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산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화) 해설 페이지
1산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
KS C IEC 60079-10-2에 따라 가연성 분진에 의한 폭발위험장소는 20종·21종·22종으로 구분한다. 각 장소를 분진운(폭발분위기)의 존재 빈도·지속시간 기준으로 정의하시오.
해설
[모범답안]
① 20종 장소: 공기 중 가연성 분진운 형태의 폭발분위기가 연속적으로, 또는 장기간·빈번하게 존재하는 장소.
② 21종 장소: 정상작동 중 공기 중 가연성 분진운 형태의 폭발분위기가 가끔(때때로) 형성될 수 있는 장소.
③ 22종 장소: 정상작동 중에는 가연성 분진운 폭발분위기가 존재하지 않으나, 존재하더라도 짧은 기간에 그치는(비정상 시 단기간 형성) 장소.
■ 핵심 채점어: 20종 연속·장기간·빈번 / 21종 정상작동 중 가끔 / 22종 비정상 시 단기간 / 분진운 폭발분위기
※ 근거: KS C IEC 60079-10-2(분진 폭발위험장소 구분), 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)
① 20종 장소: 공기 중 가연성 분진운 형태의 폭발분위기가 연속적으로, 또는 장기간·빈번하게 존재하는 장소.
② 21종 장소: 정상작동 중 공기 중 가연성 분진운 형태의 폭발분위기가 가끔(때때로) 형성될 수 있는 장소.
③ 22종 장소: 정상작동 중에는 가연성 분진운 폭발분위기가 존재하지 않으나, 존재하더라도 짧은 기간에 그치는(비정상 시 단기간 형성) 장소.
■ 핵심 채점어: 20종 연속·장기간·빈번 / 21종 정상작동 중 가끔 / 22종 비정상 시 단기간 / 분진운 폭발분위기
※ 근거: KS C IEC 60079-10-2(분진 폭발위험장소 구분), 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)
2산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
KS C IEC 60079-0에서 폭발성 분진 분위기용 전기기기(그룹 III)는 대상 분진의 성질에 따라 IIIA·IIIB·IIIC로 세분한다. 각 세분그룹이 대상으로 하는 분진의 종류를 쓰고, 하위·상위 호환관계(어느 그룹 인증기기가 어느 분진까지 커버하는지)를 서술하시오.
해설
[모범답안]
① IIIA: 가연성 부유물(combustible flyings, 예: 섬유·목재 부스러기 등 크기가 큰 고체 입자).
② IIIB: 비도전성(부도체) 분진.
③ IIIC: 도전성 분진(예: 금속 분진 등).
호환관계: 상위 그룹 인증기기가 하위를 포함한다 — IIIC 인증기기는 IIIB·IIIA 분진 장소에 사용 가능, IIIB 인증기기는 IIIA에는 사용 가능하나 IIIC(도전성)에는 사용 불가.
■ 핵심 채점어: IIIA 가연성 부유물 / IIIB 비도전성 분진 / IIIC 도전성 분진 / IIIC가 IIIB·IIIA 포함 / 도전성이 가장 엄격
※ 근거: KS C IEC 60079-0(기기 그룹 및 분진 그룹 IIIA/IIIB/IIIC)
① IIIA: 가연성 부유물(combustible flyings, 예: 섬유·목재 부스러기 등 크기가 큰 고체 입자).
② IIIB: 비도전성(부도체) 분진.
③ IIIC: 도전성 분진(예: 금속 분진 등).
호환관계: 상위 그룹 인증기기가 하위를 포함한다 — IIIC 인증기기는 IIIB·IIIA 분진 장소에 사용 가능, IIIB 인증기기는 IIIA에는 사용 가능하나 IIIC(도전성)에는 사용 불가.
■ 핵심 채점어: IIIA 가연성 부유물 / IIIB 비도전성 분진 / IIIC 도전성 분진 / IIIC가 IIIB·IIIA 포함 / 도전성이 가장 엄격
※ 근거: KS C IEC 60079-0(기기 그룹 및 분진 그룹 IIIA/IIIB/IIIC)
3산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
분진 폭발위험장소용 방폭 전기기기에 다음과 같이 표시되어 있다. 각 표기부의 의미를 해독하시오.
[ Ex tb IIIC T135℃ Db ]
[ Ex tb IIIC T135℃ Db ]
해설
[모범답안]
① Ex: 방폭 인증(폭발위험장소용 기기).
② tb: 분진 방폭구조 't'(용기에 의한 보호, protection by enclosure)이며 보호수준 등급 tb(기기보호등급 Db에 대응).
③ IIIC: 분진 그룹 IIIC(도전성 분진용).
④ T135℃: 기기의 최고표면온도가 135℃임(분진은 온도등급 대신 실제 최고표면온도를 ℃로 표기).
⑤ Db: 기기보호등급(EPL) Db → 21종 장소에 적용 가능(20종은 Da 필요).
■ 핵심 채점어: t=용기에 의한 보호(enclosure) / IIIC 도전성 분진 / T135℃ 최고표면온도 / Db=EPL, 21종 / 분진은 실제온도(℃)로 표기
※ 근거: KS C IEC 60079-31(분진 방폭구조 t), KS C IEC 60079-0(EPL Da/Db/Dc, 분진그룹)
① Ex: 방폭 인증(폭발위험장소용 기기).
② tb: 분진 방폭구조 't'(용기에 의한 보호, protection by enclosure)이며 보호수준 등급 tb(기기보호등급 Db에 대응).
③ IIIC: 분진 그룹 IIIC(도전성 분진용).
④ T135℃: 기기의 최고표면온도가 135℃임(분진은 온도등급 대신 실제 최고표면온도를 ℃로 표기).
⑤ Db: 기기보호등급(EPL) Db → 21종 장소에 적용 가능(20종은 Da 필요).
■ 핵심 채점어: t=용기에 의한 보호(enclosure) / IIIC 도전성 분진 / T135℃ 최고표면온도 / Db=EPL, 21종 / 분진은 실제온도(℃)로 표기
※ 근거: KS C IEC 60079-31(분진 방폭구조 t), KS C IEC 60079-0(EPL Da/Db/Dc, 분진그룹)
4산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
KS C IEC 60079-14에 따르면 분진 폭발위험장소용 기기의 최고표면온도는 (ⓐ 분진운 최소발화온도의 이하) 및 (ⓑ 5mm 퇴적층 최소발화온도에서 75K를 뺀 값 이하) 두 조건을 모두 만족해야 한다. 어떤 분진의 분진운 최소발화온도가 300℃, 5mm 퇴적층 최소발화온도가 250℃일 때, 설치 가능한 기기의 최고표면온도 상한값을 구하시오.
해설
[모범답안]
조건ⓐ = ℃
조건ⓑ = ℃
두 조건을 모두 만족해야 하므로 더 낮은 값이 지배한다.
∴ 기기 최고표면온도 상한 = ℃
■ 핵심 채점어: 2/3×300=200℃ / 250-75=175℃ / 둘 중 낮은 값 / 최고표면온도 175℃
※ 근거: KS C IEC 60079-14(분진층 존재 시 표면온도 제한: 분진운 발화온도의 2/3, 5mm 퇴적층 발화온도 −75K)
조건ⓐ = ℃
조건ⓑ = ℃
두 조건을 모두 만족해야 하므로 더 낮은 값이 지배한다.
∴ 기기 최고표면온도 상한 = ℃
■ 핵심 채점어: 2/3×300=200℃ / 250-75=175℃ / 둘 중 낮은 값 / 최고표면온도 175℃
※ 근거: KS C IEC 60079-14(분진층 존재 시 표면온도 제한: 분진운 발화온도의 2/3, 5mm 퇴적층 발화온도 −75K)
5산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
국내(구) 방폭 분류에서 가연성 가스·증기는 발화온도(발화점)에 따라 발화도 G1~G5로 구분한다. 각 발화도에 해당하는 발화온도 범위를 빈칸에 쓰시오.
G1: ( ① )℃ 초과
G2: 300 초과 ( ② ) 이하
G3: ( ③ ) 초과 300 이하
G4: 135 초과 ( ④ ) 이하
G5: ( ⑤ ) 초과 135 이하
G1: ( ① )℃ 초과
G2: 300 초과 ( ② ) 이하
G3: ( ③ ) 초과 300 이하
G4: 135 초과 ( ④ ) 이하
G5: ( ⑤ ) 초과 135 이하
해설
[모범답안]
① 450 ② 450 ③ 200 ④ 200 ⑤ 100.
즉 G1: 450℃ 초과
G2: 300 초과~450 이하
G3: 200 초과~300 이하
G4: 135 초과~200 이하
G5: 100 초과~135 이하.
(경계값 450·300·200·135·100℃는 IEC 온도등급 T1~T5 경계와 일치한다.)
■ 핵심 채점어: G1 450 초과 / G2 300~450 / G3 200~300 / G4 135~200 / G5 100~135
※ 근거: 국내(구) 방폭 발화도 분류(발화온도 기준); 경계값은 KS C IEC 60079-0 온도등급 T1~T5 경계와 동일
① 450 ② 450 ③ 200 ④ 200 ⑤ 100.
즉 G1: 450℃ 초과
G2: 300 초과~450 이하
G3: 200 초과~300 이하
G4: 135 초과~200 이하
G5: 100 초과~135 이하.
(경계값 450·300·200·135·100℃는 IEC 온도등급 T1~T5 경계와 일치한다.)
■ 핵심 채점어: G1 450 초과 / G2 300~450 / G3 200~300 / G4 135~200 / G5 100~135
※ 근거: 국내(구) 방폭 발화도 분류(발화온도 기준); 경계값은 KS C IEC 60079-0 온도등급 T1~T5 경계와 동일
6산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
KS C IEC 60079-10-1에서 가스 폭발위험장소는 '누출등급(grade of release)'을 먼저 판정한 뒤 환기를 고려해 장소등급(0/1/2종)을 정한다. 다음 세 가지 누출등급이 (환기가 양호한 표준상태에서) 일반적으로 대응되는 장소등급을 각각 매칭하시오.
① 연속 누출등급
② 1차 누출등급
③ 2차 누출등급
① 연속 누출등급
② 1차 누출등급
③ 2차 누출등급
해설
[모범답안]
① 연속 누출등급(continuous grade of release) → 0종 장소.
② 1차 누출등급(primary grade of release) → 1종 장소.
③ 2차 누출등급(secondary grade of release) → 2종 장소.
(연속누출은 폭발분위기가 연속·장기간 존재, 1차누출은 정상운전 중 주기적·간헐 발생, 2차누출은 정상운전 중에는 없고 비정상 시에만 단기간 발생하는 누출을 뜻한다. 실제 장소등급은 환기 정도·유효성에 따라 조정될 수 있다.)
■ 핵심 채점어: 연속누출→0종 / 1차누출→1종 / 2차누출→2종 / 누출등급 후 환기 고려
※ 근거: KS C IEC 60079-10-1(누출등급별 장소구분), 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)
① 연속 누출등급(continuous grade of release) → 0종 장소.
② 1차 누출등급(primary grade of release) → 1종 장소.
③ 2차 누출등급(secondary grade of release) → 2종 장소.
(연속누출은 폭발분위기가 연속·장기간 존재, 1차누출은 정상운전 중 주기적·간헐 발생, 2차누출은 정상운전 중에는 없고 비정상 시에만 단기간 발생하는 누출을 뜻한다. 실제 장소등급은 환기 정도·유효성에 따라 조정될 수 있다.)
■ 핵심 채점어: 연속누출→0종 / 1차누출→1종 / 2차누출→2종 / 누출등급 후 환기 고려
※ 근거: KS C IEC 60079-10-1(누출등급별 장소구분), 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조(폭발위험이 있는 장소의 설정 및 관리)
7산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
1종 장소이며 존재하는 가연성 가스가 수소(가스그룹 IIC, 발화온도 약 560℃)인 지역에 다음 표시의 방폭기기를 설치하려 한다.
[ Ex e IIB T4 Gb ]
이 기기의 설치 적합 여부를 판정하고, 판정 근거를 각 요소(기기보호등급·방폭구조·가스그룹·온도등급)별로 서술하시오.
[ Ex e IIB T4 Gb ]
이 기기의 설치 적합 여부를 판정하고, 판정 근거를 각 요소(기기보호등급·방폭구조·가스그룹·온도등급)별로 서술하시오.
해설
[모범답안]
판정: 부적합.
① 기기보호등급: 1종 장소는 EPL Gb(또는 Ga) 요구 → 기기는 Gb, 적합.
② 방폭구조: 안전증(e)은 EPL Gb로 1종 사용 가능 → 적합.
③ 가스그룹: 수소는 IIC인데 기기는 IIB → 하위그룹(IIB) 기기는 상위그룹(IIC) 분위기에 사용 불가(IIC 기기라야 IIB·IIA 포함) → 부적합.
④ 온도등급: T4=최고표면온도 135℃ < 수소 발화온도 560℃ → 적합.
결론: 다른 요소는 만족하나 가스그룹이 IIB로 수소(IIC)에 미달하므로 설치 부적합(IIC 인증기기로 교체 필요).
■ 핵심 채점어: 부적합 / 수소=IIC인데 기기=IIB / 하위그룹 기기 상위분위기 불가 / Gb·e·T4는 적합 / IIC 기기로 교체
※ 근거: KS C IEC 60079-14(기기 선정: 가스그룹·EPL·온도등급 정합), 산업안전보건기준에 관한 규칙 제311조(폭발위험장소에서 사용하는 전기 기계·기구의 선정 등)
판정: 부적합.
① 기기보호등급: 1종 장소는 EPL Gb(또는 Ga) 요구 → 기기는 Gb, 적합.
② 방폭구조: 안전증(e)은 EPL Gb로 1종 사용 가능 → 적합.
③ 가스그룹: 수소는 IIC인데 기기는 IIB → 하위그룹(IIB) 기기는 상위그룹(IIC) 분위기에 사용 불가(IIC 기기라야 IIB·IIA 포함) → 부적합.
④ 온도등급: T4=최고표면온도 135℃ < 수소 발화온도 560℃ → 적합.
결론: 다른 요소는 만족하나 가스그룹이 IIB로 수소(IIC)에 미달하므로 설치 부적합(IIC 인증기기로 교체 필요).
■ 핵심 채점어: 부적합 / 수소=IIC인데 기기=IIB / 하위그룹 기기 상위분위기 불가 / Gb·e·T4는 적합 / IIC 기기로 교체
※ 근거: KS C IEC 60079-14(기기 선정: 가스그룹·EPL·온도등급 정합), 산업안전보건기준에 관한 규칙 제311조(폭발위험장소에서 사용하는 전기 기계·기구의 선정 등)
8산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
내압방폭구조(Ex d)가 용기 내부에서 폭발이 일어나도 외부 폭발성 분위기로 폭발이 전파되지 않도록 하는 '화염일주 방지' 원리를 접합면(틈새) 관점에서 설명하고, 이때 기준이 되는 최대안전틈새(MESG)의 의미를 쓰시오.
해설
[모범답안]
원리: 용기 내부에서 폭발이 발생하면 고온의 화염·연소가스가 용기 접합면의 좁고 긴 틈새(flange gap/화염경로)를 통과하면서 열이 금속 접합면으로 방출·냉각되어, 외부의 폭발성 가스를 착화시킬 수 있는 온도 이하로 떨어진다.
따라서 틈새의 간격은 좁고 길이는 길게 설계하여 화염이 외부로 전파(일주)되지 못하고 소멸되도록 한다(내부 폭발압력에는 견디도록 용기를 견고하게 제작).
최대안전틈새(MESG): 표준용기의 접합면 틈새를 통해 내부 폭발화염이 외부 폭발성 분위기로 전파되지 않는(화염일주가 일어나지 않는) 최대 틈새 값으로, 이 값에 따라 가스그룹 IIA·IIB·IIC를 분류한다.
■ 핵심 채점어: 틈새 통과 시 화염 냉각·소멸 / 화염일주 방지 / 틈새 좁게·길게, 용기는 압력에 견딤 / MESG=화염 미전파 최대틈새 / 가스그룹 분류 기준
※ 근거: KS C IEC 60079-1(내압방폭구조 d), KS C IEC 60079-20-1(MESG에 의한 가스그룹 분류)
원리: 용기 내부에서 폭발이 발생하면 고온의 화염·연소가스가 용기 접합면의 좁고 긴 틈새(flange gap/화염경로)를 통과하면서 열이 금속 접합면으로 방출·냉각되어, 외부의 폭발성 가스를 착화시킬 수 있는 온도 이하로 떨어진다.
따라서 틈새의 간격은 좁고 길이는 길게 설계하여 화염이 외부로 전파(일주)되지 못하고 소멸되도록 한다(내부 폭발압력에는 견디도록 용기를 견고하게 제작).
최대안전틈새(MESG): 표준용기의 접합면 틈새를 통해 내부 폭발화염이 외부 폭발성 분위기로 전파되지 않는(화염일주가 일어나지 않는) 최대 틈새 값으로, 이 값에 따라 가스그룹 IIA·IIB·IIC를 분류한다.
■ 핵심 채점어: 틈새 통과 시 화염 냉각·소멸 / 화염일주 방지 / 틈새 좁게·길게, 용기는 압력에 견딤 / MESG=화염 미전파 최대틈새 / 가스그룹 분류 기준
※ 근거: KS C IEC 60079-1(내압방폭구조 d), KS C IEC 60079-20-1(MESG에 의한 가스그룹 분류)
9산업안전기사 실기 신출대비 — 8. 전기 방폭 관리(심화)
KS C IEC 60079-0에서 방폭 전기기기는 사용 대상 폭발분위기에 따라 기기그룹 I·II·III으로 대분류된다. 각 그룹이 대상으로 하는 폭발분위기와, 그룹 II·III의 세분(하위그룹)을 쓰시오.
해설
[모범답안]
① 그룹 I: 폭발성 메탄가스(그리고 석탄분진)가 존재하는 광산(갱내)용 전기기기.
② 그룹 II: 광산 외 산업현장의 폭발성 가스·증기 분위기용 기기 — 세분 IIA, IIB, IIC(최대안전틈새 MESG/최소점화전류비에 따른 구분, IIC가 가장 엄격).
③ 그룹 III: 폭발성 분진 분위기용 기기 — 세분 IIIA(가연성 부유물), IIIB(비도전성 분진), IIIC(도전성 분진).
■ 핵심 채점어: 그룹 I 광산(메탄) / 그룹 II 가스, IIA/IIB/IIC / 그룹 III 분진, IIIA/IIIB/IIIC / IIC·IIIC 최고 엄격
※ 근거: KS C IEC 60079-0(기기그룹 I/II/III 및 세분류)
① 그룹 I: 폭발성 메탄가스(그리고 석탄분진)가 존재하는 광산(갱내)용 전기기기.
② 그룹 II: 광산 외 산업현장의 폭발성 가스·증기 분위기용 기기 — 세분 IIA, IIB, IIC(최대안전틈새 MESG/최소점화전류비에 따른 구분, IIC가 가장 엄격).
③ 그룹 III: 폭발성 분진 분위기용 기기 — 세분 IIIA(가연성 부유물), IIIB(비도전성 분진), IIIC(도전성 분진).
■ 핵심 채점어: 그룹 I 광산(메탄) / 그룹 II 가스, IIA/IIB/IIC / 그룹 III 분진, IIIA/IIIB/IIIC / IIC·IIIC 최고 엄격
※ 근거: KS C IEC 60079-0(기기그룹 I/II/III 및 세분류)