개념 한 쪽
접지 문제는 정전기 재해 방지 대책에서 어긋나는 것을 고르는 문제와 제전기 종류별 특성을 비교하는 문제, 착화에너지와 정전용량으로 전압을 구하는 계산 문제로 나온다.
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출제기준 단원 「접지」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 제전기 특성 판별 | 1 | 제전기 종류별 능력과 적용범위에서 틀린 것 고르기 |
| 착화 전압 계산 | 1 | 최소 착화에너지와 정전용량으로 전압 구하기 |
| 에너지 계산 | 1 | 정전용량과 전압으로 정전에너지 구하기 |
정전기 재해를 막는 길은 전하가 쌓이지 않게 하는 데 있다. 접지, 가습, 제전기 설치가 정전기 재해의 방지법에 해당하고, 단로기는 과전류 때 회로를 끊는 보호장치라 정전기 방지법에서 빠진다. 직접 접지로 정전기를 완화하려면 전하가 빠르게 대지로 흘러야 하므로 물체의 표면저항이 10의 4제곱에서 10의 8제곱 옴 범위의 도전성을 가져야 한다. 유속 관리도 같은 맥락인데, 유속이 늘면 마찰로 전하 발생량이 늘어 재해 위험이 커지므로 유속을 낮추는 것이 방지 대책이 된다.
쌓인 전하를 없애는 장치가 제전기다. 제전기는 구분식, 전압인가식, 자가방전식, 방사선식으로 나뉜다. 전압인가식은 고전압을 걸어 제전력이 우수하지만 적용범위가 좁고, 자가방전식과 방사선식은 구조가 간단하지만 제전력이 작다. 방사선식은 안전성 문제 때문에 적용범위가 가장 좁다. 제전력의 크기와 적용범위의 넓음을 서로 반대로 외우면 특성 비교 문제가 쉬워진다.
정전기가 쌓이는 재료도 구분해 둔다. 전하 이동이 막히는 절연체에 전하가 축적되는데, 경질유가 대표적이고 철이나 구리 같은 도체는 전하가 곧바로 흘러 축적되지 않는다.
착화 조건도 함께 묻는다. 가연성 혼합물에 전기불꽃을 주었을 때 폭발이 일어나는 최소의 에너지가 최소 발화에너지인데, 혼합기체의 온도가 오르면 분자 운동이 활발해져 발화에너지는 줄어든다. 온도가 오르면 발화에너지가 커진다는 보기는 틀린 설명이 된다.
정전에너지와 전압은 하나의 공식으로 이어져 있다. 최소 착화에너지가 0.25밀리주울이고 극간 정전용량이 10피코패럿이면 점화에 필요한 전압은 에너지 두 배를 정전용량으로 나눈 값의 제곱근으로, 5 곱하기 10의 7제곱의 제곱근인 약 7,070볼트이다. 반대로 정전용량 0.1마이크로패럿짜리 콘덴서에 1,000볼트를 걸어 폭발이 일어났다면 이때의 최소 발화에너지는 절반 곱하기 정전용량 곱하기 전압의 제곱으로 0.05주울, 즉 50밀리주울이다. 밀리주울은 10의 마이너스 3제곱, 피코패럿은 10의 마이너스 12제곱으로 바꾸는 것이 계산의 관건이다.
직접 접지에 의해서 정전기 완화가 가능한 경우는?
정답 ③ · 이 문제는 직접 접지를 통해 축적된 정전기를 안전하게 완화시킬 수 있는 물체의 저항 범위를 묻고 있다. 정전기를 직접 접지로 완화하려면 발생한 전하가 대지로 신속히 누설되어 빠져나갈 수 있는 적절한 도전성이 확보되어야 한다.
정전기 완화를 위해서는 전하가 빠르게 흐를 수 있어야 하므로, 표면저항이 10^4~10^8 Ω의 도전성 범위여야 한다.
정전기에 의한 재해의 방지법에 해당하지 않는 것은?
정답 ② · 이 문제는 산업 현장에서 정전기 축적으로 인한 화재나 감전 재해를 예방하는 대책에 해당하지 않는 설비를 묻고 있다. 정전기 재해를 방지하기 위해서는 발생한 전하를 대지로 흘려보내는 접지, 상대습도를 60% 이상으로 유지하여 누설을 돕는 가습, 이온을 방출해 전하를 중화하는 제전기 설치 등이 효과적이다.
정전기 방지법은 접지, 가습, 제전기 등이 해당하며 단로기는 회로 차단용이므로 해당하지 않습니다.
정전기로 인한 재해의 방지대책으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 정전기 재해의 방지대책으로 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 정전기는 유체가 배관 내를 흐를 때 마찰에 의해 발생하며, 발생량은 유속의 증가에 따라 급격히 커지는 특성이 있어 방지대책으로는 유속을 낮추는 것이 원칙이다.
정전기는 유속 증가 시 마찰로 인해 발생량이 급증하므로, 방지대책으로는 유속 감속이 필수적입니다.
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