산업안전기사 방전의 형태 및 영향 — 코로나 방전과 오존 생성, 대전 에너지 W=½CV² 계산, 정전기 방전 재해 조건, 인체 전격 발생한계 3kV

정전기 방전은 형태로 갈라진다. 코로나 방전, 아크 방전, 불꽃 방전, 스트리머, 연면 방전, 진공 방전 등이 실제로 쓰이는 이름이고, 적외선 방전이라는 용어는 존재하지 않으므로 종류에서 가려 낸다. 코로나 방전이 일어나면 방전 에너지가 공기 중의 산소를 활성화해 오존이 만들어진다. 같은 오존 생성은 스파크 방전, 곧 불꽃 방전에서도 나오는 문구이다.

방전 에너지는 정전용량과 대전 전압으로 구한다. 에너지는 정전용량에 전압의 제곱을 곱한 값의 절반이다. 인체의 정전용량이 120pF이고 3000V로 대전되었다면 에너지는 0.54mJ이다. 거꾸로 착화에너지가 정해져 있으면 폭발로 이어지는 정전용량을 역산한다. 마찰로 3000V가 생긴 폭발성 위험 장소에서 착화에너지가 0.25mJ라면, 정전용량은 에너지 두 배를 전압의 제곱으로 나눈 값인 약 56pF이고, 이보다 크면 방전 에너지가 착화에너지를 넘어 폭발로 이어진다.

정전기 방전이 재해로 이어지려면 조건이 갖춰져야 한다. 전하가 충분히 축적되어 있고, 전계의 세기가 킬로볼트 매 밀리미터, 곧 메가볼트 매 미터급에 이르며, 방전 에너지가 물질의 최소 착화에너지 이상이어야 한다. 이 조건들의 단위를 바꿔 쓴 보기가 함정으로 나온다.

인체가 대전했을 때 방전 전격을 느끼는 발생한계 전위는 약 3.0kV이다. 겨울철에 활동이 격해지면 인체 대전 전위가 이보다 훨씬 위로 올라가고, 인체의 평균 정전용량을 200pF로 보면 대전 에너지는 10mJ 정도로 탄화수소류의 최소 착화에너지보다 훨씬 커 점화원이 될 수 있다. 그래서 인화성 도료나 가연성 분진을 취급하는 설비에는 대전 전하를 땅으로 누설시켜 정전기 스파크 착화를 막는 접지를 한다.

두 전하 사이에 작용하는 정전력은 쿨롱의 법칙으로 구한다. 1C의 전하 두 개가 공기 중 1m 떨어져 있으면 힘은 비례 상수 9 곱하기 10의 9제곱을 전하의 곱에 곱해 거리의 제곱으로 나눈 값인 9 곱하기 10의 9제곱 뉴턴이다.