정전기 안전

# 정전기의 위험성 및 안전대책

 

 

정전기의 정의

 

마찰에 의한 대전현상이 흐르지 않고 모여있는 전기를 의미합니다.

어떤 물체가 마찰에 의해 외부의 힘을 받으면 전기적 성질을 띄게 되고 이렇게 생긴 전기가 몸에 머물렀다가 전기가 통하는 물체가 몸에 닿으려는 순간 방전되는 현상이 발생됩니다.

 

정전기는 ​전류가 없어 감전은 되지 않지만 산업기기의 오작동, 화재, 폭발 등 재해를 유발하는 위험요소가 되기 때문에 현장에서는 주의가 필요힌 사항 입니다.

 

정전기의 위험성

 

책받침으로 머리카락을 세운 후 정전기의 전압은 4,430볼트이지만 폴리에스터 소재 점퍼에서 측정되는 전압은 20.710볼트에 달합니다. 

 

정진기에 의해 발생하는 전압은 고압선의 전압과 비슷한 수준으로순간적으로 수천에서 수만볼트에 달하는 전압 을 가지기 때문에 산업현장에서는 인화성 물질 취급에 따라 산업기기의 오작동 등 고장을 초래 할 수 있습니다.

 

특히나 화재나 폭발, 작업의 방해와 설비 끼임 등의 재해를 일으킬 수 있어 특히 위험하다고 할 수 있습니다.

 

정전기로 인한 화재 / 폭발 위험

 

모든 산업현장에서 정전기는 위험하지만 특히 인화성물질, 가연성분진 등을 상시 취급하는 곳이라면 더 주의를 기울여야 합니다.

 

- 위험물을 탱크로리 탱크차 및 드럼 등에 주입하는 설비

- 탱크로리 탱크차 및 드럼 등 위험물 저장설비

- 인화성액체를 함유하는 도료 및 접착제 등을 제조∙저장∙취급 또는 도포하는 설비

- 위험물 건조설비 또는 그 부속설비

- 드라이클리닝 설비, 염색가공설비 또는 모피류 등을 씻는 설비

- 유압압축공기 또는 고전위정전기 등을 이용하여 인화성 액체나 인화성 고체를 분무하거나 이송하는 설비

- 고압가스를 이송하거나 저장∙취급하는 설비

- 화약류 제조설비

- 발파공에 장전된 화약류를 점화시키는 경우에 사용하는 발파기

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정전기 안전대책

 

 

접지에 의한 방법

-​위험물질을 탱크로리로 주입하는 경우 반드시 접지 하고 전지가 이뤄지지 않으면 펌프를 가동시키면 안 됩니다.

-가연성 분진 취급 시, ​비전도성 물질로 코팅되어 있는 금속 표면이나 필터 백, 합성수지 등으로 라이닝 된 제품은 피하는 것이 좋습니다. 

습도조절 및 불활성가스 등에 의한 방법

- 상대습도를 65%이상으로 유지하는 것이 이상적이지만 공정상 건조상태를 필요로 하는 곳에서는 50%이상을 유지함

- 가습은 수증기를 피하고 가습기를 이용합니다.

- 산소와의 접촉을 차단하기 위해 불활성 가스를 주입합니다.

 

유체의 속도를 제어하는 방법

- 전도도가 50pS/m 보다 작은 액체는 유속을​ 7m/s 미만으로 함

- 전도도가 50pS/m 보다 작고 물과 비혼합성 액체인 경우에는 유속을 2m/s 이하로 함

- 인화성액체를 탱크 등에 초기에 주입하는 경우에는 유속을 1m/s 이하로 함 

 

계측 제어에 의한 방법

- 작업 도중 휴대용 측정기를 사용해 정전기를 지속적으로 계측, 제어함

- 정전기를 계측하여 제어하는 방법에는 공정 내에 이온물질을 주입해 전도성을 높이는 방안이 있음

 

 

정전기라는 것이 쉽게 생각할 수 있지만 생각보다 큰 위험성을 가지고 있는 요소이니 꼭 유념 하시기 바랍니다.

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정전기의 위험 관리

 

 

1) 일반사항 

- 정전기의 위험관리 목적은 축적된 전하를 방전이 일어나기 전에 위험하지 않은 방법으로 이완시킬 수 있는 방법을 찾는 것입니다.

- 정전기의 점화 위험성은 다음의 방법으로 제거할 수 있다.

  정전기에 의한 점화가 가능한 지역에서 인화성 혼합물을 제거

  전하 생성 및 축적되는 공정 또는 제품을 변경하여 정전기 발생을 억제

  전하의 중화

 

2) 인화성 혼합물의 관리 

비도전성의 물질 또는 장치를 취급하는 공정에서 정전기 전하의 축적을 방지하기 위 한 공학적 대책이 곤란한 경우, 취급되는 물질의 특성에 따라 장치의 불활성화, 환기 또는 안전한 지역으로 장비를 재배치하는 등의 방법이 필요합니다.

 

불활성화 인화성 혼합물이 존재하는 용기내부에는 위험 분위기를 없애기 위해 불활성 가스를 주입하여 산소부족 상태로 만든다. 정상운전 상태에서 폭발상한을 넘는 혼합물의 용 기는 폭발범위 내로 변경될 경우 불활성가스를 주입할 수도 있습니다.

 

환기 환기는 인화성 물질의 농도를 가스 또는 증기의 경우 폭발하한 이하, 분진의 경우 최소폭발농도 이하로 희석시키기 위해 사용한다. 일반적으로, 공기를 이동시켜 인화 성 물질의 농도를 폭발하한의 25 % 이하로 희석시키는 방법입니다.

 

장치의 재배치 정전기 축적이 우려되는 장치가 폭발위험장소 내에 반드시 있어야 하는 것이 아니라 면, 이 장치를 안전한 장소로 재배치하는 것이 다른 대책보다 효과적입니다.

 

3) 정전하의 발생 

억제 정전기는 공정 속도 및 유속을 감소시키면 전하 생성속도를 감소시킬 수 있다. 플라 스틱 부품과 구조체, 절연필름과 금속망, 분진 물질이 취급되는 곳 등에서 충분히 낮 은 속도로 물질을 이동시키면, 위험할 정도의 전하는 축적되지 않습니다. 

 

4) 전하소멸 

① 본딩 및 접지 본딩은 도전성 물체사이의 전위차를 줄이기 위해 사용되고, 접지는 물체와 대지사이의 전위차를 같게 하는 것으로, 본딩과 접지사이의 관계는 <그림 6.1>과 같습니다.

 

- 도전성 물체는 직접 대지로 접지되거나 접지된 다른 도전성 물체와의 본딩에 의 해 접지될 수 있다. 지하금속 파이프나 대지위에 설치된 대형 금속 저장 탱크는 대지와의 접촉으로 인해 본질적으로 접지되어 있음

- 정전기가 축적되는 것을 방지하기 위한 접지경로의 저항은 전하를 소멸시키기에 충분해야 한다. 1 ㏁ 이하의 저항은 일반적으로 충분하다고 보며, 본딩/접지 시 스템이 모두 금속인 곳에서의 접지경로 저항은 일반적으로 10 Ω 이하이다. 전원 회로나 낙뢰 보호에 적합한 접지계통은 정전기 접지에서 요구하는 수준 이상이 므로 정전기용 접지 경로로 충분 함

- 본딩 또는 접지선의 최소 굵기는 허용전류 용량이 아니라 기계적인 강도에 의해 결정된다. 자주 접속·분리되는 본딩선은 연선 또는 편조선(Braided)을 사용 함

- 접지 도체는 절연 도체 또는 나도체를 사용할 수 있으며, 나도체는 도체의 단선 등 결함 여부를 즉시 확인할 수가 있다.

- 영구적인 본딩 또는 접지는 납땜이나 용접에 의해 접속하고, 임시 접속은 볼트, 압착 접지클램프 또는 기타 특수 클램프를 사용하여 연결할 수 있다. 압착 클램 프는 바탕 금속과의 접촉을 확실히 하기 위해 도막, 녹 또는 표면의 오염물을 제거한 후 설치함

 

② 습도 

- 많은 물질의 표면저항은 주위 습도에 의해 제어가 가능하며, 65 % 이상의 습도 에서 대부분의 물질은 정전기의 축적을 방지하기에 충분한 표면 도전율을 갖는 다. 그러나 습도가 30 % 이하로 떨어지면 양질의 절연체가 되어 전하의 축적이 증가함

- 습도는 물질의 표면 도전율을 증가시키지만, 생성되는 전하는 대지와 연결된 도 전성 경로가 있어야 소멸 됨

- 일부 절연체는 공기로부터 습분을 흡수하지 않으며 높은 습도에서도 그 표면저 항률을 감소시키지 않는다. 이와 같은 절연체의 예로는 플라스틱 파이프 및 용 기, 필름, 오염되지 않은 폴리머 물질, 석유류 표면 등을 들 수 있음

 

③ 전하의 이완과 대전방지 처리

- 물질의 특성에 따라 정전기 전하를 소멸 또는 이완시키는데 일정한 시간이 필요 하다. 대전된 물체 또는 물질을 위험한 지역으로 옮기기 전에는 전하를 이완시킬 수 있는 충분한 시간을 필요로 함

- 전하의 이완은 전하를 이동시키기 위한 접지경로가 있어야만 가능하므로, 대전된 물체 또는 물질이 대지와 전기적으로 분리되어 있을 경우에는 정전기의 위험을 완전히 제거할 수 없음

- 비도전성 물질은 도전제를 첨가하거나 표면에 흡습성 약품(Hygroscopic agents) 을 첨가하여 정전기 전하를 소멸시키기에 충분한 도전성을 갖게 할 수 있음

- 플라스틱이나 고무의 도전율을 높이기 위해 카본블랙을 첨가할 수 있다. 카본블 랙을 함유한 플라스틱 또는 고무제품은 금속물체처럼 접지하기에 충분한 도전성 을 갖는다. 대전방지 첨가제는 전하의 이완을 촉진시키기 위해 유동성 액체나 입 자상의 분체 속에 혼합하여 사용할 수 있음

- 30 % 이하의 습도분위기에서 플라스틱 필름 및 박판은 비도전성이 되어 전하를 축적 시키게 되므로, 낮은 습도에서 이러한 물질을 사용하는 경우에는 주의하여야 함

- 흡습제의 코팅은 대기 습분을 흡수하여 절연체의 표면을 도전성으로 만들 수 있으 나, 이 코팅은 쉽게 벗겨지거나 시간 흐름에 따라 그 효과를 잃을 수 있다. 그러므 로 흡습제 코팅은 정전기 전하의 축적을 일시적으로 감소시키는 경우에 사용함

-  정전기를 쉽게 이완시키도록 개발된 제품으로는 도전성 폴리머, 금속제 필름, 도 전성 물질로 도포된 박판(Laminates) 등이 있음

 

5) 전하의 중화 

공기를 이온화시키는 이온 발생장치(Ionizer)의 효능은 설치된 장소의 주변 환경 및 위치에 의해 많은 영향을 받는다. 이온 발생장치는 정전기의 발생을 억제하는 것이 아니라, 발생된 전하를 중화시키기 위해 반대 극성의 이온을 제공하는 장치입니다.

 

① 자기방전식 제전기(Inductive neutralizer) 

- 자기방전식 제전기는 다음의 요소로 구성되며, 제전침이 대전물체의 정전계 내에 위치하도록 설치됨

   제전침 또는 여러 개의 제전침이 장착된 금속바

   금속실로 싼 금속 튜브 

   도전성 실

   금속 섬유 또는 도전성 섬유로 만든 브러시

- 대지와 연결된 자기방전식 제전기에는 <그림 6.2>와 같이 공기 중의 전하가 유 도되고, 대전된 전하와 유도된 전하와의 전위차가 3 ㎸/㎜ 이상이 되면 공기 중 에서 국부방전을 일으킨다. 이를 코로나 방전이라 하며 이때 이온화 된 반대극성 의 전하가 자유롭게 이동하여 대전된 표면의 전하를 중화시킴

- 자기방전식 제전기에 코로나가 발생하기 위해서는 대전물체와 제전침 사이에 최 소한의 전위차가 있어야 한다. 최소한의 전하가 축적되어 있지 않으면 코로나 방 전이 일어나지 않으며, 이 경우 제전침이 물체 표면에서 약 12 ㎜ 이내에 있다면 대전된 물체에는 수천 볼트의 전위만 남기게 됨

- 자기방전식 제전기는 확실하게 접지되어 있어야 하며, 만약 접지되어 있지 않으 면 장착된 금속바로부터 불꽃이 발생할 수 있다. 

 

② 전압인가식 제전기(Active electric static neutralizer) 

- 전압인가식 제전기는 제전기의 뾰족한 전극에서 코로나가 발생되도록 고전압의 전원공급장치를 사용하는 것으로서, 대전 물체의 전하는 코로나에 의해 발생된 이온화 전하를 끌어당겨 중화된다. 고전압 전원공급장치를 사용하면 코로나 개시 전압 이하에서는 제어할 수 없던 자기방전식 제전기의 문제점이 해결 됨

- 전압인가식 제전기는 고전압을 인가하기 위해 전원공급장치를 사용한다. 교류전 원이 전극에 공급되며, 단락사고가 발생하는 경우 대 전류를 제한하기 위해 전류 제한장치를 설치한다. 그러므로 폭발위험장소에서 사용되는 전압인가식 제전기는 방폭인증 제품이어야 함

 

③ 방사선식 제전기(Active radioactive static neutralizer)

 - 방사선식 제전기는 이온생성을 위해 방사성 물질을 이용하는 것이다. 대전된 전 하는 일반적으로 사용되는 폴로러-210(210Po) 붕괴 시에 생성된 알파입자에 의해 중화되며, 그 성능은 방사성 물질의 붕괴에 따라 저하 됨

- 방사선식 제전기는 원자력 관련법에 부합되게 등록·설치하여야 하며, 성능이 방 사선 붕괴에 따라 감쇠되기 때문에 주기적으로 교체(최소 1년 단위)하여야 함

- 방사선식 제전기는 고전하 밀도를 제어하기 위해 주로 자기방전식 제전기와 함 께 사용된다. 방사선식 제전기는 그 설치비용과 방사선 문제에도 불구하고 점화 위험이 없고, 전기배선도 필요 없으면서 정전기 전하를 최저 수준으로 감소시킬 수 있는 장점이 있음

 

6) 인체의 정전기 관리 

인체는 도전성이므로 대지와 분리되어 있으면 전하를 축적할 수 있으며 이러한 전하 는 신발과 바닥재와의 접촉과 분리 등에 의해 발생된다. 인화성 혼합물이 존재하고 대전된 인체로부터 점화 위험성이 있는 곳에서는 정전기가 축적되는 것을 방지하는 것이 필요하다. 이러한 인체의 전하 축적을 방지하는 대책에는 다음과 같은 것이 있다. 

- 도전성 바닥 및 신발 착용

- 개인용 접지 장치

- 대전방지 또는 도전성 의류

- 장갑

- 청소용 천 

 

① 도전성 바닥 및 신발 

- 도전성 또는 대전방지 바닥은 인체에 대전된 정전기의 소멸에 큰 효과가 있다. 바닥 재료는 고체 또는 코팅제품일 수 있으며, 작은 면적이면 접지된 금속판으로 설치할 수 있다. 바닥의 접지저항은 108 Ω 이하여야 하며, 오물·왁스 및 기타 고 저항 물질의 축적으로 인해 바닥의 도전율이 저하될 수 있으므로 주의한다 

- 도전성 바닥과 함께 사용되는 대전방지용 신발은 인체의 정전기를 소멸시킨다. 대 전방지용 신발과 바닥을 통한 접지저항은 106～109 Ω이어야 하며, 아주 낮은 최 소점화에너지를 가진 물질을 취급하는 장소에서의 저항은 106 Ω 이하여야한다.

- 신발의 저항은 신발의 오물축적 및 접촉면적의 감소에 따라 증가하며, 신발의 도 전율은 기능을 유지하기 위해 주기적으로 측정한다. 

- 도전성 신발은 신발과 바닥을 통한 접지저항이 106 Ω 이하가 되도록 제작하고, 폭발성 물질이나 낮은 점화에너지의 물질을 취급하는 곳에서 사용된다. 도전성 신발은 상용전원에 의해 감전의 위험이 있는 곳에서는 사용하지 않는다.

 

② 개인용 접지장치

- 대전방지용 신발만으로는 충분한 정전기 제어를 할 수 없는 곳에서는 보조접지 장치, 즉 손목띠, 신발 접지기 또는 도전성 덧신을 사용한다. 이때에는 도전성의 증가로 인해 감전위험이 증가하지 않도록 선정한다. 개인용 접지장치는 피부에서 접지까지의 저항이 약 108 Ω 이하가 되도록 하되, 접지장치를 통한 감전을 방지 하기 위하여 저항의 최소값은 106 Ω 이상이 된다. 무릎을 꿇는 등 신발 바닥과 바닥면이 접촉하지 않을 경우에는 접지효과가 없으므로 유의한다. 

- 가장 간단한 접지장치는 감전방지를 위해 약 106 Ω의 저항이 내장된 접지 팔찌 이다. 이 형식의 손목 띠는 정전기의 발생이 많은 환기용 후드 앞에서 작업하는 작업자 및 이동이 제한되는 장소에서 작업하는 작업자가 주로 사용하며, 비상 탈 출이 필요한 곳에서는 분리되는 손목 띠를 사용한다. (3) 접지의 연속성을 확보하기 위해 제작사가 지정한 한계치가 항상 유지되도록 점 검한다. 

 

③ 대전방지 또는 도전성 의류 

- 인조 섬유로 만든 속옷에서 정전기가 발생되더라도 위험을 야기한다는 결정적인 증거는 없다. 그러나 화약 제조설비 등의 장소에서는 인조섬유로 만든 작업복벗는 것은 매우 위험하다. 이와 같은 장소에서 착용하는 작업복은 대전방지 기능 을 갖도록 한다. 

- 액체산소 충전공정 등 산소과잉의 대기에서는 냉각된 산소가 작업복에 스며들 수 있으며, 이때 작업복은 보다 더 인화성으로 되어 인체에 축적된 정전기가 일 시에 방전될 경우 점화될 수 있다.

 

④ 장갑 장갑은 대전방지 제품이거나 도전성을 가져야 하며, 장갑은 신발과 함께 정기적으로 도전성을 시험하도록 한다. 

 

⑤ 청소용 천 청소용 천 및 걸레에 사용되는 인조섬유는 유기용제의 증기를 점화시킬 수 있는 충 분한 정전기 방전을 일으키므로, 인화점 이상의 온도에서 인화성 액체와 청소용 인조 섬유를 함께 사용하면 화재 위험이 있다. 전하의 발생은 천으로 닦는 세기와 속도에 따라 증가되고, 청소되어지는 물질이 비도전성이면 위험할 정도의 전하가 축적된다. 인화성 용제로 청소하거나 닦을 때에는 대전방지 성분으로 된 면 또는 섬유를 사용 하여야 하며, 가능하다면 도전성 유기용제의 사용을 권장한다. 

 

⑥ 정비 및 시험 

정전기 제어를 위한 모든 관리기준 및 설비는 정기적으로 정비되고 그 유효성을 입 증하도록 한다. 

 

⑦ 전격 및 재해

정전기 전격은 불쾌감을 유발하며 심한 경우 부상을 유발할 수 있다. 방전 그 자체 는 인체에 큰 위험을 주지 않으나, 추락이나 기계 협착 등으로 이어지는 결과를 일으 킬 수 있다. 만일 전하의 축적을 막을 수 없고 인화성 가스 또는 증기를 제거할 수 없다면, 금속 부분과의 접촉을 없애는 방법을 고려한다. 이러한 방법으로 비금속 난간, 절연된 문손잡이와 비도전성으로 된 차폐물 등을 활용할 수 있다