인체통과전류 안전한계

정의

인체통과전류 안전한계는 인체에 흐르는 전류가 장해를 일으키지 않도록 정한 허용 전류의 한계값이다.

사람 몸이 견딜 수 있는 전류의 한도를 정해 둔 기준이다.

이 한계를 넘으면 감전 사고가 위험해진다.

단계별 인체 반응

위험은 전류 크기에 따라 단계로 나뉜다. 단계별 기준을 표로 보자.

최소 감지전류는 60Hz, 성인 남자 기준 약 1mA 수준이다.

고통 한계전류는 약 7~8mA이고, 심실세동전류는 치명적인 전류다.

심실세동 전류는 사람에게 직접 시험할 수 없어 식으로 추정한다.

Dalziel 식

심실세동을 일으키는 전류는 Dalziel 식으로 추정한다.

I는 심실세동 전류, T는 통전시간이다. 1,000명 중 약 5명이 세동을 일으키는 값이다.

분모에 시간이 있으므로 통전시간이 길어질수록 허용 전류는 작아진다.

그래서 안전 한계는 전류 크기와 차단 시간을 함께 본다.

계산 예제

이번에는 인체저항 500Ω, 통전시간 1초인 경우를 계산해 보자.

먼저 T가 1초이므로 심실세동 전류는 165mA다.

다음으로 위험 에너지 W를 I의 제곱, R, T의 곱으로 구한다.

계산하면 약 13.6J이다. 아주 작은 에너지지만 심장에는 치명적일 수 있다.

누전차단기 기준

감전 보호의 설계 수치는 누전차단기 기준으로 정해진다.

인체 보호용 누전차단기는 정격감도전류 30mA 이하, 동작시간 0.03초 이내가 기준이다.

이 조합은 Dalziel 식으로 봤을 때 위험 에너지를 한계 이하로 낮춘다.

습윤 장소에서는 피부저항이 건조 시의 약 1/12이므로 더 보수적으로 잡는다.

정리

앞 문제의 정답은 작아진다이다. 통전시간이 길수록 허용 전류가 줄어든다.

정리하면 심실세동 전류는 165/√T mA이고, 1초일 때 위험 에너지는 약 13.6J이다.

안전 한계는 전류 크기와 통전시간을 함께 보고, 차단 시간을 줄여 지킨다.