26일 국가정보자원관리원(국가자원) 대전 본원에서 발생한 화재로 정부 업무시스템 647개가 올스톱 된 가운데 5층 전산실 내에 있던 '무정전 전원장치(UPS)'용 리튬이온배터리에서 불꽃이 튀며 화재가 발생한 것으로 나타났다.
리튬이온 배터리가 뭐길래?
국정자원에는 ‘정부24’ ‘홈택스’ 등 수백 개의 국가 주요 정보 시스템 서버가 있다. 이 서버들에 안정적으로 전력을 공급하기 위해 무정전 전원 장치(UPS)가 설치되어 있는데, 이 UPS의 핵심 부품이 바로 리튬이온 배터리다.
외부 정전이나 전력 공급의 불안정한 상태가 발생했을 때, UPS 배터리가 즉시 전력을 대신 공급해 서버가 갑자기 꺼지는 것을 방지하고 데이터를 보호한다.
그런데 당시 국정자원 측은 배터리 설비 이전 작업을 앞두고 전원을 차단하는 과정에서 불이 시작된 것으로 알려졌다. 배터리 자체의 결함인지 작업 과정상의 문제인지는 정밀 조사가 나와야 알 수 있다고 한다.
당시 리튬이온 배터리 화재로 인해 전산실의 항온항습기(냉각 장치)가 멈추면서 서버 과열 위험이 생겼고, 국정자원 관리원 측이 서버 보호를 위해 전체 시스템 647개를 선제적으로 셧다운(Shutdown)시키면서 정부 서비스가 마비되는 초유의 사태가 발생한 것이다.
‘리튬이온 배터리’의 큰 문제
화학반응에 따른 열폭주 현상
리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높아 효율적이지만, 불이 붙으면 '열 폭주(Thermal Runaway)'라는 화학 반응 때문에 진화가 매우 어렵고, 시간이 오래 걸린다는 치명적인 단점이 있다. 이 때문에 대전에 있는 국정자원의 화재 진압에도 10시간 넘게 소요됐다.
리튬이온 배터리는 작은 부피에 많은 양의 에너지를 저장할 수 있도록 설계됐다. 아이러니컬하게도 이런 특성 때문에 화재 위험성에 노출돼 있다.
그런데 리튬이온 배터리 내부의 양극재(리튬 금속 산화물)는 고온에서 분해되면서 산소를 방출한다. 따라서 일반적으로는 불이 나면 소화물질이나 물을 뿌리는 등 산소 공급을 차단해서 진화하지만, 리튬이온 배터리는 자체적으로 산소를 생성하기 때문에 소화물질이나 물을 뿌려도 진화효과가 거의 없다.
또 초기 불꽃을 진압하더라도 배터리 내부에서 열 폭주 반응이 완전히 멈추지 않고 잔열이 남아 있을 경우, 일정 시간이 지난 뒤 다시 발화하는 재점화 특징이 있다.
특히 외부충격이나 과충전, 고온 노출 등의 원인으로 배터리 내부의 온도가 임계점(약 100℃~150℃ 이상) 을 넘어서면 배터리 구성요소(분리막, 전해액,양극 활물질)가 스스로 분해되기 시작하며 막대한 열과 가연성 가스(수소, 일산화탄소 등)를 발생시킨다. 이렇게 생긴 열이 주변의 다른 셀로 전이되면 그 셀도 연쇄적으로 열폭주 현상을 일으키며 순식간에 온도가 1000℃까지 치솟으며 폭발로 이어진다. 이처럼 자체적으로 열을 만들어 내고 산소를 뿜어대 진화가 어려운 것이다.
‘카카오톡 먹통’ 사태와
매우 유사한 화재 사고
특히 이번 국정자원 화재는 2022년 발생했던 카카오톡 먹통 사태의 원인과 매우 유사하다.
당시 SK C&C 판교 데이터센터 화재 역시 UPS 리튬이온 배터리에서 시작됐다.
또 두 사고 모두 데이터센터 내에 서버(데이터 저장 장치)와 리튬이온 배터리(화재 위험성 높은 전원 장치)가 한 공간(또는 같은 층)에 위치해 있어, 화재 발생 시 서버 시스템 전체가 심각한 피해를 입을 수 있다는 구조적 취약성을 드러냈다.
사실 국정자원은 이런 화재 위험성 때문에 근본대책으로 리튬이온 배터리를 지하 별도 공간으로 이전하는 작업을 진행하다가 이번 사고가 터져 더 안타까움을 자아내고 있다.
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