간혹 뉴스에서 휴대 전화가 폭발했다는 소식을 접하게 됩니다. 이러한 사고는 매우 드물지만, 그 원인을 파악하기는 쉽지 않습니다. 그렇다면 왜 휴대 전화가 폭발할까요? 그리고 내 전화기는 안전할까요?
열폭주: 휴대 전화 폭발의 주범
휴대 전화나 기타 전자기기에서 리튬 이온 배터리가 폭발하거나 화재가 발생하는 주된 원인은 바로 ‘열폭주’라는 현상 때문입니다. 이 과정은 다소 복잡하지만, 가능한 한 간단하게 설명해 보겠습니다.
리튬 이온 배터리 내부에는 수많은 리튬 이온 셀이 들어 있습니다. 각 셀에는 ‘임계 온도’라는 것이 존재합니다. 쉽게 말해, 끓는점과 비슷한 개념입니다. 외부 열, 과충전, 손상, 또는 제조 불량 등의 이유로 셀의 온도가 임계점에 도달하면, 발열 분해라는 현상이 시작됩니다. 이때 셀 자체에서 엄청난 열을 방출하게 됩니다.
이것은 일종의 ‘양성 피드백 루프’와 같아서, 한 셀에서 발열 분해가 시작되면 주변 셀의 온도가 함께 상승하게 됩니다. 이 과정이 얼마나 빠르게 진행되느냐에 따라 배터리가 조용히 타거나, 화염에 휩싸이거나, 심지어 폭발할 수도 있습니다.
이제 열폭주 과정을 이해하셨으니, 휴대 전화(또는 다른 리튬 이온 배터리 장치)가 폭발하는 상황을 좀 더 쉽게 파악하실 수 있을 겁니다. 특히, 배터리가 부풀어 오른다면 즉시 조치를 취해야 합니다.
차량 내 휴대 전화 보관을 피해야 하는 이유
겨울철에는 자동차 배터리가 약간 따뜻한 온도(약 27도)에서 가장 효율적으로 작동한다는 사실을 알고 계실 겁니다. 동시에, 과도한 열 또한 배터리를 포함한 자동차 부품에 손상을 줄 수 있다는 점도 기억해야 합니다. 이는 휴대 전화 배터리에도 적용되는 사실입니다.
리튬 이온 배터리가 고온 환경(차량 내부 등)에서 방전되면, 배터리 셀이 불안정해질 수 있습니다. 열폭주로 이어지지는 않더라도, 영구적인 단락이나 열화 현상이 발생하거나, 산소 및 이산화탄소와 같은 가스가 생성될 수 있습니다. 이 가스는 배터리를 팽창시켜 폭발로 이어질 수 있는 압력을 발생시키거나, 배터리 구조를 손상시킬 수 있습니다.
당연히 이러한 과정은 고온에서 리튬 이온 배터리를 충전할 때 더욱 가속화됩니다. 그래서 대부분의 휴대 전화는 온도가 너무 높아지면 충전 과정을 중단하거나, 자동으로 종료됩니다.
물론, 휴대 전화가 뜨거운 차 안에 하루 종일 있었다고 해서 곧바로 폭발하는 것은 아닙니다. 영구적인 단락과 압력 상승은 열폭주로 이어질 수 있지만, 이러한 기계적 열화는 일반적으로 배터리가 폭발하기 전에 파손을 일으킵니다. 또한 휴대 전화 및 리튬 이온 배터리에는 내장된 안전 메커니즘이 있어서, 이러한 문제가 심각해지는 것을 방지합니다. 이러한 안전 장치 덕분에 휴대 전화가 폭발보다는 ‘사망’하는 경우가 더 흔합니다.
신뢰할 수 있는 충전기 사용의 중요성
일반적으로 모든 충전기는 모든 장치에서 작동한다고 생각하기 쉽습니다. 구형 마이크로 USB 케이블이 최신 휴대 전화에서 작동하고, 초고속 충전기가 구형 장치에서도 사용 가능한 경우가 많습니다. 하지만 되도록 신뢰할 수 있는 회사에서 제조한 충전기나, 휴대 전화 제조업체에서 인증한 충전기를 사용하는 것이 좋습니다.
저렴하거나 인증되지 않은 충전기(특히 성능이 떨어지는 무선 충전기)는 과도한 열을 발생시켜 휴대 전화 배터리를 손상시킬 수 있습니다. 이러한 손상은 일반적으로 장기간에 걸쳐 발생하며, 배터리에 ‘거품’이 생기거나 단락이 발생할 수 있습니다. 하지만 다행히도, 이러한 기계적 손상 역시 배터리가 폭발하기 전에 파손으로 이어지는 경우가 대부분입니다.
걱정하지 마십시오. 저렴한 충전기가 휴대 전화를 ‘과충전’시켜 폭발을 일으키는 경우는 거의 없습니다. 휴대 전화에는 배터리가 감당할 수 없을 정도로 빠른 과충전이나 충전을 방지하는 전압 제한기가 내장되어 있기 때문입니다.
휴대 전화에 적합한 충전기를 찾는 것은 어렵지 않습니다. 휴대 전화 제조사에서 직접 충전기를 구매하거나, 온라인 쇼핑몰에서 충전기 리뷰를 확인하거나, ‘최고의 충전기’라는 검색어를 사용해 휴대 전화 모델을 검색해 볼 수도 있습니다. 애플 제품 사용자라면 MFi 인증 충전기를, 무선 충전기를 구매할 경우에는 Qi 인증 제품을 선택하는 것이 좋습니다.
휴대 전화에 물리적 손상을 가하지 마세요
리튬 이온 배터리가 물리적으로 손상되면 단락이 발생하거나, 가스가 생성되거나, 심지어 화염에 휩싸일 수도 있습니다. 휴대 전화를 의도적으로 분해하거나 파괴하는 것이 아니라면 크게 걱정할 필요는 없습니다. 휴대 전화를 떨어뜨릴 때, 디스플레이와 같은 다른 부품이 일반적으로 배터리보다 먼저 손상되는 경우가 많습니다.
왜 이런 일이 일어날까요? 리튬 이온 배터리는 얇은 리튬 시트와 얇은 산소 시트, 그리고 전해질 용액으로 구성되어 있습니다. 이 용액이 파손되거나 구멍이 뚫리면 리튬과 산소층이 반응하여 발열 분해와 열폭주가 시작됩니다.
이러한 현상은 배터리 교체 과정에서 발생할 수도 있습니다. 리튬 이온에 구멍을 내거나 구부리면 기계적 손상이 발생하고, 배터리 설치 과정에서 부주의하게 다루면 화재가 발생할 수 있습니다. 최근 한 여성이 자신의 아이폰 배터리를 교체한 후, 운전 중에 불이 붙은 사례가 있습니다. 또한, 비공식 수리점이나 일부 Apple Store에서도 iPhone 6 배터리를 교체하던 중 화재가 발생한 적이 있습니다.
단순한 호기심으로 배터리를 찌르는 행동은 절대로 하지 마십시오. 비록 화재나 폭발을 피할 수 있다고 해도, 불타는 리튬 이온 배터리에서 방출되는 유독 가스는 피할 수 없을 것입니다.
대부분의 전화 폭발은 제조 불량 때문
과충전이나 과열은 배터리 폭발을 일으킬 수 있는 위험 요소이긴 하지만, 실제로 화재나 폭발로 이어지는 경우는 매우 드뭅니다. 기계적 손상이 서서히 진행되는 경우, 배터리가 열폭주에 돌입하기 전에 배터리가 파손되는 경향이 있으며, 내장된 안전 메커니즘이 이러한 문제를 방지합니다.
대신, 휴대 전화의 ‘운명’은 제조 과정에서 결정되는 경우가 많습니다. 만약 휴대 전화가 폭발할 운명이라면, 사용자가 할 수 있는 일은 많지 않습니다.
리튬 이온 배터리에는 불안정성이 높은 금속인 리튬이 포함되어 있습니다. 이러한 불안정성은 전기를 저장하고 전달하는 데에는 유용하지만, 다른 금속과 부적절하게 혼합될 경우에는 위험한 결과를 초래할 수 있습니다. 안타깝게도 리튬 이온 배터리에는 니켈, 코발트, 흑연 또한 필수적으로 포함되어야 합니다. 제조 과정에서 이러한 금속들이 제조 장비에 침전물을 형성하여 리튬 이온 배터리 내부를 오염시킬 수 있으며, 이는 화학적 불안정성, 단락, 폭발로 이어질 수 있습니다.
조립 불량 또한 문제의 원인이 될 수 있습니다. 고층 건물이나 자동차와 마찬가지로, 리튬 이온 배터리도 다양한 부품으로 용접하여 조립됩니다. 용접 불량은 높은 전기 저항을 유발하고, 이 저항은 단락과 기계적 문제를 일으킬 수 있는 열을 생성합니다.
안심하세요, 당신의 휴대 전화는 폭발하지 않을 겁니다
갤럭시 노트 7 논란 당시, 폭발, 화재, 과열 사고를 일으킨 노트 7은 90대에서 100대 사이였습니다. 이는 삼성이 판매한 250만 대의 노트 7 중 1%도 안 되는 수치입니다. 물론 삼성의 대규모 리콜 덕분에 문제가 더 이상 확산되지 않았을 수도 있지만, 휴대 전화 폭발 사고는 매우 드물다는 점은 분명합니다.
그렇다고 해서 완전히 안심할 수는 없습니다. 휴대 전화를 구매하기 전에 관련 정보를 검색해보고, 안전한 사용 습관을 갖는 것이 중요합니다. 배터리 문제가 드물게 폭발로 이어지기도 하지만, 다음과 같은 주의 사항을 지키면 위험을 최소화할 수 있습니다. 휴대 전화를 뜨거운 차 안에 두지 마십시오. 신뢰할 수 있는 인증된 충전기를 사용하십시오. 휴대 전화에 물리적인 손상을 가하지 마십시오.
출처: 내츄럴 커뮤니케이션즈/PMC, 배터리 대학, 배터리 전원, 미시간 엔지니어링