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산업안전기사 실기 신출대비 — 7.정전기 위험관리

총 9문항 · 주관식 · A4 약 1장

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산업안전기사 실기 신출대비 암기장모두CBT · moducbt.com

산업안전기사 실기 신출대비 — 7.정전기 위험관리

총 9문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정전기는 서로 다른 두 물체가 접촉·분리·마찰·유동하는 과정에서 발생한다. 정전기 대전(帶電)을 그 발생 메커니즘(현상)에 따라 6가지로 분류하여 명칭을 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]
① 마찰대전(두 물체의 마찰·접촉·분리 시)
② 박리대전(밀착된 물체가 떨어질 때)
③ 유동대전(액체가 파이프 등 관 내를 흐를 때)
④ 분출대전(액체·기체·분체가 노즐·틈새로 분출될 때)
⑤ 충돌대전(분체 입자끼리 또는 벽면과 충돌·접촉분리 반복 시)
⑥ 유도대전(대전체 부근의 도체가 정전유도로 대전)
※그 외 비말(파괴)대전 등
■ 핵심 채점어: 마찰대전 / 박리대전 / 유동대전 / 분출대전 / 충돌대전 / 유도대전
※ 근거: 정전기 대전(마찰·박리·유동·분출·충돌·유도 등) 분류는 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침 및 표준 정전기 이론. 발생 억제 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조(정전기로 인한 화재 폭발 등 방지)로 law.go.kr에서 조문 제목·내용(접지·도전성재료·가습·제전장치) 확인함

[해설]

정전기 대전은 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침에서 전하가 생기는 현상에 따라 이름을 붙인다.

마찰대전은 두 물체가 마찰·접촉·분리될 때 생긴다.
박리대전은 밀착된 필름·시트 등이 떨어질 때 생긴다.
유동대전은 액체가 배관 속을 흐르며 관벽과 접촉할 때 생긴다.
분출대전은 액체·기체·분체가 노즐이나 틈새로 뿜어질 때 생긴다.
충돌대전은 분체 입자끼리 또는 벽면과 부딪히며 접촉·분리를 반복할 때 생긴다.
유도대전은 대전체 가까이 있는 도체에 정전유도로 전하가 쏠릴 때 생긴다.

혼동 주의: 직접 접촉 없이 일어나는 것은 유도대전뿐이고, 이 밖에 비말(파괴)대전도 대전 형태로 꼽힌다.

문제 2

인체의 정전용량이 100[pF]인 작업자가 대전되어 대지에 대한 전위가 10[kV]가 되었다.
(1) 이 인체에 축적된 정전에너지 W[J]를

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}

식으로 구하시오.
(2) 취급 중인 가연성 증기의 최소착화에너지(MIE)가 0.25[mJ]일 때, 이 정전기 방전이 착화원이 될 수 있는지 판정하고 근거를 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]
(1)

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}=\dfrac{1}{2}\times(100\times10^{-12})\times(10\times10^{3})^{2}=\dfrac{1}{2}\times1\times10^{-10}\times1\times10^{8}=5\times10^{-3}

[J] = 5 [mJ]
(2) 축적에너지 5mJ

\ge

MIE 0.25mJ 이므로 방전 시 착화(화재·폭발) 가능 → 착화원이 될 수 있음
■ 핵심 채점어: W=½CV² / 5×10⁻³ J / 5 mJ / MIE 0.25mJ 초과 / 착화 가능
※ 근거: 정전에너지 표준식 W=½CV²=½QV=Q²/2C(순수 물리). 인체 대전에 의한 화재·폭발 방지 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조(정전기로 인한 화재 폭발 등 방지, 인체 대전 정전기 조치 포함). 정전용량·MIE 수치는 표준값

[해설]

정전에너지는 W=½CV²로 구하며, 이 값이 가연성 증기의 최소착화에너지(MIE) 이상이면 방전이 착화원이 될 수 있다.

$W=\dfrac{1}{2}CV^{2}$
$=\dfrac{1}{2}\times(100\times10^{-12})\times(10\times10^{3})^{2}$
$=5\times10^{-3}\,\mathrm{J}=5\,\mathrm{mJ}$

축적에너지 5 mJ가 MIE 0.25 mJ보다 20배 크므로 방전하면 착화될 수 있다.

혼동 주의: pF는 10^-12 F, kV는 10³ V로 바꿔 계산하고 결과를 mJ로 맞춰 비교한다.

문제 3

어떤 절연성 액체의 고유저항(체적저항률)

\rho = 1\times10^{11}

[Ω·m], 비유전율

\varepsilon_{s} = 2.0

일 때, 정전기 완화시간(緩和時間)

\tau

를 구하시오. (단, 진공의 유전율

\varepsilon_{0} = 8.85\times10^{-12}

[F/m],

\tau = \varepsilon_{0}\cdot\varepsilon_{s}\cdot\rho

) 또한 완화시간의 정의(대전량이 초기값의 몇 %로 감소하는 시간인지)를 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]

\tau = \varepsilon_{0}\cdot\varepsilon_{s}\cdot\rho = 8.85\times10^{-12}\times2.0\times1\times10^{11} = 1.77

[s]
정의: 대전 전하가 초기값의

1/e

(

\approx 36.8\%

)로 감소하는 데 걸리는 시간(즉 초기 대전량의 약 63.2%가 누설되는 시간)
■ 핵심 채점어: τ=ε₀·εs·ρ / 1.77초 / 1/e / 36.8% / 완화시간
※ 근거: 완화시간(이완시간) 표준식 τ=ρ·ε=ε₀·εr·ρ(단위 Ω·m×F/m=s), 지수감쇠 1/e 정의. KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침의 유동대전·정치시간(relaxation) 개념. 관련 정전기 완화 환경 구축은 출제기준 7.정전기 위험관리에 명시

[해설]

완화시간은 대전 전하가 누설되어 줄어드는 속도를 나타내며, τ = ε₀·ε_s·ρ로 구한다(단위 Ω·m × F/m = s).

$\tau=\varepsilon_{0}\cdot\varepsilon_{s}\cdot\rho$
$\tau=8.85\times10^{-12}\times2.0\times1\times10^{11}$
$\tau=1.77$ s

완화시간은 대전량이 초기값의 1/e(약 36.8%)로 감소하는 데 걸리는 시간이다. 즉 이 시간 동안 초기 전하의 약 63.2%가 누설된다.

문제 4

대전된 물체의 정전기를 중화·제거하기 위해 사용하는 제전기(除電器, 정전기 제거장치)의 종류를 4가지 쓰고, 각각 제전 원리를 간단히 설명하시오.

정답 및 해설

[모범답안]
① 전압인가식(고전압인가식) 제전기: 방전침에 고전압을 인가해 코로나방전으로 이온을 발생시켜 중화
② 자기방전식 제전기: 도전성 섬유·금속 등 제전전극이 대전물체의 전계로 자기방전(코로나)을 일으켜 이온 발생
③ 방사선식 제전기: 방사성동위원소(α선 등)로 공기를 이온화하여 중화
④ 이온식(이온송풍/이온스프레이식) 제전기: 이온화된 공기를 송풍으로 대전면에 불어 중화
■ 핵심 채점어: 전압인가식 / 자기방전식 / 방사선식 / 이온식(이온송풍식) / 코로나방전 이온 중화
※ 근거: 제전기 4분류(전압인가식·자기방전식·방사선식·이온식)는 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침 및 표준 제전 이론. 제전장치 사용 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조(정전기로 인한 화재 폭발 등 방지, 제전장치 명시)

[해설]

제전기는 모두 공기를 이온화해 대전 전하와 반대 극성의 이온으로 중화한다. 종류는 이온을 만드는 방식에 따라 4가지로 나뉜다.

전압인가식은 방전침에 고전압을 걸어 코로나방전으로 이온을 만든다.
자기방전식은 도전성 섬유 같은 제전전극이 대전물체의 전계로 스스로 코로나방전을 일으켜 이온을 만든다.
방사선식은 방사성동위원소에서 나오는 α선 등으로 공기를 이온화한다.
이온식(이온송풍식)은 이온화된 공기를 송풍으로 대전면에 불어 준다.

구분 요령: 같은 코로나방전이라도 고전압을 걸면 전압인가식, 대전물체 자체의 전계를 쓰면 자기방전식이다. 제전장치 사용의 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조이다.

문제 5

정전기 재해 방지에서 '접지(Grounding)'와 '본딩(Bonding)'은 구분된다.
(1) 접지와 본딩의 차이를 각각 설명하시오.
(2) 정전기 대전 방지 목적의 접지에서, 접지저항이 일반적으로 어느 정도 이하이면 정전기 완화 효과가 충분한지 그 기준값을 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]
(1) 접지=도체를 대지(어스)에 연결하여 대전 전하를 대지로 누설시켜 전위를 0에 가깝게 하는 것
본딩=둘 이상의 도체를 서로 도선으로 연결하여 도체 간 전위차(불꽃방전 위험)를 없애 등전위화하는 것
(2) 정전기 방지용 접지는 접지저항이 약

1\times10^{6}

[Ω](1MΩ) 이하이면 대전 완화에 충분(감전방지용 접지보다 훨씬 높은 저항이 허용됨)
■ 핵심 채점어: 접지=대지 누설 / 본딩=등전위 연결 / 전위차 제거 / 10⁶Ω / 1MΩ 이하
※ 근거: 접지(대지 누설)·등전위본딩 구분은 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침 및 표준 이론. 정전기 방지 접지저항 1×10⁶Ω(1MΩ) 이하 기준은 표준 교재/KOSHA 지침값. 접지·본딩 조치 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙의 정전기 방지 조치에서 접지와 본딩은 연결 대상이 대지인지 다른 도체인지가 다르다.

접지 — 도체를 대지에 연결해 전하를 대지로 흘려보내 전위를 0에 가깝게 하는 것이다.
본딩 — 둘 이상의 도체를 도선으로 서로 이어 등전위로 만들어 도체 사이 전위차에 의한 불꽃방전을 막는 것이다.

정전기 방지용 접지는 전하만 흘려보내면 되므로 접지저항이 약 1×10⁶ Ω(1 MΩ) 이하면 충분하다.

혼동 주의: 감전방지용 접지는 이보다 훨씬 낮은 접지저항을 요구한다.

문제 6

대전된 물체에서 정전기가 방전될 때 나타나는 기중(氣中)방전의 형태를 4가지 쓰고, 착화 위험이 가장 큰 방전 형태 관점에서 위험도가 높은 것을 함께 언급하시오.

정답 및 해설

[모범답안]
① 코로나방전(뾰족한 전극 부근 국부방전, 에너지 낮아 위험 낮음)
② 스트리머(브러시)방전
③ 연면(沿面)방전(절연체 표면을 따라 진행, 에너지 큼)
④ 불꽃(스파크)방전(도체 간, 전에너지가 한꺼번에 방출되어 착화위험 큼)
※ 불꽃방전·연면방전이 착화위험이 크며, 코로나방전은 상대적으로 위험이 낮음
■ 핵심 채점어: 코로나방전 / 스트리머(브러시)방전 / 연면방전 / 불꽃(스파크)방전 / 불꽃·연면 착화위험 큼
※ 근거: 기중 방전형태(코로나·스트리머(브러시)·연면·불꽃(스파크), 그 외 뇌상방전) 분류 및 착화위험 상대비교는 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침 및 표준 방전 이론. 출제기준 7.정전기 위험관리 '방전의 형태 및 영향'에 명시

[해설]

정전기 기중방전의 형태는 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침 등에서 4가지로 나눈다. 방출되는 에너지가 클수록 착화위험이 크다.

코로나방전은 뾰족한 전극 부근에서 일어나는 국부방전으로, 에너지가 작아 위험이 낮다.
스트리머(브러시)방전은 코로나방전이 커져 나뭇가지 모양으로 뻗어 나가는 방전이다.
연면방전은 절연체 표면을 따라 진행하며 에너지가 크다.
불꽃(스파크)방전은 도체 사이에서 쌓인 에너지가 한꺼번에 방출되는 방전이다.

착화위험이 큰 것은 불꽃방전·연면방전이고, 코로나방전은 상대적으로 위험이 낮다.

문제 7

인체 정전용량이 100[pF]인 작업자가 최소착화에너지(MIE)가 0.25[mJ]인 가연성 증기 분위기에서 작업한다. 인체 방전이 이 증기를 착화시킬 수 있는 최소 대전전위 V[V]를 구하시오. (

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}

)

정답 및 해설

[모범답안]

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}

→

V=\sqrt{\dfrac{2W}{C}}=\sqrt{\dfrac{2\times0.25\times10^{-3}}{100\times10^{-12}}}=\sqrt{\dfrac{5\times10^{-4}}{1\times10^{-10}}}=\sqrt{5\times10^{6}}\approx 2{,}236

[V]

\approx

2.24 [kV]
즉 대전전위가 약 2.24kV 이상이면 착화 가능
■ 핵심 채점어: V=√(2W/C) / 2,236 V / 약 2.24 kV / MIE 0.25mJ / 착화 임계전위
※ 근거: 정전에너지 표준식 W=½CV²의 전위 역산(순수 물리). 인체 대전 화재·폭발 방지 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조(정전기로 인한 화재 폭발 등 방지, 인체 대전 조치 포함)

[해설]

착화가 가능한 최소 대전전위는 방전에너지가 MIE와 같아지는 지점에서 구해지므로, $W=\dfrac{1}{2}CV^{2}$ 을 V에 대해 정리해 풀면 된다.

$V=\sqrt{\dfrac{2W}{C}}=\sqrt{\dfrac{2\times0.25\times10^{-3}}{100\times10^{-12}}}=\sqrt{5\times10^{6}}\approx2{,}236\,\mathrm{V}$ 로, 약 2.24kV가 착화 임계전위다.

이 전위보다 낮게 대전전위를 관리하는 것이 정전기 재해 예방의 실무 목표가 된다.

문제 8

정전기가 착화원이 되어 화재·폭발이 발생하기 위해 필요한 3가지 성립 조건(요소)을 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]
① 정전기의 발생·축적(충분한 대전전위를 갖도록 전하가 대전·축적)
② 방전의 발생(대전물체가 방전을 일으키고 그 방전에너지가 가연성물질의 최소착화에너지(MIE) 이상일 것)
③ 가연성 분위기 존재(방전 지점에 폭발하한(LEL)~상한 범위의 가연성 가스·증기·분진 혼합기가 존재)
■ 핵심 채점어: 대전·축적 / 방전 발생 / 방전에너지≥MIE / 가연성 분위기 / 폭발범위 내
※ 근거: 정전기 착화 성립요소(대전·축적 → 방전(에너지≥MIE) → 가연성 분위기)는 표준 정전기 착화 이론 및 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침. 화재·폭발 방지 법적 근거는 산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조

[해설]

정전기 화재·폭발은 대전·축적, 방전, 가연성 분위기의 세 요소가 동시에 갖춰져야 일어난다(KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침).

정전기의 발생·축적은 전하가 충분한 대전전위를 가질 만큼 쌓이는 것이다.
방전의 발생은 방전이 일어나고 그 에너지가 가연성물질의 최소착화에너지(MIE) 이상인 것이다.
가연성 분위기 존재는 방전 지점에 폭발하한~상한 범위의 가스·증기·분진 혼합기가 있는 것이다.

세 요소 중 하나만 끊어도 착화가 일어나지 않는다. 접지·제전·환기가 각 요소를 끊는 대책이다.

문제 9

서로 다른 두 물체를 접촉·분리할 때 발생하는 정전기의 극성은 '대전서열(帶電列, 마찰대전열)'로 예측할 수 있다.
(1) 대전서열이 무엇인지, 접촉·분리 시 각 물체가 (+)·(−) 중 어느 극성으로 대전되는지 그 결정 원리를 설명하시오.
(2) 두 물체에 유도(발생)되는 전하량의 크기 관계를 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]
(1) 대전서열=여러 물질을 접촉·분리 시 대전되는 극성 순서로 배열한 것. 두 물질을 접촉·분리하면 대전서열에서 (+)측(상위)에 놓인 물질이 양(+)전하로, 상대적으로 (−)측(하위)에 놓인 물질이 음(−)전하로 대전된다(서열상 거리가 멀수록 대전량↑).
(2) 두 물체에는 크기가 같고 부호가 반대인 전하가 유도된다(전하량 보존).
■ 핵심 채점어: 대전서열 / 상위=(+) / 하위=(−) / 서열 거리 클수록 대전량↑ / 크기 같고 부호 반대
※ 근거: 대전서열(triboelectric series)에 의한 극성 예측 및 전하량 보존(등량이부호)은 표준 정전기 대전 이론 및 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침. 출제기준 7.정전기 위험관리 '정전기 발생원리·발생현상'에 부합

[해설]

대전서열(마찰대전열)은 접촉·분리할 때 (+)로 대전되기 쉬운 물질부터 (−)로 대전되기 쉬운 물질까지 차례로 늘어놓은 순서다.

극성 결정 — 서열 상위((+)측)에 있는 물질은 전자를 내주어 양(+)전하로, 하위((−)측) 물질은 전자를 받아 음(−)전하로 대전된다.
대전량 — 두 물질이 서열에서 멀리 떨어져 있을수록 대전량이 커진다.
전하량 관계 — 전하는 새로 생기지 않고 옮겨 갈 뿐이므로(전하량 보존) 두 물체의 전하는 크기가 같고 부호가 반대다.

외우는 요령: 위는 (+), 아래는 (−), 멀수록 많이 대전되고, 두 물체는 같은 양에 반대 부호다.

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총 9문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정답 및 해설

[해설]

정전기 대전은 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침에서 전하가 생기는 현상에 따라 이름을 붙인다.

마찰대전은 두 물체가 마찰·접촉·분리될 때 생긴다.
박리대전은 밀착된 필름·시트 등이 떨어질 때 생긴다.
유동대전은 액체가 배관 속을 흐르며 관벽과 접촉할 때 생긴다.
분출대전은 액체·기체·분체가 노즐이나 틈새로 뿜어질 때 생긴다.
충돌대전은 분체 입자끼리 또는 벽면과 부딪히며 접촉·분리를 반복할 때 생긴다.
유도대전은 대전체 가까이 있는 도체에 정전유도로 전하가 쏠릴 때 생긴다.

혼동 주의: 직접 접촉 없이 일어나는 것은 유도대전뿐이고, 이 밖에 비말(파괴)대전도 대전 형태로 꼽힌다.

문제 2

인체의 정전용량이 100[pF]인 작업자가 대전되어 대지에 대한 전위가 10[kV]가 되었다.
(1) 이 인체에 축적된 정전에너지 W[J]를

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}

식으로 구하시오.
(2) 취급 중인 가연성 증기의 최소착화에너지(MIE)가 0.25[mJ]일 때, 이 정전기 방전이 착화원이 될 수 있는지 판정하고 근거를 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]
(1)

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}=\dfrac{1}{2}\times(100\times10^{-12})\times(10\times10^{3})^{2}=\dfrac{1}{2}\times1\times10^{-10}\times1\times10^{8}=5\times10^{-3}

[J] = 5 [mJ]
(2) 축적에너지 5mJ

\ge

[해설]

정전에너지는 W=½CV²로 구하며, 이 값이 가연성 증기의 최소착화에너지(MIE) 이상이면 방전이 착화원이 될 수 있다.

$W=\dfrac{1}{2}CV^{2}$
$=\dfrac{1}{2}\times(100\times10^{-12})\times(10\times10^{3})^{2}$
$=5\times10^{-3}\,\mathrm{J}=5\,\mathrm{mJ}$

축적에너지 5 mJ가 MIE 0.25 mJ보다 20배 크므로 방전하면 착화될 수 있다.

혼동 주의: pF는 10^-12 F, kV는 10³ V로 바꿔 계산하고 결과를 mJ로 맞춰 비교한다.

문제 3

어떤 절연성 액체의 고유저항(체적저항률)

\rho = 1\times10^{11}

[Ω·m], 비유전율

\varepsilon_{s} = 2.0

일 때, 정전기 완화시간(緩和時間)

\tau

를 구하시오. (단, 진공의 유전율

\varepsilon_{0} = 8.85\times10^{-12}

[F/m],

\tau = \varepsilon_{0}\cdot\varepsilon_{s}\cdot\rho

) 또한 완화시간의 정의(대전량이 초기값의 몇 %로 감소하는 시간인지)를 쓰시오.

정답 및 해설

[모범답안]

\tau = \varepsilon_{0}\cdot\varepsilon_{s}\cdot\rho = 8.85\times10^{-12}\times2.0\times1\times10^{11} = 1.77

[s]
정의: 대전 전하가 초기값의

1/e

(

\approx 36.8\%

[해설]

완화시간은 대전 전하가 누설되어 줄어드는 속도를 나타내며, τ = ε₀·ε_s·ρ로 구한다(단위 Ω·m × F/m = s).

$\tau=\varepsilon_{0}\cdot\varepsilon_{s}\cdot\rho$
$\tau=8.85\times10^{-12}\times2.0\times1\times10^{11}$
$\tau=1.77$ s

완화시간은 대전량이 초기값의 1/e(약 36.8%)로 감소하는 데 걸리는 시간이다. 즉 이 시간 동안 초기 전하의 약 63.2%가 누설된다.

문제 4

대전된 물체의 정전기를 중화·제거하기 위해 사용하는 제전기(除電器, 정전기 제거장치)의 종류를 4가지 쓰고, 각각 제전 원리를 간단히 설명하시오.

정답 및 해설

[해설]

제전기는 모두 공기를 이온화해 대전 전하와 반대 극성의 이온으로 중화한다. 종류는 이온을 만드는 방식에 따라 4가지로 나뉜다.

전압인가식은 방전침에 고전압을 걸어 코로나방전으로 이온을 만든다.
자기방전식은 도전성 섬유 같은 제전전극이 대전물체의 전계로 스스로 코로나방전을 일으켜 이온을 만든다.
방사선식은 방사성동위원소에서 나오는 α선 등으로 공기를 이온화한다.
이온식(이온송풍식)은 이온화된 공기를 송풍으로 대전면에 불어 준다.

문제 5

정답 및 해설

1\times10^{6}

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙의 정전기 방지 조치에서 접지와 본딩은 연결 대상이 대지인지 다른 도체인지가 다르다.

접지 — 도체를 대지에 연결해 전하를 대지로 흘려보내 전위를 0에 가깝게 하는 것이다.
본딩 — 둘 이상의 도체를 도선으로 서로 이어 등전위로 만들어 도체 사이 전위차에 의한 불꽃방전을 막는 것이다.

정전기 방지용 접지는 전하만 흘려보내면 되므로 접지저항이 약 1×10⁶ Ω(1 MΩ) 이하면 충분하다.

혼동 주의: 감전방지용 접지는 이보다 훨씬 낮은 접지저항을 요구한다.

문제 6

정답 및 해설

[해설]

정전기 기중방전의 형태는 KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침 등에서 4가지로 나눈다. 방출되는 에너지가 클수록 착화위험이 크다.

코로나방전은 뾰족한 전극 부근에서 일어나는 국부방전으로, 에너지가 작아 위험이 낮다.
스트리머(브러시)방전은 코로나방전이 커져 나뭇가지 모양으로 뻗어 나가는 방전이다.
연면방전은 절연체 표면을 따라 진행하며 에너지가 크다.
불꽃(스파크)방전은 도체 사이에서 쌓인 에너지가 한꺼번에 방출되는 방전이다.

착화위험이 큰 것은 불꽃방전·연면방전이고, 코로나방전은 상대적으로 위험이 낮다.

문제 7

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}

)

정답 및 해설

[모범답안]

W=\dfrac{1}{2}CV^{2}

→

V=\sqrt{\dfrac{2W}{C}}=\sqrt{\dfrac{2\times0.25\times10^{-3}}{100\times10^{-12}}}=\sqrt{\dfrac{5\times10^{-4}}{1\times10^{-10}}}=\sqrt{5\times10^{6}}\approx 2{,}236

[V]

\approx

[해설]

착화가 가능한 최소 대전전위는 방전에너지가 MIE와 같아지는 지점에서 구해지므로, $W=\dfrac{1}{2}CV^{2}$ 을 V에 대해 정리해 풀면 된다.

$V=\sqrt{\dfrac{2W}{C}}=\sqrt{\dfrac{2\times0.25\times10^{-3}}{100\times10^{-12}}}=\sqrt{5\times10^{6}}\approx2{,}236\,\mathrm{V}$ 로, 약 2.24kV가 착화 임계전위다.

이 전위보다 낮게 대전전위를 관리하는 것이 정전기 재해 예방의 실무 목표가 된다.

문제 8

정전기가 착화원이 되어 화재·폭발이 발생하기 위해 필요한 3가지 성립 조건(요소)을 쓰시오.

정답 및 해설

[해설]

정전기 화재·폭발은 대전·축적, 방전, 가연성 분위기의 세 요소가 동시에 갖춰져야 일어난다(KOSHA GUIDE 정전기 재해예방 기술지침).

정전기의 발생·축적은 전하가 충분한 대전전위를 가질 만큼 쌓이는 것이다.
방전의 발생은 방전이 일어나고 그 에너지가 가연성물질의 최소착화에너지(MIE) 이상인 것이다.
가연성 분위기 존재는 방전 지점에 폭발하한~상한 범위의 가스·증기·분진 혼합기가 있는 것이다.

세 요소 중 하나만 끊어도 착화가 일어나지 않는다. 접지·제전·환기가 각 요소를 끊는 대책이다.

문제 9

정답 및 해설

[해설]

대전서열(마찰대전열)은 접촉·분리할 때 (+)로 대전되기 쉬운 물질부터 (−)로 대전되기 쉬운 물질까지 차례로 늘어놓은 순서다.

극성 결정 — 서열 상위((+)측)에 있는 물질은 전자를 내주어 양(+)전하로, 하위((−)측) 물질은 전자를 받아 음(−)전하로 대전된다.
대전량 — 두 물질이 서열에서 멀리 떨어져 있을수록 대전량이 커진다.
전하량 관계 — 전하는 새로 생기지 않고 옮겨 갈 뿐이므로(전하량 보존) 두 물체의 전하는 크기가 같고 부호가 반대다.

외우는 요령: 위는 (+), 아래는 (−), 멀수록 많이 대전되고, 두 물체는 같은 양에 반대 부호다.