화학설비 및 부속설비에서는 정전기 발생이 화재·폭발 등 중대한 사고로 이어질 수 있어 이를 계측제어 관점에서 관리하는 것이 중요합니다. 이 글에서는 정전기의 대전 크기에 영향을 미치는 주요 인자 5가지, 정전기가 초래하는 위험, 그리고 이를 제어하기 위한 계측제어 방법에 대해 설명합니다.
1. 정전기 대전 크기 결정 5 인자
정전기의 발생은 단순한 마찰 현상이 아닌 다양한 물리·환경 조건에 의해 좌우됩니다. 주요 인자는 다음과 같습니다.
1.1. 물질의 전기적 성질
- 전기저항이 높은 절연체일수록 정전기를 잘 축적합니다.
- 유전율이 높은 물질은 전하를 저장하는 능력이 커 대전량 증가에 영향을 미칩니다.
1.2. 마찰 및 접촉 형태
- 마찰 횟수, 접촉 시간, 표면적이 크면 클수록 정전기 유발이 활발해집니다.
- 두 물체가 접촉 후 분리되는 과정에서 정전기 발생이 집중됩니다.
1.3. 상대 습도
- 습도가 낮을수록 공기 절연성이 커져 정전기 누설이 어렵고 축적량이 증가합니다.
- 특히 겨울철 실내 습도 30% 이하에서 문제 빈도가 증가합니다.
1.4. 물질 흐름 속도
- 분체나 액체의 고속 이송, 충돌, 낙하 등은 마찰을 증가시켜 대전량을 크게 높입니다.
- 탱크 충전, 배관 수송, 밸브 조작 등에서 주요 고려 대상입니다.
1.5. 접지 상태 및 방전 경로
- 접지가 적절하지 않거나 누락된 경우 정전기가 축적되어 위험해집니다.
- 방전 경로가 없을 경우 작은 대전량도 방전 시 위험한 불꽃이 될 수 있습니다.
2. 정전기로 인한 주요 영향
정전기는 다양한 산업적 피해를 유발할 수 있습니다.
2.1. 화재 및 폭발 위험
- 대전된 전하가 방전되며 불꽃을 발생, 인화성 가스나 분진과 반응해 폭발 사고 유발.
- 가연성 액체나 분체 취급 설비에서 주의가 필요합니다.
2.2. 정밀장비 오작동
- 제어계 전자기기 및 센서에 정전기 유입 시 노이즈 또는 오작동 발생.
- 공정 안전운전 유지에 위협 요소가 됩니다.
2.3. 인체 감전 및 불쾌감
- 작업자가 대전된 설비와 접촉 시 방전 충격을 받으며, 2차 사고로 연결될 수 있습니다.
2.4. 제품 품질 저하
- 분체 응집, 이물 부착, 필름 정렬 불량 등 정전기에 의해 제품 품질에 악영향을 미칠 수 있습니다.
3. 계측제어 기반 정전기 관리방법
정전기는 측정→경보→자동 제어의 방식으로 관리할 수 있습니다.
3.1. 정전기 센서 및 모니터링 시스템
- 정전기 발생량을 실시간 측정하여 허용치를 초과하면 경보를 발신합니다.
- 축적 전하량을 수치화해 관리 효율을 높입니다.
3.2. 상대 습도 자동 제어
- 자동 가습 시스템을 통해 습도를 50% 이상으로 유지하면 대전 방지를 도모할 수 있습니다.
3.3. 접지 상태 감시
- 탱크, 배관 등 설비의 접지 저항을 상시 측정하고 기준 이탈 시 알람을 발생시킵니다.
3.4. 방전 장치 제어 시스템
- 이오나이저, 접지봉 등 방전 장치를 센서와 연동해 자동 활성화함으로써 정전기 제거.
3.5. PLC 및 SCADA 통합 제어
- 정전기 관련 계측 데이터를 중앙제어시스템에서 통합 분석 및 제어함으로써 예방적 안전 관리가 가능합니다.
결론
정전기는 사소해 보이지만 화학설비에서는 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 과학적인 계측과 제어시스템의 연계가 필수적입니다. 계측제어 기술의 발전은 정전기를 단순한 물리현상이 아닌 공정 위험요소로 인식하고 체계적으로 관리하는 데 기여하고 있습니다.