Earticle

초록

영어

This study aims to analyze the thermal runaway phenomenon of lithium-ion batteries—specifically from personal mobility (PM) devices—on subway platforms and evaluate the physical vulnerabilities of underground environments. It further develops scenario-based response systems and evacuation mitigation measures to enhance public safety. Methods: Scenarios were constructed by analyzing historical railway accident databases and the Daegu subway fire case. Key variables included fire scale, ignition location, and the characteristics of airflow and ventilation within the station.. Quantitative risk assessment was conducted by comparing Available Safe Egress Time (ASET) and Required Safe Egress Time (RSET). Analysis of thermal runaway stages revealed that a "safety-unsecured zone"—where ASET falls below RSET—typically occurs within approximately 2-5 minutes after ignition. In particular, once thermal propagation between battery cells begins, rapid environmental deterioration due to toxic gas diffusion makes self-evacuation nearly impossible. Given the unique risks of lithium-ion battery fires, urgent technical enhancements are required, such as the introduction of early off-gas detectors, the expansion of Class D fire extinguishers, and AI-based smoke prediction systems. Additionally, it is essential to refine stage-specific emergency response manuals to secure the "30-minute golden time" for passenger safety in subway environments.

한국어

연구목적: 본 연구는 도시철도 내 개인형 이동장치 (PM)등 리튬이온 배터리 화재 시 발생하는 열폭주현상과 역사 내 지하 공간의 물리적 취약성을 분석하고, 이를 바탕으로 시나리오 기반의 체계적인 비상대응 및 피난 경감 방안을 도출하는 목적이 있다. 연구방법: 기존 철도사고 데이터베이스와 대구 지하철화재사례를 분석하여, 화재규모와 발생위치, 공기유동 및 환기 특성 등의 변수를 설정하여 시나리오를 구축하였다. 이를 통해 리튬이온 배터리 화재 시 발생하는 유독가스확산속도와 가시거리 저하 등 지하공간 내 환경 변화가 피난에 미치는 치명적인 영향력을 고찰하였다. 연구결과: 열폭주 단계별 분석결과, 화재 발생 후 약 2~5분 내외에 배터리 셀 간의 열적 전이가 시작되면서 유독가스가 급격히 확산됨을 확인하였다. 특히 화재 시 발생하는 짙은 연기로 인해 가시거리가 급격히 저하되고, 승객이 자력 피난이 불가능해지는 한계성을 도출하였다. 이는 일반 화재보다 더 빠른 초기 대응 체계가 필요함을 시사한다. 결론: 리튬이온 배터리 화재의 특수성을 고려할 때 초기 오프가스 감지기 도입과 D급 소화기 및 질식소화포 확충이 시급하다, 인명 피해를 최소화하기 위해 사고단계별 비상대응 매뉴얼을 고도화하고 현장대응력을 강화하여 지하철 환경에서 승객 안전을 위한 30분 골든타임을 확보해야 한다.

목차

ABSTRACT
요약
서론
연구의 배경 및 필요성
이론적 배경
리튬이온 배터리의 구조 및 화재 메커니즘
열 폭주(Thermal Runaway)의 단계별 특성
지하철 역사 공간의 물리적 취약성
일반 화재와 배터리 화재의 소화 특성 비교
선행 연구
연구 방법
지하역사 공간 및 환기 시스템 데이터
피난 안전성 평가지표(ASET / RSET)
연구의 설계 및 시나리오 구성
화재비상 대응 시나리오 Level 분류 및 정의
비상대응 표준 운영 시나리오 구축
결론
Acknowledgement
References

키워드

리튬이온 배터리 지하철 역사화재 개인형 이동장치(PM) 열폭주 비상대응 매뉴얼 피난안전성 Lithium-ion Battery Subway Station Fire Personal Mobility (PM) Themal Runaway Available Safe Egress Time (ASET) Required Safe Egress Time(RSET)

저자

• 전은희 [ Eun-Hee Jeon | Ph.D Candidate, Department of Environmental Health & Safety, Eulji University, Seongnam, Republic of Korea ]
• 함은구 [ Eun-Gu Ham | Professor, Department of Environmental Health & Safety, Eulji University, Seongnam, Republic of Korea ] Corresponding Author
• 안승용 [ Seung-Yong Ahn | Ph.D Candidate, Department of Construction Safety, Kyonggi University, Suwon, Republic of Korea ]

참고문헌

발행기관

간행물