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2024년 8월 인천 청라 아파트 지하주차장에서 발생한 전기차 화재로 880대의 차량이 전소되고 20여 명의 인명피해가 발생했습니다. 만약 그때 적절한 화재 모니터링 센서가 설치되어 있었다면 어땠을까요?
현재 시장에는 다양한 전기차 화재 모니터링 센서들이 경쟁하고 있습니다. 각각은 고유한 장단점을 가지고 있으며 어떤 센서를 선택하느냐에 따라 화재 감지 속도와 정확도가 크게 달라집니다. 전기차 화재의 특수성을 고려할 때, 올바른 센서 선택은 생명과 직결된 안전 문제입니다.
열화상 카메라는 피사체가 발산하는 적외선(열선)을 가시화시켜 화상을 구성하는 센서입니다. FLIR 열화상 카메라는 0.01°C 정도의 작은 온도 차이도 감지할 수 있을 만큼 민감합니다.
하지만 전기차 화재에서는 치명적인 한계가 있습니다. 전문가에 따르면 열화상 카메라는 차량 외부에서 온도가 크게 올라가기 전까지는 화재로 인식하지 않아 초기대응이 쉽지 않다는 지적을 받았습니다.
AI 영상 분석 시스템은 기존 CCTV에 인공지능 기술을 접목해 연기와 오프가스를 시각적으로 인식하는 방식입니다. 알체라의 FireScout은 전 세계 1,000만 장 이상의 산불 연기 데이터를 기반으로 개발되었습니다.
기존 시스템 대비 감지 시간이 65% 단축되었으며, 오경보율도 80% 감소했습니다. 특히 배터리 화재의 주요 특성인 '열폭주 이전의 이상 반응'을 포착할 수 있어 열화상 카메라보다 수십 분 빠른 초기 감지가 가능합니다.
가스 센서는 전해액 분해로 발생하는 특정 화학물질을 감지합니다. 수소불화산(HF)이나 일산화탄소(CO) 같은 유독가스 농도 변화를 모니터링하여 배터리 이상 상태를 판단하는 방식입니다.
테슬라는 배터리 관리 시스템(BMS)에 가스 센서를 통합하여 실시간 모니터링을 수행합니다. 각 배터리 모듈별로 독립적인 센서를 배치하여 이상 징후를 조기에 포착하는 시스템을 구축했습니다.
광학식 연기 탐지 기술은 레이저나 LED 광원을 이용하여 공기 중 미세 입자를 감지하는 방식입니다. 배터리 셀에서 발생하는 초기 가스 누출을 빠르게 포착할 수 있어 전기차에 적합한 기술로 평가받고 있습니다.
전기차용 연기 탐지 시스템은 일반 건물용 화재 감지기와는 완전히 다른 접근이 필요합니다. 배터리팩은 밀폐된 구조로 되어 있어서 내부 가스 누출을 초기에 포착해야 하고, 주행 중 진동과 온도 변화가 심한 환경에서도 정확하게 작동해야 합니다.
웹게이트의 불꽃 감지 카메라는 불꽃 고유의 파장을 감지하는 센서 방식으로 영상분석이나 AI 분석, 연기감지기 등이 감지하지 못하는 폭발과 순간적인 발화 상황에서도 최소 1초 이내에 불꽃을 정확하게 검출할 수 있습니다.
반도체 소자의 불꽃감지 센서로 빠르고 정확한 화재 판단이 가능하며, 100도의 넓은 화재감지 화각으로 최소한의 카메라 설치로도 합리적인 보안 환경을 구축할 수 있습니다.
최근 BMS 기술이 더욱 고도화되어 '미세 단락' 감지까지 가능해졌습니다. 엠텍정보기술이 개발한 'BEE SCAN'은 배터리의 내부저항 및 충·방전 전력데이터를 기반으로 하는 임피던스 트래킹 기술 알고리즘을 이용해 대용량 전기차 배터리의 열폭주를 조기 감지하고 수명을 예측하는 AI 진단 솔루션입니다.
한국교통안전공단은 2024년 자동차안전도평가(KNCAP)에 BMS 보호기능 평가를 세계 최초로 도입했습니다. 배터리 상시 감시, 자동 신고, 정보 저장 등 3가지 항목을 평가하여 전기차 화재 예방에 도움이 되는 BMS 신기술을 적용한 차량이 2024년 25개 차종으로 늘어났습니다.
포커스에이치엔에스의 화재모니터링 솔루션은 온/습도 및 유해 가스에 대한 모니터링이 가능합니다. 온습도, 미세먼지, CO, CO2, 유해 물질을 종합적으로 감지하며 카메라 자체 라이트와 오디오 알람 및 관제 시스템을 통한 실시간 알람 기능을 제공합니다.
최고 성능 센서들
중간 성능 센서들
특수 목적 센서들
현대자동차와 기아는 아이오닉과 EV6 등 전용 전기차 플랫폼에 다층 화재 예방 시스템을 적용하고 있습니다. 연기 탐지뿐만 아니라 냉각수 누출 감지, 절연 저항 모니터링 등을 종합한 통합 안전 관리 체계를 운영합니다.
독일 완성차 업체들은 엄격한 유럽 안전 기준에 맞춰 연기 탐지 시스템을 개발하고 있습니다. 배터리팩 밀폐성을 유지하면서도 내부 가스 상태를 정확히 모니터링할 수 있는 기술에 집중하고 있습니다.
2025년 정부는 전기차 화재 대응을 위한 종합적인 정책을 펼치고 있습니다. 송파구가 지원하는 화재 안전시설로는 조기반응형 스프링클러 헤드, 상방향 직수장치, 열화상 카메라, 불꽃감지카메라, AI 영상분석식 카메라, OBD 활용 배터리 이상 징후 사전 진단 공동관제 시스템, 기존 CCTV 활용 화재 조기 감지 시스템, 전기차 배터리 온도 모니터링 시스템 등이 포함됩니다.
유럽연합은 2025년부터 신규 전기차에 대해 배터리 열 모니터링 시스템 설치를 의무화하는 법안을 추진 중이며, 미국도 NHTSA를 통해 유사한 규정을 검토하고 있습니다.
단일 센서로는 모든 상황을 완벽하게 대응하기 어렵습니다. 현재 연구 개발 중인 차세대 기술들은 나노 센서를 활용해 배터리 셀 내부의 화학적 변화를 분자 단위에서 감지하는 수준까지 발전하고 있습니다.
5G 통신과 연동해 차량 간 위험 정보를 실시간으로 공유하는 V2V 안전 네트워크도 구축되고 있으며, 궁극적으로는 차량 스스로 안전한 장소로 이동하거나 자동으로 소화 작업을 수행하는 완전 자율 안전 시스템으로 발전할 것으로 전망됩니다.
전기차 화재 모니터링 센서의 미래는 단일 기술의 완성이 아닌 여러 센서들의 유기적 결합에 있습니다. AI 영상 분석의 빠른 연기 감지, 가스 센서의 화학적 변화 포착, BMS의 전기적 이상 감지, 열화상의 온도 모니터링이 하나의 통합 시스템으로 연결될 때, 진정한 전기차 안전이 실현될 것입니다.
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