화재·폭발 위험장소에서의 정전기 위험성평가

화재·폭발 위험장소에서의 정전기 위험 관리로서 화재·폭발 발생 조건, 가연성 분위기의 생성 방지, 점화성 방전의 발생 방지에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

화재·폭발 위험장소에서의 정전기 위험성평가

주요 용어의 이해

• 정전기 : 대전에 의해 얻어진 전하가 절연체위에서 더 이상 이동하지 않고 정지하고 있는 것

• 대전 : 어떤 물질이 +, - 전기를 띠는 현상

• 방전 : 대전체가 가지고 있던 전하를 잃어버리는 것

• 고유저항 : 전류의 흐름을 방해하는 물질의 고유한 성질로 전도도의 역수로 표시

• 전도도 : 도체의 물질에 전류가 흐르기 쉬운 정도를 나타내는 성질

• 점화 에너지 : 증기, 공기 혼합물이 점화되는데 필요한 최소 에너지는 농도에 따라 변화. 대부분의 물질에서 점화되는 최소 에너지는 연소하한과 연소상한 사이의 중간 농도지점에서 나타나는데 이 값을 최소 점화에너지 (MIE : Minimum ignition energy)라 함

 ※ 최소점화에너지는 입자크기, 농도, 온도, 압력, 수분 등의 인자에 따라 영향을 받고 일반적으로 온도가 높을수록, 압력이 높을수록, 입자가 작을수록, 수분이 적을수록 최소착화에너지는 작아진다.

 

 

정전기로 인한 위험성 확인

• 정전기는 물체에 축적이 되어 있는 상태에서는 위험성이 없으나 대전체가 방전하여 불꽃이 발생하였을 때 가연성물질에 착화하여 화재, 폭발이 발생한다.

• 인화성 액체에서 정전기 발생을 최소화하기 위해 유체 속도를 가능한 한 낮게 한다. 보통 전도도가 50pS/m 를 초과 하는 액체는 정전기가 축적이 되지 않지만 전도도가 작은 액체는 설계 시 유속의 조정 등 정전기의 발생을 억제하거나 정전기를 제거하는 등의 방지 대책이 필요하다.

 

<표 1> 주요 액상 화학물질의 전도도 및 최소착화에너지

 

• 가연성 분진은 대부분 높은 고유저항을 갖는 부도체로서 정전기가 축적되며 축적된 정전기에너지가 가연성 물질의 최소 착화에너지보다 클 때 화재·폭발사고로 이어질 수 있다.

• 보통, 고유저항이 10^9 Ω·m 보다 작은 물질은 정전기 축적으로 인한 화재·폭발의 위험성이 적으나 고유저항이 10^9 Ω·m보다 큰 물질에 대해서는 정전기 대책이 필요하다.

• 주요 분체에 대한 고유저항과 최소착화에너지는 평균입경에 따라 값이 달라지므로 유의한다.

 

<표 2> 주요 분체의 고유저항 및 최소착화에너지

 

 

정전기 관리 방법

 

 

위험성평가 원칙 및 절차

화재·폭발 위험장소에서의 정전기 위험성평가는 다음과 같이 2단계로 수행하며, 기본절차는 다음 <그림 1>과 같다.

(1) 전하의 분리와 축적이 발생하는 장소 확인

(2) 해당 장소에서의 점화 위험성평가

<그림 1> 정전기 위험성평가 기본절차

 

 

유해·위험요인 확인·조사 

화재·폭발 위험장소에서 위험성평가를 위한 유해·위험요인 확인·조사에서 접지 및 본딩(Bonding)의 기능을 저해할 수 있는 물질·설비나, 작업자를 포함한 접지되지 않은 도전성 물체를 확인한다.

•  또한 위험성평가 시점에서 전하가 축적되었다는 증거가 없더라도 정전기가 축적될 수 있어 위험을 발생시킬 수 있는 수 있는 대상 여부를 확인하기 위한 다음 사항을 준수한다.

가) 공정에서 취급·처리되는 절연물질은 특히 유의하고, 온도와 상대습도의 변화는 절연물질의 체적·표면 도전율에 큰 영향을 미치므로 이를 감안하여 안전한 수준으로 관리한다.

나) 현장에서의 육안검사를 원칙으로 하여 기계·설비의 운전조건 및 공정작업 등의 설계검토를 실시한다. 또한, 실제 발생할 수 있는 정전기 위험성을 발굴·확인·조치하기 위해서 위험성평가는 공정 및 기계·설비 운전 중에 실시한다.

다) 효과적인 위험성평가를 위해 측정이 필요한 경우 측정장비에 의한 위험성을 고려해야 하는데, 전하의 축적 물체·장소에 측정장비를 접근시키면 대전 정전기가 측정장비로 방전될 수 있으므로, 정전기 대전물체를 측정하는 경우 측정장비의 응답속도를 모니터링 하면서 서서히 접근시킨다.

라) 기계·설비의 벨트나 풀리와 같은 물리적 위험성이 있는 장소 또는 해당 장소 근처에서 측정장비를 사용할 경우에는 적합한 안전작업지침에 따른다.

 

Reference : 1. KOSHA 연구보고서 정전기 화재·폭발 원인분석을 통한 안전관리 방안 마련

2. KOSHA 일터에서의 유해·위험 예방 조치 정전기 및 전자파로 인한 재해 방지