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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=12CV2W=\dfrac{1}{2}CV^{2})
해설
[모범답안]
W=12CV2W=\dfrac{1}{2}CV^{2} → V=2WC=2×0.25×10−3100×10−12=5×10−41×10−10=5×106≈2,236V=\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=12CV2W=\dfrac{1}{2}CV^{2}을 V에 대해 정리해 풀면 된다.

V=2WC=2×0.25×10−3100×10−12=5×106≈2,236 VV=\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.

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