정전기 대전방지

왜 배우는가: 정전기는 석유화학·도장·반도체 등 인화성 물질을 다루는 현장에서 화재·폭발의 점화원이 되고, 전자부품 손상과 인체 충격의 원인이 된다. 기술사 시험에서는 발생 원리, 방지 대책, 접지·본딩 기준을 묻는 문항이 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제111회 2교시 2번, 제108회 1교시 9번, 제108회 4교시 3번, 제102회 3교시 3번, 제87회 1교시 8번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

정전기 대전방지는 물체 표면에 전하가 축적되어 방전 에너지가 점화 한계를 넘는 것을 막기 위해 전하의 발생을 억제하고 축적된 전하를 안전하게 누설·중화시키는 기술이다.

정전기 대전방지는 전하의 발생 억제와 축적 전하의 안전한 누설로 정전기 방전에 의한 화재·폭발·감전을 막는 조치이다.

• 정전기 대전, 축적 전하, 방전 에너지, 접지, 본딩, 제전, 상대습도, 도전성 재료

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 두 물질이 닿았다 떨어질 때 전자가 한쪽으로 옮겨 가서 물체가 전기를 띠게 되는 현상이 정전기이다. 전기가 흘러갈 길이 없으면 그 전하는 물체에 쌓인다.

정식 정의는 다음과 같다. 정전기는 마찰, 접촉·분리, 유도 등으로 물체 표면이나 내부에 생긴 전하가 이동하지 않고 머무르는 상태를 말한다. 정전기 대전은 물체가 이 전하를 띠게 된 상태이고, 대전방지는 이 상태를 막는 조치 전체를 가리킨다.

접촉 대전은 서로 다른 두 물질이 접촉하는 순간 전자가 이동하는 현상이다. 마찰 대전은 접촉이 마찰로 반복되어 전하 분리가 커지는 현상이다. 유도 대전은 가까이 있는 외부 전하의 영향으로 도체 내부 전하가 재배열되는 현상이다. 마찰 전기는 정전기의 한 형태이며, 번개도 같은 원리로 구름에 쌓인 전하가 방전하는 현상이다.

도체는 전하가 쉽게 이동하여 접지를 통해 바로 누설될 수 있는 물질이다. 부도체는 전하가 이동하지 못해 표면에 쌓이기 쉬운 물질이다. 대전 방지에서는 이 구분이 접지 방식을 결정한다.

방전 에너지는 축적된 전하가 한꺼번에 방출될 때 나오는 에너지로, 가연성 혼합기의 최소 점화에너지와 비교하여 위험도를 판단한다. 인화성 가스의 최소 점화에너지는 매우 작아 작은 불꽃으로도 점화될 수 있다.

3. 등장 배경과 필요성

산업이 석유화학, 도장, 인쇄, 반도체처럼 인화성 액체·분체·가스를 다루는 방향으로 커지면서 정전기 재해가 늘었다. 유체를 고속으로 이송하거나 절연성 필름을 빠르게 감을 때 전하가 빠르게 쌓인다.

특히 건조한 겨울철처럼 상대습도가 낮으면 표면 저항이 커져 전하가 누설되지 않는다. 이 때문에 상대습도 관리와 접지 조치가 함께 필요하다.

또 반도체와 전자부품 분야에서는 작은 정전기 방전도 소자를 손상시킨다. 그래서 인화성 위험과 전자 손상이라는 두 관점에서 대전방지를 다룬다.

정전기 재해는 크게 세 가지다. 첫째, 화재·폭발이다. 둘째, 인체 전격이다. 셋째, 제품 불량과 설비 오작동이다. 법적으로는 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제325조가 인화성 물질을 취급하는 설비에 접지, 도전성 재료, 제전장치 등의 조치를 요구한다.