정전기 발생 원인 및 대책

정전기의 정의

정전기는 물체 표면에 전하가 쌓여 정지한 전기다.

대전된 전하가 방전되면 화재, 감전, 전자기기 장해를 일으킨다.

대전의 기본 형태

대전은 발생 형태에 따라 접촉, 마찰, 박리 대전으로 나뉜다.

건축물 안에서는 마찰 대전과 접촉·박리 대전이 반복적으로 생긴다.

대전체가 가까이 오면 정전 유도로 도체에 반대 극성 전하가 나타난다. 이는 그 자체로 대전은 아니지만 방전 경로를 만든다.

축적과 방전

정전기는 발생, 축적, 방전의 세 단계로 진행된다.

절연 저항이 커서 전하가 빠지지 않으면 전위가 올라가고, 임계값을 넘으면 방전한다.

방전 에너지가 가연물의 최소 착화에너지보다 크면 화재나 폭발로 이어진다.

방전 에너지 식

방전 에너지는 W = 1/2 CV²로 나타낸다.

W는 방전 에너지, C는 정전용량, V는 대전 전압이다.

정전용량과 전압이 클수록 방전 에너지가 커진다.

계산과 정답

정답은 5 mJ다. 값을 차례로 대입해 확인해 보자.

대입하면 5×10⁻³ J, 즉 5 mJ이다.

이는 가상의 예이며, 5 mJ은 가연성 분진의 최소 착화에너지 10 mJ 범위에 근접한다.

대책과 정리

정전기 대책은 접지, 습도 조절, 대전 방지제를 함께 쓰는 것이 일반적이다.

접지는 도체에, 습도와 대전 방지제는 절연체 표면에 주로 작용한다.

발생 원인과 장해를 짝지어 설계 단계부터 종합 관리하는 것이 핵심이다.