정전기 화재폭발

정의와 핵심 키워드

정전기 화재폭발은 방전 불꽃이 인화성 가스·증기·분진을 점화하는 화재·폭발이다.

핵심 키워드는 정전기 방전, 최소 점화에너지, 인화성 혼합기, 접지, 결합, 제전이다.

1교시 용어와 3·4교시 논술에서 반복 출제되는 주제다.

성립 조건

정전기 화재폭발이 성립하려면 전하 발생·축적, 방전, 에너지 초과, 인화성 분위기가 함께 있어야 한다.

전하가 쌓여 방전이 일어나고, 방전 에너지가 최소 점화에너지를 넘으면 점화된다.

여기에 연소범위 안의 인화성 혼합기가 더해지면 화재·폭발이 성립한다.

네 조건 중 하나만 끊어도 사고는 막을 수 있다.

방전 에너지 계산

방전 에너지는 정전용량과 전압의 제곱에 비례하며, E = 1/2 C V² 로 구한다.

정전용량 100pF, 대전 전압 10kV이면 방전 에너지는 5mJ이다.

접지로 전압이 1kV까지 낮아지면 에너지는 0.05mJ이 되어 가연성 증기의 최소 점화에너지보다 작아진다.

전압이 10배 낮아지면 에너지는 100배 낮아지므로 E ∝ V² 관계와 일치한다.

방전 형태와 위험도

방전 형태는 코로나 방전, 브러시 방전, 스파크(불꽃) 방전으로 나뉜다.

코로나 방전은 에너지가 낮고 넓게 퍼져 점화 위험이 낮음에서 중간 정도다.

스파크 방전은 두 도체 사이의 절연 파괴로 생기며 에너지가 집중되어 가장 위험하다.

정답은 스파크 방전이다. 가연성 증기나 분진이 있으면 방전 에너지가 MIE를 넘는지로 판단한다.

예방 대책

대책은 가연물 측과 점화원 측으로 나누어 생각하면 정리된다.

가연물 측은 증기·가스·분진 농도를 연소범위 밖으로 낮추고 환기한다.

점화원 측은 접지·본딩, 도전성 재료, 가습, 유속 제한으로 전하 축적을 막는다.

이미 대전된 전하는 제전장치의 이온으로 중화한다.

접지만으로는 비도전성 액체의 전하가 빠지지 않으므로 유속 제한과 제전장치를 함께 쓴다.

인체 대책과 정리

앞 문제 정답은 비도전성 액체다. 접지만으로는 전하가 빠지지 않는다.

인체 대전은 제325조 제2항의 대전방지 안전화, 제전복, 제전용구, 도전성 바닥으로 막는다.

정리하면 조건 하나만 끊어도 된다. 접지·본딩, 유속 제한, 제전장치, 환기를 함께 쓴다.

접지 상태는 점검과 기록으로 항상 유지한다. 기준은 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조다.