개념 한 쪽
전기설비의 결함과 사용상 부주의는 과부하와 국부 가열을 유발하여 전기화재로 이어질 수 있다. 정전기 발생 양상과 절연물의 열화, 반단선에 의한 국부 저항 증가는 화재 감식에서 원인 규명에 중요한 단서가 된다. 감식 시에는 통전 입증을 위해 발화지점에서 전원 측으로 역추적하는 절차를 따른다.
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출제기준 단원 「과부하」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정전기 방지 대책 판별 | 1 | 정전기 발생 억제 수단과 유속의 관계를 가림 |
| 절연물 열화 명칭 판정 | 1 | 절연물이 탄화되어 도전성으로 변하는 현상의 명칭을 묻음 |
| 대전 메커니즘 구분 | 1 | 밀착물 분리·분출·유도 등 대전 유형을 상황과 매칭함 |
과부하는 전선이나 설비가 설계 전류를 초과하여 운전될 때 발생하는 상태로, 전선 온도가 상승하여 절연체가 손상되거나 연속적인 발열로 인해 화재를 유발할 수 있다는 개념이다. 과부하 상태는 전기설비의 사고 예방법에 어긋나는 운전으로 보고 차단이나 설계 보강으로 예방해야 한다는 점이 중요하다.
정전기 대전 현상은 마찰, 분출, 박리, 유도 등 발생 원리에 따라 명칭이 구분된다. 서로 밀착된 물체가 분리될 때 발생하는 정전기는 박리대전으로, 유체가 좁은 개구를 통해 분출할 때 발생하는 것은 분출대전으로 정의한다. 정전기가 축적되면 방전되어 화재에 이르는 위험이 있으므로 접지, 습도 유지, 도전성 첨가, 유속 저지 등의 방지대책을 강구해야 한다.
절연물의 열화 중 하나인 흑연화는 절연물이 소규모 방전이나 고온 스파크에 의해 탄화되어 도전성 물질로 변화하는 현상으로, 이 경우 절연성이 상실되어 전류 누설이나 단락을 초래할 수 있다. 반단선은 전선의 일부 단면적 감소로 인해 국부 저항이 증가하여 국소적 과열이 발생하는 상태로, 완전 단선과 구분되어 과열에 따른 발화 원인이 된다.
전기화재 감식에서 통전의 입증은 발화지점으로 판단되는 부하 측에서 출발하여 전원 측으로 역추적하는 것이 논리적이다. 화재로 인해 손상된 회로를 역순으로 조사하면 전류 흐름의 흔적과 과전류에 의한 용단·용융·합선 흔적을 근거로 통전 여부를 확인할 수 있다.
정전에너지와 정전용량을 이용한 전압 계산 문제는 전기에너지 관계식을 직접 변형하여 푼다. 정전에너지 W와 정전용량 C가 주어졌을 때 전압 V는 W = 1/2 CV²에서 V = √(2W/C)로 정리하여 계산한다. 예로 정전용량이 40μF이고 정전에너지가 80J이면 μF를 F로 변환한 뒤 V = √(2×80 / 40×10⁻⁶) = 2000V를 얻는다.
정전기 방지 대책을 묻는 유형에서는 접지·습도 증가·도전성 첨가·유속 저지가 옳은 대책이고 빠른 유속은 오히려 정전기 발생을 촉진하므로 틀린 설명으로 판단한다. 감식 증거 판별 문제에서는 퓨즈 용단·합선 흔적·단자 용융이 전기적 통전의 직접적 흔적이며, 전체적인 탄화는 열흔적이어서 전기 통전의 직접 증거로 보기 어렵다고 설명한다.
정전기를 방지하기 위한 대책으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 정전기 발생을 억제하기 위한 대책 중에서 적절하지 않은 것을 찾는 것이다. 정전기 제거 방법으로는 접지를 통해 전하를 흘려보내기, 공기 습도를 높여 표면 누설을 촉진하기, 비전도성 재료에 도전성 첨가제를 넣어 표면 저항을 낮추는 방법 등이 있다.
정전기 방전을 막으려면 접지, 습도 유지, 도전성 첨가, 유속 저지가 필요하며 빠른 유속은 정전기 발생을 촉진한다.
절연물이 소규모 방전 또는 고온의 불꽃에 의해 탄화되어 도전성 물질로 되는 것은?
정답 ② · 문제는 절연물이 소규모 방전이나 고온 불꽃으로 탄화되어 전도성을 띠게 되는 현상의 명칭을 묻고 있다. 절연체가 탄화되어 흑연과 유사한 도전성 상태가 되는 현상은 흑연화라고 하며 이는 절연체의 열화로 인해 발생한다.
절연물이 고온이나 스파크에 의해 탄화되어 전기가 통하는 흑연 상태로 변하는 현상을 흑연화라고 한다.
서로 밀착되어 있는 물체가 떨어지거나 벗겨져 떨어질 때 전하분리가 일어나 정전기가 발생하는 현상은?
정답 ① · 문항은 서로 밀착된 물체가 분리될 때 발생하는 전하 분리 현상의 명칭을 묻고 있다. 두 표면이 붙어 있다가 떨어질 때 표면 전하가 분리되어 정전기가 발생하는 현상은 박리대전이라고 하며, 이는 접착제 떼기나 필름 벗김 등에서 흔히 발생한다.
서로 밀착된 물체가 분리될 때 표면의 전하 불균형으로 정전기가 발생하는 현상을 박리대전이라고 한다.
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