AVL Stingray™ One

AVL Stingray™ One의 인증 획득을 위해, 오스트리아 화재안전기술연구소(Österreichisches Institut für Brandschutztechnik und Sicherheitsforschung)와의 협력을 통해 이 혁신적 제품의 인증 절차에 대한 종합적인 가이드라인이 마련되었습니. 해당 인증은 고전압 전기차 배터리를 대상으로 한 일련의 엄격한 시험을 통해 진행되었습니다.

각 시험은 최악의 상황을 가정한 구성 하에 진행되어, 배터리 작동 원리를 정밀하게 검증할 수 있도록 설계되었습니다. 배터리는 관통 유닛을 이용해 의도적으로 열폭주를 유도하였으며, 시험 당시 충전 상태는 약 100%로 유지되어 최대 에너지 방출 조건을 만족시켰습니다. 이는 AVL Stingray™ One 시스템의 실제 대응 능력을 평가하기 위한 목적이었습니다.

냉각 절차는 첫 불꽃이 발생한 후 30초가 지난 시점에 시작되었으며, 이는 국제 안전 기준에 부합하면서도 진압 난이도를 더욱 높이는 방식이었습니다. 놀랍게도 모든 불꽃은 단 1분 15초 만에 꺼졌고, 배터리는 사실상 안정된 상태로 전환되었습니다. 테스트 중에는 분당 약 40리터의 소화제가 사용되었으며, 측정된 최고 온도는 거의 1,400°C에 달했습니다.

AVL Stingray™ One은 인증 시험 과정에서 정전압 전원 장치(Constant Voltage Supply)를 활용해 시스템의 성능과 안정성을 효과적으로 입증합니다. 시험 중에는 여러 개의 열전대(thermocouple), 압력 센서, 전압 센서, 유량 센서 등이 설치되어, 냉각 성능 및 시스템 반응을 정밀하게 모니터링할 수 있도록 구성되었습니다.

AVL Stingray™ One은 전기차 배터리가 손상되거나 과열되어 열폭주 위험이 발생할 수 있는 상황에서 효과적으로 사용될 수 있습니다. 이러한 위험은 차량 주행 중뿐 아니라, 충전소에서의 충전 중, 또는 지하주차장과 같은 밀폐된 공간에 주차된 상태에서 기술적 결함으로 인해 발생할 수도 있습니다.

사고 발생 후와 같이 열폭주가 의심되는 상황에서는, 차량의 방향과 상관없이 승객 공간 내부에 사전 대응 차원으로 AVL Stingray™ One을 설치할 수 있습니다. 이 시스템은 현장 대응자에게 추가적인 대응 시간을 확보해 주어, 인명 안전을 보장하고 재산 피해를 최소화하는 데 중요한 역할을 합니다.

이 시스템은 배터리 전기차에만 국한되지 않으며, 태양광(PV) 에너지 저장 시스템에도 적용이 가능합니다. 다만, 시스템 설치 가능 여부는 현장의 구체적인 상황에 따라 달라질 수 있으며, 통제가 불가능한 전면 화재(full-scale fire) 상황에서는 적용이 어려울 수 있습니다. 모든 배터리 화재는 발생 원인과 양상이 각기 다르기 때문에, 이를 효과적으로 관리하기 위해서는 상황에 맞는 대응 조치가 유연하게 수반되어야 합니다.

플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)에서는 차종에 따라 배터리의 정확한 위치가 달라질 수 있습니다. 일반적으로 배터리는 뒷좌석 아래, 트렁크 아래 공간, 또는 화물칸 하부에 설치되며, 일부 모델은 여러 개의 소형 배터리 팩이 차량 전체에 분산 배치되기도 합니다.

PHEV의 이러한 배터리 배치 특성은, BEV의 승객 공간에 비교적 쉽게 설치할 수 있는 AVL Stingray™ One 시스템과는 달리, 트렁크 공간에서의 설치에는 구조적으로 더 많은 제약이 따를 수 있습니다. AVL Stingray™ One은 특히 에너지 밀도가 매우 높은 BEV 배터리의 특성을 고려하여 설계된 고정밀 대응 솔루션으로, 전통적인 소화 방식으로는 통제가 어려운 열폭주 상황에서도 효과적으로 작동하도록 설계되었습니다.

한편, PHEV 배터리는 일반적으로 BEV 배터리보다 저장 에너지가 훨씬 낮기 때문에, 비상 상황에서 현장 대응자에게 미치는 위험 요소가 상대적으로 적습니다. 그럼에도 불구하고, 배터리 위치 및 구성에 대한 정확한 이해와 사전 대응 전략 마련은 비상 대응 시 안전성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

일반적으로 건강한 배터리 팩을 관통시키는 것은 바람직하지 않지만, 특별한 조치가 필요할 수 있는 예외적인 상황도 있습니다. 배터리 화재로 이어질 수 있는 열 폭주라는 연쇄 반응은 내연기관 차량과 달리 기존의 소방 방법으로는 쉽게 제어할 수 없습니다. 이는 최신 고전압 배터리 팩이 매우 높은 에너지 밀도를 갖고 있기 때문입니다.

AVL Stingray™ One은 특수 설계된 니들을 통해 배터리를 단 한 번 관통하여 화재 발생 핵심 지점에 냉각수를 직접 전달하는 방식으로, 이러한 열폭주에 정면 대응합니다. 이 니들은 BEV의 화재 원점을 정밀하게 타격할 수 있도록 고안되었습니다.

콤팩트하면서도 견고한 이 진압 시스템은 자동차 산업 현장에서 다양한 배터리 및 차량 유형을 벤치마킹하여 개발되었으며, 설계부터 실제 운용까지 폭넓은 적용 가능성을 고려해 제작되었습니다. 이를 통해 업계 전문가와 소방·구조 인력 모두에게 신뢰받는 솔루션으로 자리매김하고 있습니다.

리튬이온 배터리는 다양한 화학적 조성을 기반으로 여러 형태로 광범위하게 사용되고 있으며, 각 배터리 유형은 특정 양극 재료 조합에 따라 특성이 달라집니다.

일반적으로 흑연이 대부분의 리튬이온 배터리에서 음극 재료로 사용되지만, 양극의 경우에는 니켈, 망간, 코발트, 철 등 다양한 광물과 리튬의 조합에 따라 구성이 달라지며, 이 조합은 배터리의 용량, 출력, 성능, 원가, 안전성, 수명에 결정적인 영향을 미칩니다.

열폭주가 발생하는 온도 범위는 배터리 종류에 따라 다를 수 있으며, 이는 제조 공정, 첨가제, 내열/안전 설계 등에 따라 정확한 임계 온도나 최고 온도가 달라질 수 있습니다. AVL Stingray™ One은 특히 NMC (니켈 망간 코발트)와 LFP (리튬 인산철)를 사용하는 기술에 대해 충분한 대응 능력을 입증하였습니다. 그 결과, AVL Stringray™ One은 다양한 리튬 이온 음극 기술로 배터리의 열 폭주를 효과적으로 관리할 수 있는 장비를 갖추고 있습니다.

소방 현장에서 일반적으로 사용하는 소화수는 높은 수압과 배터리 하우징의 개방된 내부 구조 덕분에, 배터리 팩 내부 전체를 효과적으로 침수시킬 수 있습니다. 배터리 팩 전체의 냉각 효과를 극대화하기 위해서는, 커플링 유형에 따라 분당 약 50리터의 유량과 5~15 bar의 수압을 유지해야 합니다. 이 설정은 물이 효과적으로 순환하여 배터리 팩의 모든 영역에 도달하여 비상시 효율적인 냉각을 가능하게 합니다.

배터리 내부가 냉각된 후에는, 소화수가 배터리 팩 하우징의 배기구를 통해 자연스럽게 외부로 배출되며, 추가적인 압력 상승이나 폭발 위험을 유발하지 않습니다. 이러한 배기구는 대부분의 배터리 전기차(BEV) 배터리 팩에 기본적으로 탑재된 기능으로, 예를 들어, 고도 차가 큰 산악 지역 주행 시 발생할 수 있는 내·외부 압력 차이를 자동으로 조절하기 위해 설계되어 있습니다. 따라서, 압력 누적으로 인한 2차 위험 없이, 현장 대응자는 안전하게 화재를 제어하고 상황을 관리할 수 있습니다.

예, AVL Stingray™ One에는 소화수 공급을 위한 커플링이 기본 탑재되어 있으며, 예를 들어 독일어권(DACH) 지역에서 사용하는 Storz C 커플링이 대표적인 예입니다. 이 커플링은 현지 기준에 맞게 쉽게 조정할 수 있어 다양한 소방 장비와 원활하게 통합할 수 있으며 비상시 효과적인 물 공급을 보장합니다.

대부분의 배터리 전기차(BEV)에서는 배터리가 일반적으로 승객 공간 하부에 설치되어 있어 현장 대응자가 쉽게 접근할 수 있습니다. 가장 정확한 방법은 배터리의 정확한 위치를 확인하기 위해 차량의 구조 카드를 참조하는 것이 좋습니다. 많은 국가에서 응급 구조대는 차량 번호판의 번호와 함께 특수 소프트웨어를 사용하여 배터리의 위치를 신속하게 찾을 수 있습니다.

정확한 영역을 목표로 삼아야 열 폭주 또는 배터리 화재에 가장 효과적으로 대응할 수 있으므로 관통 지점은 중요합니다.

배터리 화재 시 도달하는 온도는 배터리의 종류, 크기, 특정 화재 조건 등의 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 배터리 화재는 1,000°C(1,832°F) 이상으로 상승할 수 있습니다. AVL Stringray™ One 인증 테스트 중, 열 폭주 현상 동안 리튬 이온 배터리가 약 1,300°C에서 1,400°C(2,372°F ~ 2,552°F)의 온도에 도달하는 것이 관찰되었습니다. 이처럼 급격한 온도 상승은 화재 진압과 인명 보호에 있어 매우 큰 도전 과제로 작용합니다. AVL Stingray™ One은 열 폭주 수준보다 훨씬 낮은 온도로 효과적으로 낮춰 배터리 화재를 효율적으로 제어할 수 있습니다.