{1} 정전기 이론
[1] 정전기의 발생
1. 정전기 : 부도체상의 전하와 같이 거의 이동하지 않는 전하 즉, 공간의 모든 장소에서 전하의 이동이 전혀 없는 전기를 말한다.
2. 정전기 발생에 영향을 주는 요인
① 물체의 특성
② 물체의 표면상태
③ 물체의 분리력
④ 접촉면적 및 압력
⑤ 분리속도
[2] 정전기 대전 및 방전에너지
1. 정전기 대전 : 물체에 발생한 전하를 일부는 소멸하지 않고 물체에 축적되는데 이 축적된 전하를 대전전하(정전기)라 한다.
2. 방전에너지 : 정전기기 방전될 때의 방전에너지는 다음식에 의해서 구한다.
[3] 정전기 발생의 종류
1. 마찰대전
① 물체가 마찰을 일으킬 때 마찰에 의해서 접촉스위치가 이동하며 전하 분리 및 재배열이 일어나서 정전기가 발생하는 현상이다.
② 고체, 액체, 분체류의 정전기 발생은 마찰대전에 기인한다.
2. 유동대전
(1) 액체류가 파이프 등을 통해서 유동할 때 관벽과 액체사이에서 정전기가 발생하는 현상이다.
(2) 액체유동에 의한 정전기발생은 액체의 유속에 큰 영향을 받는다.
① 배관내 유체의 대전량(정전하량): 유속으 1.5~2배에 비례
② 배관내 유체의 제한유속 : 1m/sec 이하
3. 박리대전
① 서로 밀착해 있던 물체가 박리되었을 때 전하분리가 일어나서 정전기가 발생하는 현상이다.
② 박리대전은 접촉면적, 접촉면의 밀착력, 박리속도 등에 영향을 받는다.
4. 분출대전
기체, 액체, 분체류 등이 단면적이 작은 분출구를 통과할 때 마찰에 의해서 정전기가 발생하는 현상이다.
5. 충돌대전
분체류와 같은 입자끼리 또는 입자와 고체와의 충돌에 의해서 급속한 분리, 접촉이 행해지기 때문에 정전기가 발생하는 현상이다.
6. 파괴대전
물체가 파괴될 때 정전기가 발생하는 현상이다.
7. 비말대전
공간에 분출한 액체류가 가늘게 비산해서 분리되는 과정에 정전기가 발생하는 현상이다.
8. 진동대전(교반대전): 액체를 교반할 때 정전기가 발생하는 현상이다.
[4] 방전의 종류
1. 스파크 방전(불꽃방전)
① 전위차가 있는 2개의 대전체가 특정거리에 근접하게 되면 등전위가 되기 위하여 전하가 절연공간을 깨고 순간적으로 흘러가면서 빛과 열을 발생하는 현상이다.
② 스파크 방전시 공기 중에 오존이 생성되어 인화성 물질에 인화되거나 분진폭발을 일으킬 수 있다.
2. 코로나 방전
① 스파크 방전을 억제시킨 접지 돌기상 도체 표면에서 발생하여 공기 중으로 방전 하거나 고체 유도체 표면을 흐르는 경우가 있다.
② 돌기부(뾰족한 부분)에서 발생되기 쉬우나 방전에너지가 적기 때문에 재해원인이 될 확률은 비교적 적다.
3. 연면방전
① 액체 또는 고체 절연체와 기체사이의 경계에 따른 방전이다.
② 정전기가 대전되어 잇는 부도체에 접지체가 접근한 경우 대전물체와 접지체 사이에서 발생하는 것으로 나뭇가지 형태(별표마크)의 발광을 수반하는 방전을 말한다.
③ 연면방전의 방전조건
- 부도체의 대전량이 극히 큰 경우
- 대전된 부도체의 표면 가까이에 접지체가 있는 경우
④ 방전에너지가 커서 불꽃방전과 더불어 착화 및 전격을 일으킨 위험성이 크다.
4. 스트리머 방전
① 대전량이 큰 부도체와 평편한 현상을 갖는 금속과의 기상공간에서 발생하기 쉬운 방전이다.
② 코로나 방전보다 전격을 일으킬 확률이 높다.
5. 뇌상방전 : 공기 중에 뇌상으로 부유하는 대전입자가 커졌을 때 대전운에서 번개형의 발광을 수반하는 방전이다.
[5] 정전기 유도 및 대책
1. 정전기의 유도 : 절연된 물체에 대전체가 접근하면 절연체에도 정전기가 유도되며, 대전체와 가까운 곳에 대전체와 반대극성의 전하가 유도되고 먼 곳에는 동일 극성의 전하가 유도된다.
2. 정전기의 축적
① 생성된 정전기는 지면이나 다른 물체로부터 절연되어 있을 경우 축적된다.
② 절연저항이 1MΩ 이상이면 정전기가 축적되며, 전기전도도가 10,000(piscosiemens/m)이하일 때 정전기가 축적된다.
3. 정전기의 완화
(1) 영전위 소요시간 : 액체에 생성된 정전기는 주위에 반대극성이 있을 경우 상화 상태작용에 의해 소멸된다.
(2) 완화시간
① 절연체에 발생한 정전기는 축적, 소멸과정에 의해 처음값의 36.8% 감소하는 시간을 시정수 또는 완화시간이라 한다.
② 완화시간은 영전위 소요시간의 1/4~1/5 정도이다.