전기
정전기가 발생되는 이유
정전기는 두 물체 간 전하의 이동 또는 재분배를 통해 발생한다. 접촉대전, 마찰대전, 박리대전의 세 가지 메커니즘이 있다. 공기 중의 수분이 전하의 이동을 방해하기 때문에 가을이나 겨울처럼 건조한 환경에서 정전기가 잘 발생한다.
접촉대전 : 두 물체가 접촉하면 한물체의 전자가 다른 물체로 이동한다. 전자를 받은 물체는 양전하를 띄게되고 전자를 준 물체는 음전하를 띄게 된다.
마찰대전 : 두 물체가 서로 마찰하면서 한 물체의 전자가 다른 물체로 이동한다. 이로인해 분리된 물체 간의 전하 불균형이 발생하게 된다.
박리대전 : 두 물체가 접촉후 분리 시에 전자가 한 물체에서 다른 물체로 이동하게 된다. 이때도 분리된 물체 간의 전하 불균형이 발생하게 된다.
1. 접지 및 본딩을 통한 대전 방지
1) 접지 (Grounding)
접지는 전기적으로 도체와 대지를 연결하여 등전위하는 방법으로 정전기 축적을 방지한다.
전기기기의 의상 전류가 대지로 곧바로 흐르게 하여 전기적 충격을 방지하여 장비와 사람을 보호하는 역할을 한다.
2) 본딩(Bonding)
본딩은 두개 이상의 도체를 전기적으로 연결하는 것을 말한다. 본딩은 소스로 돌아오는 낮은 임피던스 경로를 생성하는데 도움이 되며, 큰 전류가 흐르게 되어 차단기가 트립된다. 본딩을 하면 차단기가 작동하여 고장을 멈출수 있다.
2. 부도체의 대전 방지
부도체는 전도되지 않는 물체로 전기를 차단하는 역할을 한다. 전기가 흐르지 않는 재료기 때문에 대전 방지 효과를 얻을 수 있다.
1) 대전방지제 사용
유체나 분체등에 대전방지제를 첨가하거나 표면에 정전기 발생을 억제하고 정전기를 중화시켜 제거할 수 있다.
2) 대전방지용품 사용
대전 방지 처리된 대전방지용품을 사용하면 대전을 방지할 수 있다.
3) 유속의 저하 및 정차시간 확보
정전기가 발생되는 배관에는 유속을 제한하거나 정차시간을 길게 하여 대전을 방지할 수 있다. 부도체가 배관을 통과할 때 발생하는 마찰로 인한 정전기 발생을 줄이는데 도움이 된다.
4) 가습
습도를 60% 이상 유지하여 정전기 발생을 줄일 수 있다. 부도체의 표면에서 물 분자가 전하를 운반하기에 정전기가 쌓이는 것을 방지하는데 도움이 된다.
3. 제전 기를 활용한 방법
제전기를 활용한 정전기 방지 방법은 양극, 음극 중 어느 한 극이 된 물체에 반대 극성의 전하를 보충함으로써 물체를 전기적으로 중화시키는 방법이다.
이 방법은 정전기가 축적된 물체의 표면에 반대 전하를 분사하여 정전기를 중화시키는 원리를 이용한다. 이렇게 하면 정전기에 의한 문제를 방지하거나 최소화할 수 있다. 제전 기는특히 정전기가 인체나 민감한 전자 장비에 해를 끼칠 수 있는 환경에서 매우 유용하다. 이러한 환경에는 전자 제품 제조 공장, 병원, 연구소 등이 포함될 수 있다.
제전기의 작동원리는 다음과 같다.
1) 정전하 발생에 따른 대전 발생
전기가 통하지 않는 물체로 이루어진 제품이 생산공정 중에 발생하는 마찰, 박리등으로 인해 정전하 축적된다.
2) 강제 이온 발생 및 전달
방전침에 고전압을 인가하면 침의 첨단에 강한 전계가 형성되며 이 전계의 강도가 공기의 절연파괴 강도 이상이 되면, 공기를 이온으로 전리시키게 된다.
3) 이온의 전달 및 중화
발생된 이온은 중력, 풍력 인력 등의 힘으로 대전된 물체로 이동되며, 정전하와 반대되는 극성의 이온이 정전하와 결합하여 중화시킨다.
4. 대지와 직접 접지
대지와 직접 접지하는 방법은 전기적인 안전을 확보하기 위한 방법 중 하나다.
이 방법은 보호하고자 하는 구조물(기계기구, 철구조물 등)을 접지선을 이용하여 대지와 연결시키는 것인데, 이때 주의할 점은 접지선과 대지와 연결시의 접촉저항의 규격이다. 이 접촉저항(접지저항)은 KS규격에 의해 규정되어 있으며, 이 저항치를 측정하는 것이 접지저항측정이다.
대지와 직접 접지하는 방법은 전기설비에 발생할 수 있는 감전이나 화재를 방지하고, 전기, 전자, 통신기기 설비 상호간에 안전한 동작을 확보하기 위한 수단이 된다. 이 방법은 유럽에서는 Earthing, 북미에서는 Grounding이라고 한다.
글 1번 항목의 접지가 바로 이 방법이다.
5. 인체 대전 방지
1) 대전방지용 안전화 (정전화) 착용
보통 구두의 바닥저항이 10^12Ω으로 인체가 대전되므로, 대전된 정전기를 대지로 흘려주기 위하여 정전화는 바닥저항을 10^8 ~ 10^5Ω정도로 하여 인체에 대전된 정전기를 정전화를 통하여 대지로 흘려보내준다
2) 리스트랩 착용
인체의 정전기를 제거하기 위해서는 리스트 랩을 손목에 장착하는 등 인체를 어스로 연결하는 것이 효과적이다. 어스에 접속하면 인체에 있는 정전기가 지면으로 방전되어 없어진다.
3. 정전작업복 착용
정전작업복은 정전기 방지를 위해 착용하는 작업복으로 카본화이버, 미세 금속 화이버를 함유시켜 도전율을 높여 전기를 갖고 있지 못하게 하는 원리로 제작된다. 이렇게 만들어 만들어진 제전복을 착용하면 인체에 축적된 정전기를 방지하고 관련된 화재나 폭발 위험을 줄일 수 있다.