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충전 과정에서 발생하는 다양한 위험 신호를 실시간으로 포착하고 자동으로 대응하는 스마트 감지 기술이 상용화 단계에 진입했습니다.
전기차 충전 과정에서 발생할 수 있는 화재 위험 신호는 다양합니다. 충전 시 케이블 및 배터리부 급속한 온도 상승, 가연성 가스 발생, 과충전으로 인한 배터리 스트레스 등이 대표적입니다. 국내 주요 소방 안전 연구기관이 슈퍼브에이아이와 함께 개발한 AI 기반 실시간 화재 모니터링 시스템에서는 기존 시스템 대비 감지 시간이 65% 단축되었으며, 오경보율도 80% 감소했습니다.
소방청에 따르면 2018년부터 2024년 6월까지 전국적으로 전기차 화재 건수는 187건에 이르며, 서울에서만 16건의 화재가 발생했습니다. 전기차 화재는 배터리의 열폭주 현상을 동반하며 높은 온도로 치솟아 내연기관 차량 화재보다 위험하고 피해가 큽니다.
최신 자동 감지 기술의 핵심은 신속성입니다. 건설업체 육송이 개발한 전기차 상방향 직수 자동화 장치는 AI 융복합 화재감지기가 1분 이내에 화재를 인지한 뒤, 차량 하부에 설치된 8개의 냉각 노즐에서 고압의 물을 분당 240L 분사함으로써 화재를 신속히 진압한다고 합니다.
감지부터 알림, 밸브 개방, 냉각수 분사에 이르는 일련의 과정이 자동으로 이뤄져 피해 확산을 최소화합니다. 해당 시스템은 현재까지 LG전자 R&D센터, 인천 인스파이어 리조트, 수입차 전시장 등 약 250여 개 주차 시설에 적용됐으며, 한국은행을 비롯한 주요 금융기관, 연구소, 공공시설, 재건축 단지 등으로도 설치가 확대되고 있습니다.
충전기 자체의 안전 기술도 크게 발전했습니다. 한화 건설부문이 한국토지주택공사(LH)와 함께 개발한 천장형 전기차 충전 시스템 'EV air station'은 가연성 가스 감지, 배터리 제어 전력선 통신(PLC), AI 카메라 화재 감지 기술을 통해 화재 예방 성능을 극대화했다고 발표했습니다.
→ 가연성 가스 감지: 충전 과정에서 발생하는 위험 가스를 실시간 모니터링
→ 배터리 제어 전력선 통신(PLC): 배터리 상태를 지속적으로 확인하며 이상 신호 감지
→ AI 카메라 화재 감지: 영상 분석을 통한 조기 화재 징후 포착
또한 일정 무게가 감지될 경우 충전을 자동으로 정지하는 안전장치도 탑재하여 다층적 보호 체계를 갖췄습니다.
충전기 업계에서는 과충전 방지 기능이 가장 현실적이고 효과적인 화재 예방 대책으로 평가받고 있습니다. 충전기 제조업체 클린일렉스가 개발한 '과충전 방지 PLC 화재예방 완속충전기'는 전기차 배터리 SoC가 목표 충전량인 95%(오차 1%)에 도달했을 때 충전이 종료되는지를 확인했다고 합니다.
공개 시연에서 과충전 방지 기능은 성공적으로 확인됐습니다. 클린일렉스 과충전 방지 충전기가 95%에 충전을 멈췄을 때 테슬라 전기차 배터리 SoC는 96%를 나타냈으며, 오차는 1%로 성공적인 시연이었다는 평가를 받았습니다.
과충전 방지 PLC 화재예방 완속충전기는 차데모를 제외한 2012년 이후 출고된 대부분의 전기차에 사용이 가능합니다. CCS1과 CCS2는 물론 테슬라 전기차에도 적용해 과충전 방지를 할 수 있으며, 설치되는 주차장 상황에 따라 목표 SoC를 85%, 90%와 같이 OTA로 변경할 수 있습니다.
충전소 전용 감지 시스템도 정교해지고 있습니다. 소방 안전 전문기업 제이디글로벌이 개발한 열화상을 이용한 전기차 충전소 화재 감지 시스템은 열화상 영상, 실시간 영상, 불꽃 감지기를 결합한 화재 감지 카메라를 통해 설정 이상의 온도가 발생할 경우 열화상 영상 분석을 통해 방재실 또는 관리자에게 사전 알림을 보내고 추후 화재가 발생할 경우 불꽃 감지기를 통해 화재 신호를 소방 수신기를 통해 감지 하는 2중 감시 솔루션이라고 설명했습니다.
고사양의 열화상 카메라로 넓은 온도 범위를 감시하며 400만 화소의 실화상 카메라로 실시간 영상 감시 및 녹화 영상 확인도 가능합니다. 불꽃 감지기는 한국소방산업기술원 KFI에서 소방형식승인을 받은 제품으로 신뢰성이 높은 제품입니다.
정부는 전기차 화재 예방을 위해 스마트제어 충전기 보급에 적극 나서고 있습니다. 정부는 배터리 과충전을 제어할 수 있고 이상징후를 모니터링할 수 있는 '전기차 스마트제어 충전기'를 새로 7만1000기 설치하고, 설치한 지 5년이 지난 충전기(노후 일반형) 2만기를 스마트제어 충전기로 교체할 방침이라고 발표했습니다.
스마트제어 충전기는 올해 2만3000기에서 내년 9만5000기로 크게 늘어나게 됩니다. 정부가 전기차 화재에 대응·예방하기 위해 관련 장비 확충 예산을 올해 3275억원에서 내년 6230억원으로 늘리기로 한 것도 주목할 만한 변화입니다.
미래 충전 시스템은 자동화 기술과 결합하여 더욱 안전한 환경을 만들어가고 있습니다. 로봇 기반 자동 충전 서비스는 운전자의 개입 없이 전기차 충전을 가능케 하여 전자파 노출과 고하중의 충전 케이블로 인한 부상을 방지할 수 있으며 충전소의 필요 인력을 최소화할 수 있습니다.
자동 충전 로봇 시스템은 인공지능 기반 3D 비전 솔루션으로부터 인식된 충전 인렛의 위치와 방향에 따라 협동 로봇이 충전 커플러를 획득, 충전 인렛의 위치로 장애물을 회피하여 안전하고 신속하게 이동, 체결 및 분리하는 작업을 수행합니다.
최신 자동 감지 시스템은 단순한 감지를 넘어 예측 기능까지 갖추고 있습니다. 화재와 연기, 차량 오브젝트에 대해서 10만장의 이미지를 가공하고, 실제 화재 사고 데이터와 통제된 환경에서의 테스트 데이터를 결합하여 학습 데이터셋을 구축했습니다. 자동화된 데이터 라벨링 시스템으로 데이터 처리 효율을 높이고, 엄격한 품질 관리로 모델의 정확도를 보장했습니다.
또한 희귀 케이스의 경우 생성형 AI를 사용해 합성 데이터를 더하여 모델 학습을 위한 데이터를 충분히 확보했으며, 엣지 컴퓨팅 기술을 활용하여 현장에서 실시간 분석이 가능한 시스템을 구축했습니다.
현재 개발되고 있는 충전 중 화재 위험 자동 감지 시스템은 개별 기술을 넘어 통합 관제 시스템으로 발전하고 있습니다. 기존 CCTV 인프라 및 비상 대응 시스템, 건물 관리 시스템과도 통합을 완료했으며, 다중 위치 모니터링을 위한 맞춤형 대시보드도 제공합니다.
실시간 모니터링과 자동화된 경보 시스템으로 대응 시간이 크게 단축되었으며, 기존 인프라와의 원활한 통합으로 운영 관리가 용이해졌습니다. 오경보 감소로 인한 불필요한 대응 비용이 줄었으며, 조기 감지 능력 향상으로 잠재적 피해도 최소화할 수 있게 되었습니다.
전기차 충전 중 화재 위험 자동 감지 기술은 경제적 측면에서도 긍정적 효과를 보이고 있습니다. 국책 연구기관인 한국개발연구원 KDI는 전기 승용차 6만6000대를 보급하는데 충전기 설치비용으로 들어가는 돈이 보조금 지급액의 약 15%에 불과하다는 분석 결과를 내놓으면서 "전기차 구매 단계의 보조금 지원 단가를 단계적으로 축소해야 한다"고 제언했다고 발표했습니다.
충전 인프라 확충이 전기차 보급에 더 효과적이라는 분석에 따라 정부도 보조금보다 충전 기술 발전에 집중하는 방향으로 정책을 전환하고 있습니다. 전기 승용차나 전기 화물차에 적용되는 보조금 단가는 줄어들지만, 보급물량은 33만2000대에서 33만9000대로 7000대 늘어나는 등 시장 확대는 지속되고 있습니다.
전기차 충전 중 화재 위험 자동 감지 기술은 1분 내 감지부터 과충전 방지까지 포괄하는 종합 안전 솔루션으로 진화하고 있습니다. 정부의 적극적인 예산 지원과 민간 기업들의 기술 경쟁이 결합되어 더욱 안전하고 스마트한 충전 환경이 구축될 전망입니다.
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