폭발사고 낸 LG전자 엑스노트 Z시리즈 배터리 이상없다? [디지털 기기]

LG전자가 지난 1월 8일과 22일 두차례나 배터리가 폭발하거나 눌러붙는 사고를 낸 엑스노트 Z시리즈를 제품안전시험 및 인증기관인 미국 인터텍(Intertek)에 의뢰해 안전성 테스트를 했는데 이상이 없다고 나왔다고 합니다.

 

인터텍은 3월 11일부터 28일까지 약 3주에 걸쳐 미국의 안전성 규격(UL)에 따라 ▲노트북 15개 항목 ▲배터리팩 7개 항목 ▲배터리셀 10개 항목 등 총 32개의 항목에 대해 테스트를 실시했습니다.

 

지난달 창원에 있는 한국전기연구원에서도 삼성전자 노트북과 LG전자 노트북을 사고 당시의 상황을 재연하여 시험을 했는데, 별일 없이 끝났습니다. 이 시험은 UL 보다 더 엄격한 기준으로 실시됐는데 문제가 없었습니다.

 

그러나 배터리 사고는 앞으로도 계속 발생할 것같습니다. 제조사에서는 국제기준에 맞춰 제품을 만들겠지만 그 국제기준을 통과했다고 해서 사고 발생 가능성이 없어지는게 아니기 때문이죠. 노트북 PMP 등 휴대용 디지털기기의 배터리로 쓰는 리튬이온전지의 특성 탓입니다.

 

리튬이온전지는 다른 종류의 전지에 비하여 상대적으로 우수한 성능을 갖고 있는 장점이 있습니다. 높은 순간 출력을 원한다면 리튬 전지를 따라갈 만한 것은 없다고 합니다. 또 리튬은 가장 가벼운 금속으로 이것을 사용한 리튬이온 배터리는 예전 휴대폰에서 사용된 니켈수소배터리나 니켈카드뮴 배터리에 비해 작고 가벼우며 수명이 깁니다. 그래서 최근 휴대용 디지털기기의 배터리로 쓰고 있습니다.
 
배터리 뒤편에 Li-ion이라고 적혀있으면 리튬이온전지입니다.

리튬이온전지의 약점은 외부로부터의 충격이 가해졌을 때 안전을 보장할 수 없다는 겁니다. 
기본적으로 리튬 금속은 반응성이 매우 커서 폭발의 위험성을 안고 있습니다. 가령 리튬이 물과 만나면 흰 연기와 함께 곧장 불이 붙습니다. 알칼리 금속인 리튬은 물과 반응하면 수소가스를 발생시키면서 폭발하게 됩니다.
리튬이온전지는 수용성 전해액 대신 휘발성이 있는 유기성 전해액이 사용되는데 이 전해액은 휘발유보다 더 잘 타는 물질입니다. 특히 리튬이온전지는 큰 전기에너지와 높은 전압이라는 ‘높은 성능‘ 때문에 사고가 나면 상대적으로 더 큰 피해를 낼 수 있습니다. 최근 유기용매를 액체상태에서 고체상태로 전환한 리튬폴리머 전지가 등장해 위험성이 줄어들긴 했지만 근본적인 한계를 해결한 것은 아닙니다. 일본에서 최근 리튬폴리머 전지가 폭발하는 사고가 일어나기도 했습니다.

리튬이온전지는 리튬코발트산화물, 흑연 및 유기전해액 등의 주요 물질로 구성돼 있습니다. 기본적으로 화학물질의 상호 반응에 의해 전기를 저장하도록 고안된 제품이기 때문에 특히 주변의 사용 환경으로부터 안전성이 영향을 받게 된다고 합니다.

이 때문에 리튬이온전지의 경우 다음의 세가지에 특히 주의해야 합니다.
첫째, 열(熱)입니다. 리튬이온 전지는 고온상태에 이르면 폭발의 위험성이 급격히 높아지게 됩니다. 고온다습한 찜질방 같은 곳에서 사용하는 것을 자제해야 합니다.

둘째, 외부충격입니다. 외부충격이 가해지면 양극과 음극을 나눈 분리막에 틈이 생기고, 반응이 빠른 속도로 일어나면서 많은 열이 발생해서 폭발의 위험성이 높아집니다. 특히 못과 같이 날카로운 금속으로 찌르거나, 무거운 물체를 떨어뜨리거나, 지속적인  압력 등에 의해 짓눌리는 등의 경우에 전지 내부에서 양극과 음극의 두 전극 판을 전기적으로 절연시켜주는 고분자 막이 찢어져서 내부적인 단락을 유발하며 이는 전지 내부의 고온 상승으로 인한 사고로 이어지게 됩니다.

세 번째, 과충전입니다. 리튬이온 전지는 과충전상태에서 열적으로 대단히 취약해지기 때문에 폭발의 위험이 높아질 수 있다.
물론 이 세가지 사항들은 리튬이온전지의 안전한 사용을 위한 수칙이기도 합니다. 폭발 가능성이 있을 경우 보호회로가 작동하도록 하는 등 배터리 제조시 제조사들이 리튬 전지 폭발 가능성을 최대한 억제하기 위한 다양한 보호장치를 해놓기 때문에 최근 공개시험에서 보듯이 폭발이 결코 쉽게 일어나지는 않습니다.

 

 


※인터텍 테스트 항목 및 결과 

1. 노트북 시스템 : UL 60950-1,Second Edition 규격, 15개 항목

 테스트항목 결과
Input Test (입력전류시험) Pass
Limited Current Circuit Measurement (전류제한회로측정) Pass
Limited Power Source Test (제한전원시험) Pass
Stability Test (안정성시험) Pass
Enclosure Push Test (외력시험) Pass
Drop Test (낙하시험) Pass
Stress Relief Test (응력시험) Pass
Sharp Edge Test (가장자리모서리시험) Pass
Battery Overcharge/Discharge Test (배터리 과충.방전시험) Pass
Lithium Battery Reverse Current Measurement Test(리튬 배터리 역전류 측정시험) Pass
Heating(Temperature Test) (온도시험) Pass
Electric Strength Test (내전압시험) Pass
Abnormal Operating and Fault Conditions Test (이상동작과 고장시험(과부하와 이상동작 시험)) Pass
Abnormal Operating and Fault Conditions Test (이상동작과 고장시험(고장모의 시험)) Pass
Annex B.7 Locked-Rotor Overload Test for DC Motor in Secondary Circuit (이차회로 직류모터의 회전자 구속 과부하 시험) Pass


2. 배터리팩 테스트 : UL 2054 규격 7개 항목

 테스트항목 결과
Short Circuit (단락시험) Pass
Abnormal Charge (과충전시험) Pass
Abusive Overcharge (과전류충전시험) Pass
Forced-Discharge (강제방전시험) Pass
250N Steady Force (250N 외력시험) Pass
Mold Stress Relief (응력시험) Pass
Drop Impact (낙하시험) Pass


3.배터리셀 : UL1642 규격 10개 항목

  테스트항목  결과
Short Circuit (단락시험) Pass
Abnormal Charge (과충전시험) Pass
Crush (압착시험) Pass
Impact (충돌시험) Pass
Shock (충격시험) Pass
Vibration (진동시험) Pass
Projectile (폭발시험) Pass
Heating (온도시험) Pass
Low Pressure Test (고도모의(저압)시험) Pass
Temperature Cycling (온도사이클링시험) Pass