방폭기기 표시 및 등급

왜 배우는가: 전기설비는 점화원이 될 수 있어 가연성 가스·증기·분진이 있는 장소에서는 기기 선택을 잘못하면 폭발로 이어진다. 명판 기호를 읽어 설치 장소와 기기의 적합성을 판단하는 능력은 실무 점검과 시험에서 모두 기본으로 묻는다. 1교시 용어 문제로 자주 출제되는 이유다.

출제 이력: 제116회 1교시 11번, 제102회 3교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

방폭기기 표시는 기기의 방폭구조, 가스그룹, 온도등급을 명판 기호로 나타낸 것이다.

• Ex 표시: 방폭기기임을 나타내는 기호
• 방폭구조 기호: 증가안전(e), 내압(d), 본질안전(ia·ib) 등 폭발을 막는 보호 방식
• 가스그룹(Gas Group): IIA·IIB·IIC로 나누는 폭발성 가스의 분류
• 온도등급(Temperature Class): T1~T6, 기기 표면 최고온도의 상한
• 기기 범주(Equipment Category): 사용 가능한 존(Zone)을 정하는 1·2·3 구분
• EPL(Equipment Protection Level): Ga·Gb·Gc 등 기기가 갖는 보호 수준
• IP 등급: 외함이 고형물과 물의 침입을 막는 정도

2. 개념 풀이

방폭기기 표시는 명판에 적힌 기호의 순서를 읽는 일이다. 쉽게 말하면 이 기기를 어느 장소에, 어떤 가스에, 어느 온도까지 쓸 수 있는지를 적은 약속이다. 정식으로는 KS C IEC 60079 시리즈에서 정한 표시 방식에 따라 방폭 적합성을 나타내는 기호의 집합을 말한다.

예로 "Ex e IIC T6"를 항목별로 풀면 다음과 같다.

• Ex: 이 기기가 방폭기기임을 알리는 기호다. 뒤에 방폭구조 기호가 이어진다.
• e: 증가안전방폭구조(Increased Safety)다. 정상 운전 중 아크나 불꽃, 과열이 생기지 않도록 절연·간격·온도 여유를 크게 설계한다.
• IIC: 가스그룹이다. 수소·아세틸렌처럼 최소점화에너지가 매우 작은 가스까지 포함하는 가장 엄격한 그룹이다. 그룹 IIA는 프로판 계열, IIB는 에틸렌 계열에 해당한다. 그룹 번호가 높을수록 요구 조건이 엄격하다.
• T6: 온도등급이다. 기기 표면의 최고온도가 T6 등급의 상한 이하여야 한다는 뜻이다.

온도등급의 기준은 가스의 발화온도다. 기기 표면온도가 가스 발화온도보다 낮아야 주변 가스에 불이 붙지 않는다. 온도등급은 T1(450℃ 이하)부터 T6까지 나뉘며, 숫자가 커질수록 허용 표면온도가 낮아진다.

기기 범주는 사용할 수 있는 장소를 정한다. 1종 기기는 0존, 1존, 2존에서 쓸 수 있고, 2종 기기는 1존과 2존에서, 3종 기기는 2존에서만 쓸 수 있다. 여기서 존은 가연성 물질이 존재하는 빈도와 지속시간에 따라 나눈 폭발위험장소의 구분이다. 명판에는 Equipment Protection Level로 Ga(0존용), Gb(1존용), Gc(2존용)가 함께 표시되기도 한다.

IP 등급은 방폭과 별개로 외함의 보호 수준을 나타낸다. IP 기호 뒤에 두 개의 숫자를 붙이며, 첫째 숫자는 고형물, 둘째 숫자는 물에 대한 보호 정도다. 방폭기기 명판에서는 방폭 표시와 IP 표시를 함께 읽어야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

전기기기는 스위치 개폐, 접점 불꽃, 권선 과열 같은 점화원을 내재한다. 가연성 가스나 증기, 분진이 공기와 적정 농도로 섞인 곳에서 이 점화원이 작동하면 폭발이 일어난다. 이 위험을 막으려고 기기 자체를 폭발을 억제하도록 만드는 방폭구조가 발전했다.

방폭구조가 여러 가지로 나뉘면서 기기마다 어떤 장소와 가스에 쓸 수 있는지를 표시할 필요가 생겼다. 명판의 기호는 설계자, 제조자, 설치자, 점검자가 같은 기준으로 판단하도록 하는 공통 언어다. 잘못된 기기를 설치하면 평소에는 문제없이 작동해도 가스가 유입될 때 폭발 사고로 이어진다.

국내에서는 산업안전보건법령이 폭발위험장소의 설정과 관리를 규정한다. 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조는 폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리를 정한다. 이 규칙에 따라 사업장은 폭발위험장소를 구분하고, 그 장소에 맞는 방폭전기기계·기구를 선정해야 한다. 폭발위험지역 구분은 KS C IEC 60079-10-1에 따른다.

방폭 기준은 IEC 60079 시리즈 국제표준을 KS C IEC로 받아들여 쓰고 있다. 국제적으로는 IECEx 인증 체계가 장비의 제조와 설치, 수리 분야까지 같은 기준으로 적합성을 확인하는 틀을 제공한다. 따라서 명판 표시는 국내 현장과 해외 제품을 연결하는 공통 기준이 된다.

정리하면, 명판 표시는 점화원을 가진 기기를 위험한 장소에 안전하게 배치하기 위한 최소한의 정보다. 이 정보를 정확히 읽지 못하면 기기 선정과 점검 단계에서 판단 오류가 생긴다. 그래서 1교시 용어 문제는 기호의 의미를 항목별로 풀어 쓰는 형태로 자주 나온다.

4. 구성요소·원리·절차

명판의 Ex 표시는 방폭기기임을 알리는 표지이고, 뒤에 붙는 기호는 방폭구조, 가스군, 온도등급을 차례로 나타낸다. 각 기호는 점화원을 막는 방법, 대상 가스의 점화 민감도, 기기의 최고표면온도를 따로 설명한다. 따라서 명판 한 줄을 요소별로 나누어 읽어야 설치 장소와의 적합 여부를 판단할 수 있다.

위 표는 Ex e IIC T6 명판을 요소별로 푼 것이다. 방폭구조 기호 e는 정상 운전 중에도 아크·불꽃·과열이 생기지 않도록 단자와 권선에 전기적·기계적 여유를 두는 구조를 뜻한다. 가스군 IIC는 점화에너지가 작은 가스를 대상으로 하므로 IIA, IIB보다 엄격한 구조가 요구된다.

온도등급은 기기 표면이 가스의 발화온도보다 낮아야 한다는 조건이다. 온도등급 T6은 최고표면온도가 T6 등급의 상한 이하라는 뜻이며, 발화온도가 그 상한보다 높은 가스에만 쓸 수 있다. 온도등급이 숫자가 커질수록 허용 표면온도가 낮아지므로 T6이 가장 엄격하다.

$T_{s,max} \le T_{ig}$

여기서 T_{s,max}는 기기 최고표면온도(℃), T_{ig}는 대상 가스의 발화온도(℃)다. 실제 판정은 여유를 두고 온도등급 상한 이하로 정한다.

IP 표시는 방폭구조와 별개로 외함의 고체 침입과 물의 침입에 대한 보호 정도를 나타낸다. 첫째 자리는 고체 이물질, 둘째 자리는 물에 대한 등급이다. 방폭기기에서는 분진이 많은 장소에 IP6X 등급이 함께 요구되는 경우가 많다.

선정 절차는 다음과 같다.

• 위험장소를 가스 분위기 기준으로 구분하여 존 0, 존 1, 존 2를 정한다.
• 구분된 존에 맞는 기기 범주 또는 기기 보호수준(EPL)을 고른다.
• 대상 가스의 가스군과 발화온도를 확인하여 가스군과 온도등급을 정한다.
• 설치 조건에 맞는 방폭구조(e, d, ia 등)를 고른다.
• 명판의 표시를 설계 조건과 대조하고 설치 후 상태를 점검한다.

존과 EPL의 대응은 존 0에 Ga, 존 1에 Gb, 존 2에 Gc가 쓰인다. 기기 범주는 1류가 존 0·1·2, 2류가 존 1·2, 3류가 존 2에 쓰인다. 기기 쪽 보호수준이 장소의 위험도보다 높아야 하며, 낮은 기기를 높은 위험 장소에 설치하면 안 된다.

5. 관련 법령·기준·표준

방폭기기 선정의 법적 근거는 「산업안전보건법」 하위 규칙인 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조다. 이 조문은 인화성 가스나 증기, 분진이 있는 폭발위험이 있는 장소의 설정과 관리를 규정한다. 장소를 설정한 뒤에는 그 장소에 맞는 방폭전기기계기구를 설치해야 한다.

기술 기준은 KS C IEC 60079 시리즈가 중심이다. KS C IEC 60079-0은 방폭기기의 일반 요구사항과 명판 표시를 정한다. KS C IEC 60079-10-1은 가스 분위기 장소의 구분 기준이다. 방폭구조별로는 내압방폭(d), 증가안전방폭(e), 본질안전방폭(i) 등이 각각 별도 파트로 규정되어 있다. 용기의 보호등급은 KS C IEC 60529에 따라 IP 기호 뒤에 수치로 표시한다.

방호장치 안전인증 고시 제7장 방폭구조 규정의 정의 조항에는 연속사용온도(COT)와 용기의 보호등급 IP가 정의되어 있다. 연속사용온도는 기기를 예상수명 동안 사용할 때 재료의 안정성과 무결성을 보증하는 최고온도다. 이 정의는 온도등급 판정과 같은 맥락으로 읽는다.