정전기 재해 방지대책

우리가 보통 이해하고 있는 전기(電氣, Electricity)란 전하의 존재 및 흐름과 관련된 물리현상으로서 동전기를 의미한다.

이와 상대적인 개념으로 정전기(靜電氣, Static electricity)는 물체(주로 유전체)에 전하가 축적되어있는(대전된) 상태지만, 축적되어있는 전하 자체를 지칭하는 경우도 있다. 전하는 항상 전기장에 의한 효과와 자기장에 의한 효과를 가지지만, 정전기는 전기장에 의한 효과가 클 경우다.

 

 

정전기 재해 방지대책

관련 법규

산업안전보건기준에 관한 규칙 제325조(정전기로 인한 화재 폭발 등 방지) 

① 사업주는 다음 각 호의 설비를 사용할 때에 정전기에 의한 화재 또는 폭발 등의 위험이 발생할 우려가 있는 경우에는 해당 설비에 대하여 확실한 방법으로 접지를 하거나, 도전성 재료를 사용하거나 가습 및 점화원이 될 우려가 없는 제전(除電)장치를 사용하는 등 정전기의 발생을 억제하거나 제거하기 위하여 필요한 조치를 하여야 한다.

1. 위험물을 탱크로리ㆍ탱크차 및 드럼 등에 주입하는 설비

2. 탱크로리ㆍ탱크차 및 드럼 등 위험물저장설비

3. 인화성 액체를 함유하는 도료 및 접착제 등을 제조ㆍ저장ㆍ취급 또는 도포(塗布)하는 설비

4. 위험물 건조설비 또는 그 부속설비

5. 인화성 고체를 저장하거나 취급하는 설비

6. 드라이클리닝설비, 염색가공설비 또는 모피류 등을 씻는 설비 등 인화성유기용제를 사용하는 설비

7. 유압, 압축공기 또는 고전위정전기 등을 이용하여 인화성 액체나 인화성 고체를 분무하거나 이송하는 설비

8. 고압가스를 이송하거나 저장ㆍ취급하는 설비

9. 화약류 제조설비

10. 발파공에 장전된 화약류를 점화시키는 경우에 사용하는 발파기(발파공을 막는 재료로 물을 사용하거나 갱도발파를 하는 경우는 제외한다)

② 사업주는 인체에 대전된 정전기에 의한 화재 또는 폭발 위험이 있는 경우에는 정전기 대전방지용 안전화 착용, 제전복(除電服) 착용, 정전기 제전용구 사용 등의 조치를 하거나 작업장 바닥 등에 도전성을 갖추도록 하는 등 필요한 조치를 하여야 한다.

③ 생산공정상 정전기에 의한 감전 위험이 발생할 우려가 있는 경우의 조치에 관하여는 제1항과 제2항을 준용한다.

 

정전기의 위험성

1. 화재 폭발 위험

- 정전기가 충분히 축적된 경우 정전스파크가 발생하고, 그 스파크가 폭발성 분위기에서 발생하는 경우 발화 및 폭발할 수 있다.

- 혼합과 배합 작업, 코팅 공정, 스프레이 공정, 연신 공정 등에서의 발화 위험 및 제품 품질 손상

 

2. 인명 위험성

- 인체는 전도체이며 건조한 환경에서 수천 볼트의 고전압을 발생하는 정전하를 축적한다. 이 전하는 신발과 바닥마감재와의 접촉 또는 다양한 제조작업중에 발생한다. 인체에 대전되어 있는 전하량이 2× 10^-7 ～ 3 × 10^-7 (C) 이상에서 전하가 방전하는 경우 통증을 느낀다. 전하량을 인체의 대전전위로 표현하는 경우 정전용량을 100 pF로 가정하면 약 3 ㎸이다. <표 1>은 인체의 대전전위와 전격과의 관계이다.

<표 1> 인체대전과 전격과의 관계

- <그림 1>은 대전물체가 도체인 경우 정전용량에 따른 전격발생전위이다. 즉, 대전전위 이상이면 정전기는 대전물체에서 인체로 방전하며, 2 × 10^-7～ 3 × 10^-7 (C) 이상의 전하량이 인체에 방전되어 전격을 받는다. 그러나, 대전물체가 부도체인 경우 전격발생의 한계는 없으나 대부분 대전전위가 30 ㎸ 이상이면 정전기가 대전물체에서 인체로 방전하여 전격을 받는다. 따라서, 대전물체가 부도체인 경우 전격발생의 한계는 대전전위 10 ㎸, 대전전하밀도 10-5 (C/㎡)라고 정할 수 있으며, 정확한 전격발생의 전위는 전위측정으로 전격의 발생을 검토한다.

<그림 1> 정전용량에 따른 전격의 발생전위

- 정전쇼크는 무의식적으로 작업자에게 불쾌함과 부상을 입힐 수 있다. 방전 자체는 인간에게 위험하지 않지만, 추락 또는 이동기계와의 충돌은 무의식적인 반응의 원인일 수 있다.

- 여러 상황에서 작업자의 의복과 신발은 정전하의 발생과 동시에 유출하는 도전성이 있다. . 병원 수술실, 폭발물 제조시설, 낮은 전기 에너지로 발화될 수 있는 인화성 및 폭발성 분위기를 생성하는 곳과 이와 유사한 장소 등에서 겉옷을 벗을 때 상당한 정전기가 발생하여 특히 위험하다.

 

 

정전기 재해 방지대책

1. 대전방지

(1) 접지 및 본딩에 의한 대전방지

- 접지는 정전기의 방지대책중에서 가장 기본적인 대책으로서 물체에 발생한 정전기를 대지로 누설, 완화시켜 물체에 정전기의 축적 또는 대전을 방지하기 위한 것이다. 정전기를 방지하기 위한 접지저항은 어떠한 조건이나 환경에서도 1 × 10^6 Ω 이하를 확보하도록 표 준환경조건(기온 20℃, 상대습도 50%)에서 100 Ω 이하로 관리하는 것이 기본이다. 

(2) 가습

- 수분 자체의 도전성으로 인하여 가습은 아주 용이하고 경제적인 정전기 발생 방지 및 제전대책이 된다. 물 또는 증기를 분무하거나 증발시켜 공기 중의 상대습도를 60～70% 정도로 유지하여야 한다. 

(3) 대전방지제

- 대전방지제는 부도체의 대전방지를 위해서 대상에 따라 수지용, 액체용, 종이용, 섬유용 등 또는 사용법에 따라 도포용, 침투형 등 여러 가지가 있기 때문에 적절한 것을 선택하여야 한다. 대전방지제로 처리한 경우는 부도체의 전도도 10^-12 S/m 이상 또는 표면고유저항 10^13 Ω 이하로 접지하거나 본딩하여야 한다. 대전방지제의 효과는 주위의 습도가 저하하면 감소하기 때문에 상대습도를 50% 이상으로 유지하고 정기적으로 점검하여야 한다.

(4) 도전성 재료에 의한 대전방지

- 도전성 재료를 구조적으로 분류하면 분산계와 적층계가 있고, 대전방지방법으로 분류하면 누설에 의한 대전방지와 공기중 방전에 의한 대전방지로 나누어진다.

(5) 도전성 섬유에 의한 대전방지

- 대전된 물체 가까이에 도전성의 가는 선을 접근시키면 코로나 방전이 일어나고, 이 때 공기의 전리이온은 극성이 다른 정전기와 만나서 과부족 전하를 주고 받음으로써 정전기를 제거한다. 이러한 자기방전작용을 이용하는 도전성 섬유는 각종 섬유제품의 대전방지에 이용한다.

 

 

2. 제전기를 이용한 전하의 중화

- 재전의 목적은 주로 부도체의 정전기 대전을 방지하는 것으로써 대전 물체의 정전기를 완전히 제전 하는 것이 아니라 장해 또는 재해가 발생하지 않을 정도로 제전하는 것이다.

- 제전의 원리는 제전기를 대전물체 가까이에 설치하면 <그림 2>와 같이 제전기에서 생성한 이온(양이 온과 음이온) 중 대전물체와 반대극성의 이온이 대전물체로 이동하여 이온과 대전물체의 전하가 재 결합 또는 중화됨으로써 대전물체의 정전기를 제거하는 것이다.

<그림 2> 제전원리의 개요

 

- 제전기의 종류는 전압인가식, 자기방전식, 방사선식이 있고 다음 <표 2>와 같이 비교표를 참조하여 선정하면 된다.

<표 2> 각종 제전기의 비교

3. 발화성 혼합기체의 제거

- 정전기의 축적을 방지할 수 없는 부도성 물체와 부도성 장치의 취급과 관련된 많은 작업이 있다. 따라서, 관련된 물질의 본질적인 위험성에 따라 불활성화, 환기 및 재배치에 의해 발화성 혼합기체의 조성을 제어할 수 있다.

 

4. 인체의 정전기 피해 방지

- 발화성 혼합기체가 존재하는 장소에는 대전된 인체로부터 잠재적인 발화가능성이 있으며, 인체에 정전하의 축적을 예방하기 위한 조치가 필요하다.

- 도전성 바닥마감재와 도전성 신발을 착용하거나, 대전방지용 신발만으로 불충분한 경우에는 손목띠(Wrist Strap), 신발접지기, 도전성 덧신과 같은 개인용 접지장치를 보조적으로 사용한다.

- 정전기 위험이 있는 장소에서는 합성섬유로 만든 의복 착용을 제한하고 대전방지 기능을 갖는 의류를 착용한다.

 

 

 

Reference : KFS 440-201 (정전기 기준)