priority of Metrics

Area	Weight	Metrics	Weight	Integration weight	Ranking
Fire prevention	0.354	All-time monitoring system	0.292	0.103	1
		Regular safety check	0.216	0.073	2
		Charger power control	0.199	0.070	3
		Education and training of related persons	0.149	0.053	8
		Fire load	0.144	0.051	10
		Compartments and segregation	0.291	0.068	5
Structural design	0.235
		Fireproof structure, non-combustible	0.256	0.060	7
		Evacuation capacity of the exit	0.223	0.052	9
		Parking interval	0.137	0.032	15
		Intervals and openings	0.094	0.022	19
		Fire detection system	0.301	0.070	4
Facility capacity	0.231
		Adequacy of fire extinguishing equipment	0.263	0.061	6
		Smoke control system	0.180	0.042	12
		Adequacy of evacuation facilities	0.173	0.040	13
		Polluted water	0.084	0.019	21
		Accessibility of fire brigade	0.267	0.048	11
Fire fighting	0.181
		Exclusive firefighting equipment	0.187	0.034	14
		Fire extinguishing water	0.149	0.027	16
		Firefighting space	0.144	0.026	17
		Check charging area location	0.135	0.024	18
		Ease of towing to the outside	0.117	0.021	20

즉, 상시 감시체계는 전기자동차 충전구역의 화재위험성평가 측정지표로 매우 중요하게 고려해야 할 요소임을 알 수 있고, 화재예방의 5개 측정지표(상시 감시체계, 정기적인 안전점검, 관계인 교육 및 훈련, 가연물 관리, 충전기 전원의 제어)는 전체 21개의 측정지표 중 차지하는 비중이 35%로 가장 중요한 핵심 지표라 할 수 있다.

전기자동차 충전구역의 특정소방대상물, 장소, 위치별로 위험도와 위험순위를 예측하고, 충전구역의 위험요인과 충전구역 선정 시 우선 고려해야 할 사항을 선정하기 위하여 전문가 집단을 통한 AHP 조사를 수행했다.

그 결과 전기자동차 충전구역의 특정소방대상물은 의료시설과 노유자시설 순으로 위험도가 높았으며, 장소는 지하 2층 이상 주차장, 위치는 출입구(피난계단) 인근의 위험도가 가장 높은 것으로 나타났다(Table 2 참조).

전기자동차 충전구역의 화재위험성에 영향을 미치는 요인 중 우선 고려해야 할 사항에 대한 측정영역별(화재예방, 구조설계, 설비능력, 소방활동) 중요도 설문 결과는 Table 2와 같다. 화재예방이 가장 높게 나왔으며, 측정영역별 측정지표에서는 화재예방(5개) 중 상시 감시체계, 구조설계(5개) 중 구획 및 분리, 설비능력(5개) 중 화재 감지시스템의 적절성 및 적응성, 소방활동(6개) 중 소방대의 접근성의 중요도가 가장 높게 나타났다.

측정영역별(요인) 통합 측정지표(21개)의 우선순위는 상시 감시체계가 가장 높았고, 화재예방의 5개 측정지표(상시 감시체계, 정기적인 안전점검, 관계인 교육 및 훈련, 가연물 관리, 충전기 전원의 제어)가 차지하는 비중은 35%로 가장 높게 나타났다. 이는 전기자동차 충전구역의 화재위험성평가 시 화재예방이 매우 중요하게 고려해야 할 요소이며, 핵심 지표라 할 수 있다(Table 2 참조).

AHP 분석결과는 전기자동차 충전구역의 화재위험성평가를 위한 도구로 이용될 뿐만 아니라 전기자동차 충전구역이 설치되는 특정소방대상물 고유의 위험도 확인 및 특정소방대상물 내 충전구역 선정 시 상대적으로 안전한 장소, 위치를 판단할 수 있는 근거자료로 활용될 수 있을 것이다.

4. 전기자동차 충전구역 안전성 확보

4.1 제도적 안전성 확보방안

4.1 제도적 안전성 확보방안

전기자동차 충전구역의 제도적 대책으로 관련 법령의 보완을 들 수 있다. 특정소방대상물의 규모, 용도 및 수용인원 등을 고려하여 위험성이 높은 대상(의료시설, 노유자시설 등)은 지하 주차장에 충전구역의 설치를 금지하거나, 장소와 위치를 제한하고, 충전구역 사용 시간(야간시간 대 사용금지)을 제한하는 것이 필요하다.

신축 건축물의 경우 ｢소방시설 설치 및 관리에 관한 법률｣ 제6조에 따라 건축허가 등의 동의 시 전기자동차 충전구역 설치 장소 및 위치를 표시한 도면을 소방기관에 제출하도록 하고, 위험성이 있는 경우 안전대책을 적용하도록 하는 절차가 필요하다. 기존 건축물의 경우에는 소급 적용에 대한 사회적 합의와 공감대 형성의 문제로 안전대책을 모두 수용하기 어렵기 때문에 정부 차원에서 안전한 충전구역 선정을 위한 표준화된 지침 제공이 필요하다(Jeong et al., 2023).

4.2. 화재예방 안전성 확보방안

4.2. 화재예방 안전성 확보방안

전기자동차 충전구역의 관리적 대책은 화재예방을 위해 기존 건축물과 신축 건축물 모두 적용해야 한다.

첫째, ｢화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률｣에 따라 특정소방대상물의 관계인과 소방안전관리자가 이행하고 있는 정기적인 안전점검, 교육 및 훈련, 소방안전관리 업무 등에 전기자동차 충전구역의 안전관리를 포함할 수 있도록 표준화된 충전구역의 점검표와 매뉴얼 등을 개발 보급하고, 소방기관의 합동소방훈련, 소방특별조사, 소방활동자료조사 시 전기자동차 충전구역의 안전관리와 화재 대응을 위해 현황조사를 해야 한다.

둘째, ｢위험물안전관리법｣에서는 고객이 직접 주유하는 주유취급소의 경우 고객에 의한 주유작업을 감시⋅제어하고 고객에 대한 필요한 지시를 하기 위한 감시대와 주유 취급작업을 감시할 수 있는 카메라, 감시대에서 주유설비를 정지시킬 수 있는 제어장치, 고객에게 필요한 지시를 할 수 있는 방송설비를 설치하도록 하고 있다. 이는 잘못된 조작이나 위험한 행위 또는 화재 발생 징후 등을 감시하고 예방하기 위한 규정으로 전기자동차 충전구역에서 차량 소유자가 직접 충전기를 사용하여 차량에 충전하는 행위에서도 적절한 안전대책으로 적용될 수 있다. 유사한 방식으로 전기자동차 충전구역에서도 상시 감시체계(CCTV, 방송설비 등)를 유지하고, 충전기의 전원을 관리자가 있는 장소에서 제어하며, 소방시설과 연동하여 제어될 수 있도록 해야 한다.

셋째, 충전구역 주변 반경 10 m 이내에는 가연물을 쌓아두거나 놓지 말고, 반경 15 m 이내에는 전기, 가스, 위험물 시설 등의 설치를 금지해야 한다. 또한 충전구역 상부에는 가연성 배관 보온재 및 케이블 등의 설치를 금지해야 한다(Lee, 2022).

4.3. 구조적 안전성 확보방안

4.3. 구조적 안전성 확보방안

전기자동차 충전구역의 구조적 대책은 연소확대 방지를 위해 필요하다. 먼저 신축 건축물의 경우 첫째, 주차장의 구조설계 시 전기자동차 충전구역을 일반 주차구역과 분리된 별도 방화구획 공간에 설치하도록 해야 한다. 별도의 독립된 공간 확보가 어려울 경우 주차장 내 일반 주차구역과 5 m 이상 이격하고, 일정 단위별(1~3대 이내) 격리 벽체로 분리하고, 3면 이상을 내화성능 1시간 이상의 벽체로 방화구획(방화셔터 포함) 해야 한다.

둘째, 주차간격 및 주차면의 크기를 일반 주차구역보다 1 m 이상 넓게하고, 충전구역 주변에 소방활동 공간을 확보하도록 해야 한다. 이는 전기자동차 화재 특성상 발생할 수 있는 리튬이온배터리의 열 폭주 시 차량 하부에서 불꽃이 측면으로 분출되어 인접 차량으로 연소확대를 방지하고, 화재 초기대응 및 소방대의 진압활동에도 도움이 될 것이다.

셋째, 필로티 주차장에 충전구역을 설치하는 경우에는 건물 출입구와 면하는 곳에 충전구역 설치를 금지하고, 건물 외벽(드라이비트 등)과 필로티 상부에 가연성 마감재가 사용된 경우에는 모두 불연화 시키거나, 상부로의 연소확대 방지를 위해 방화구획 및 현수벽, 켄틸레버 등의 설치를 강구해야 한다.

넷째, 기존 건축물의 경우에는 신축 건축물과 같이 주차장의 구조설계를 할 수 없기 때문에 충전구역은 양방향 피난이 가능하고, 피난 경로와 출입구(피난계단)의 위치 확인이 명확한 곳에 설치해야 한다. 무엇보다 장소와 위치의 위험성을 고려한 충전구역의 선정이 중요하다(Kim, 2020).

4.4. 시설적 안전성 확보방안

4.4. 시설적 안전성 확보방안

전기자동차 충전구역의 시설적 대책은 화재 초기소화와 연소확대 방지를 위해 필요하다. 먼저 신축 건축물의 경우 첫째, 주차장의 소방시설 설계 시 충전구역에 화재 감지시스템 강화를 위해 전용감지기(다중센서방식, 불꽃감지기 등)와 발신기를 설치해야 한다.

둘째, 충전구역의 소화설비 강화를 위해 전용 소화기, 옥내소화전, 스프링클러 헤드(방출량이 큰 K-Factor 115 이상 헤드 사용)를 설치해야 한다.

셋째, 피난설비 강화를 위해 충전구역에서 가장 가까운 출입구(피난계단)까지 광원점등방식의 피난유도선과 유도등 및 비상조명등을 설치해야 한다.

넷째, 연기제어 및 환기시스템 강화를 위해 연기 배출설비[1 ㎡에 27 ㎥/h 이상]를 설치해야 한다.

다섯째, 화재 시 발생하는 오염수(불화수소산 등)에 의한 2차 피해를 방지하기 위해 충전구역 주변 트렌치와 별도의 집수설비 등의 설치를 고려해야 한다.

여섯째, 기존 건축물의 경우에는 소방시설을 강화하는 것은 소급 적용에 대한 사회적 합의와 공감대 형성의 문제로 안전대책을 모두 수용하기 어렵기 때문에 기존 설치된 소방시설을 충전구역에 보강하는 방식이 더 효과적일 것이며, 장소와 위치의 위험성을 고려하여 피난과 연기배출이 용이한 곳(지하 1층 주차램프 인근, Dry Area 인근 등)을 선정하는 것이 화재 대응에 적절한 방안일 것이다.

4.5. 소방활동적 안전성 확보방안

4.5. 소방활동적 안전성 확보방안

전기자동차 충전구역의 소방활동적 대책은 관계인의 화재 초기대응 및 소방대의 원활한 화재진압을 위해 필요하다(Choi et al., 2021). 먼저 신축 건축물의 경우 첫째, 충전구역에 전용 연결송수관설비 설치 및 질식소화포와 간이수조를 비치하고, 수리계산을 통한 충분한 소화용수를 확보하거나 다른 대체 용수를 마련해야 한다.

둘째, 관계인의 초기대응 시 유독가스(불화수소 등)로부터 신체를 보호하기 위한 공기호흡기, A급 화학보호복과 감전에 대비한 방전화 및 방전장갑 등을 비치해야 한다.

그리고 신축 건축물과 기존 건축물에 모두 해당하는 대책으로 첫째, 소방대의 접근성을 높이기 위해 대상물의 관계인은 충전구역에 대한 기본정보(위치, 개수, 용량, 차단기 위치 등)와 배치도(주차장 출입구, 소방시설 등 표기)를 사전 준비하여 유사시 소방대에 제공해야 한다.

둘째, 충전구역 위치 확인을 위해 주차장 출입구 및 주차장 램프 입구에 표지를 부착하고, 주차장 내에서 충전구역의 식별이 용이하도록 기둥, 벽, 천장 등에 전기자동차 충전구역 방향 표시를 해야 한다.

셋째, 화재 발생 시 전기자동차의 외부로의 견인 용이성은 장소와 위치의 위험성을 고려하여 견인이 용이한 곳(지하 1층 주차장 램프 인근)을 선정해야 한다.

5. 결론

본 연구는 전기자동차 충전구역이 설치되는 특정소방대상물⋅장소⋅위치별로 화재위험성과 위험요인을 분석하고, 화재위험성평가를 통해 선제적으로 안전대책을 제시했다.

첫째, 제도적 대책으로 위험성이 높은 대상은 지하 주차장에 충전구역의 설치를 금지하거나, 장소와 위치를 제한하고, 충전구역 사용 시간을 제한해야 한다. 또한, 필로티 구조의 건물 출입구와 면하는 곳에 충전구역 설치를 금지해야 한다.

둘째, 관리적 대책으로 소방기관은 표준화된 충전구역의 점검표와 매뉴얼 등을 개발 보급하고, 충전구역에 대한 화재 대응을 위해 현황조사를 해야 한다(Kim and Min, 2020).

셋째, 구조적 대책으로 충전구역을 방화구획 하거나 격벽 등을 설치하고 일반주차구역과 5 m 이상 이격, 주차면의 크기를 일반 주차구역보다 1 m 이상 넓게 하는 방법 등을 통해 연소확대를 방지하는 대책과 충전구역의 양방향 피난이 가능한 위치 선정과 피난경로 및 비상구의 확인이 명확해야 한다.

넷째, 시설적 대책으로 충전구역에 강화된 전용 소방시설과 연기제어 및 환기시스템을 설치, 오염수처리 시설을 설치해야 한다. 또한 기존 건축물은 이미 설치된 소방시설을 충전구역에 보강하고, 피난과 연기배출이 용이한 장소와 위치를 선정해야 한다.

다섯째, 소방활동적 대책은 신축 건축물의 경우 전용 소방활동설비를 갖추고, 충분한 소화용수를 확보하고 안전장비 등을 비치해야 한다. 또한, 충전구역에 대한 기본정보와 배치도를 유사시 소방대에 제공하고, 표지 및 표지판 등을 이용하여 충전구역 의 위치를 명확히 확인할 수 있도록 하고, 화재 시 외부로의 견인이 용이한 곳을 선정해야 한다.

논문작성에 도움주신 경기도 가평소방서 김형원, 김명석, 서종현, 마재성, 채용균님께 감사드립니다.

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