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벤더그래프를 이용한 인체의 정전대전 측정

1. 실험제목: 벤더그래프를 이용한 인체의 정전대전 측정2. 실험날짜: 2008년 12월 3일 수요일, 정전기안전공학 1,2교시(오전 실험반 D조)3. 실험목적3-1. 인체 정전압을 측정하는 원리를 이해한다.3-2. 인체의 정전대전을 측정할 수 있고 인체의 정전대전의 위험성을 생각해본다.3-3. 작업자의 인체 정전대전 방지에 대해서 생각해본다.4. 실험원리이 실험을 이해하기 위해서 정전기 시간에 배웠던 간단한 개념들에 대해서 이야기하고자 한다.4-1. 정전기 발생 기전정전기는 마찰, 박리 등 외부에 의한 에너지를 받아 접촉전위차가 생기며 중성이었던 상태에서 +전하, -전하로 변하게 되어 +정전기, -정전기를 발생한다. 접촉전위가 클수록 정전기 발생량은 많아진다.4-2. 인체의 대전사람들의 몸 주위에는 합성 섬유나 플라스틱이 많이 사용되고 있다. 이들의 대부분은 절연물이다. 우리가 의복을 벗을 때 속옷과 겉옷의 마찰 및 박리 현상이 일어나며, 걸을 때는 신발과 바닥의 마찰 및 박리 현상이 일어나며, 앉고 섰을 때 의복이 의자에 문질러지는 등에 의하여 정전기가 발생하여 마찰, 접촉 등 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 이렇게 해서 정전기 현상을 느낄 수 있다.4-3. 정전용량전하를 축적할 목적으로 두 개의 도체 사이에 절연물 또는 유전체를 삽입한 것을 말한다. 정전용량은 대전전위(거리)에 반비례하며 대전전하량(면적)에 비례한다. 인제 정전용량이라 함은 이것을 인체에 대한 대전 전위로 표현 한 것을 말하며 인체 정전용량은 대략 100pF∼200pF정도가 되며 이때 발생하는 전압은 3000V정도가 된다고 한다.4-4. 안전저항정전기가 축적되지 않고 잘 빠져 나가게 하며 일반 동전기에 의한 전류를 막아 주기 위함이다. 일반적으로 106Ω을 안전저항이라고 한다. 이는 제전복, 도전성재료, 도전성섬유, Wrist Strap 등을 만들 때 고려한다.5. 실험기구 및 방법(1) 벤더그래프(정전기발생장치)를 준비한다.(2) 정전기전압측정기기, 절연판, 도전판, 제전복, 두를 벗고 측정을 한다. 당시 우리 조는 구두를 신은 사람이 없었기 때문에 구두를 신은 다른 조원이 대신 인체 정전대전을 측정했었다.(4) 다양한 상황을 만들어서 인체 정전대전을 측정한다.)(5) 각각의 조원들이 인체 정전대전을 측정한다. 처음에는 각각 신은 신발을 신고 측정, 그리고 신발을 벗고 측정을 한다.(6) 그리고 접촉되는 표면적에 따른 정전압이 어떤지 보기 위해 벤더그래프의 표면을 작게 해서 측정, 그리고 표면을 넓게 해서 측정을 해본다.(7) 각각의 데이터를 비교 및 분석한다.6. 실험결과 및 분석당시 실험실 환경은 온도는 18℃이고 습도는 대략 50%였다. 그리고 각각 실험한 결과는 다음 순서와 같다.6-1. 구두를 신고 벗고 할 때의 정전압(kV)실험자는 구두를 신은 다른 조원이고 구두를 벗을 때와 구두를 신을 때의 정전압은 대략 10배 정도가 차이 남을 알 수 있다. 일반 운동화인 경우에는 일반 운동화를 신고 바닥 위에서 정전압을 측정해보았을 때 정전압은 4배정도 더 높게 나온다고 한다. 실험1. 구두를 신고 벗고 할 때의 정전압(kV) 비교구두 벗고 + 바닥구두 신고 + 바닥비고1.5-1.6kV10-11kV대략 10배가량 차이6-2. 상황에 따른 정전압(kV)아래의 표를 보면, 다양한 상황을 볼 수가 있다. 그리고 우리 조는 실험값의 정확성을 위해 한사람이 각기 다른 상황을 만들었다. 그리고 표에 맨발이라고 나온 것은 양말을 신을 것을 맨발로 가정을 했기 때문이다. 그리고 우리가 실험할 때 입었던 제전복을 상의랑 하의가 한 세트가 아니었다. 실험2. 상황에 따른 정전압(kV) 비교상황바닥절연판도전판운동화(스니커즈)3.5kV6.3kV1.7kV맨발0.3kV2.5kV0.2kV손목밴드+운동화(스니커즈)0.02kV0.03kV-손목밴드+ 맨발0kV0kV-제전복(상의+하의) +운동화(스니커즈)2.3kV4.5kV1.6kV제전복(상의)+ 운동화(스니커즈)2.0kV4.0kV1.4kV제전복(상의+하의) +맨발0.4kV1.8kV0.25kV제전복(상의)+맨발0.5다. 제전복을 상의랑 하의를 각각 따로 입어 본 이유는 실제 사업장에서 사람들이 주로 상의만 입고 작업을 하는 경우도 있다고 했기 때문이다. 이럴 경우에는 별로 제전효과가 없다고 하였는데 실험결과를 보니, 이해할 수 있었다. 그래서 제전복을 상의랑 하의를 갖추어 입어야 한다. 그러나 제전복만 입는다고 해서 정전기에 의한 장?재해를 막을 수 있는 것은 아니다. 손목밴드 착용이나 바닥을 도전성바닥으로 하거나 신발을 도전성재질로 만든 것을 사용함에 따라 그에 따른 정전압은 다를 것이다. 그리고 제전복만 입는다고 정전기가 제전되고 거의 0kV에 값이 가깝지 않는 이유는 제전복 안쪽에 사람의 옷이나 등에 의한 마찰이 있기 때문이다.여기서 확실히 알 수 있는 것은 접지된 손목밴드를 이용한 것이 그 효과가 높았음을 알 수 있었다.6-3. 각각 조원의 정전압 (kV)다음은 조원 각각 한명씩 각자 신고 온 신발을 신었을 때의 정전압을 비교한다. 여기서 우리 조원은 모두 운동화를 신었다. 그렇지만 운동화의 종류나 바닥의 고무의 재질 등은 달랐고 한명은(나) 여자였다. 실험3. 상황에 따른 각각의 조원의 정전압(kV)값 비교실험 조원상황바닥절연판도전판비고조원 1신발(스니커즈)3kV7.5kV2.8kV맨발0.4kV4.5kV0.3kV조원 2신발(하얀운동화)11kV14kV4.0kV맨발1.0kV5.1kV0.6kV조원 3신발(검은운동화)28kV38kV21kV맨발1.4kV7.5kV0.7kV조원 4신발(고무재질)5.0kV13.5kV2.8kV맨발1.6kV4.5kV0.5kV조원 5신발(스니커즈)3.5kV6.3kV1.7kV맨발0.3kV2.5kV0.2kV조원 6신발(등산용운동화)52kV60kV38kV여자맨발1.2kV6.8kV0.5kV실험 결과값은 위의 과 같다. 여기서 각각 조원들이 신발을 신었을 때와 맨발일 때의 바닥, 절연판, 도전판에서의 정전압의 평균치와 최대값을 구해보았다. 실험3. 상황에 따른 각각의 조원의 정전압(kV)값 평균치와 최대값상황바닥절연판도전판평균치신발17.08kV22.72kV1.8kV0.7kV6-4. 접촉되는 표면적에 따른 정전압 kV 비교정전기가 많이 튀어 앞에서 하던 실험처럼 자세히 실험을 실시하지는 못하였지만 표면적이 넓을수록 정전압이 큼을 알 수 있다. 앞에 설명한 정전용량은 대전전위(거리)에 반비례하며 대전전하량(면적)에 비례한다는 것을 입증해 주는 실험이다.7. 결론 및 고찰전반적으로 정전기에 의한 인체의 대전을 측정하였다. 따라서 정전기에 의한 인체 대전의 위험성(재해사례포함)에 관한 것과 작업자의 인체 정전대전 방지에 대해서 고찰해보도록 하겠다.7-1. 인체 대전에 의한 화재 폭발 사례1) 건조 작업장에서 Surge탱크로부터 비닐 호스로 용제를 뽑아내던 중 연결부에서 흘러나오는 용제가 증발하여 부근에 체류해 있었다. 이때 밸브조작을 하고 있던 작업자가 움직이려고 할 때 발밑에서 발화되었다. 이 사고는 작업자가 신고 있던 신발에서 방전된 정전기가 용제증기에 인화된 것으로 볼 수 있다고 한다.? 방지대책: 정전화를 사용하고 비닐호스 사용을 금지할 것.2) 기구 제조소의 도장실에서 칠하던 색깔을 바꾸기 위해 정전도장기(사용전압9kV)를 정지시키고 신나로 노즐을 청소하려고 할 때 신나에 착화되어 화재가 되었다. 사고의 원인은 작업자가 회사에서 지정한 정전화를 신지 않고 고무로 된 운동화를 신고 작업했기 때문에 인체에 정전기가 대전되고 노즐에 접촉하여 방전불꽃이 신나증기에 착화한 것으로 추측이 된다고 한다.3) 어느 공장에서 Xylene탱크에 주입 작업 중 거의 다 찼을 때 종업원이 Gauge뚜껑을 열어 Sampling을 했다. 두 번째 채취병을 Gauge 뚜껑 부근까지 끄집어 내 한 손으로 그것을 잡고 장갑을 낀 나머지 손으로 샘플링병을 잡으려 할 때 돌연폭발, 종업원은 탱크 밑의 지면까지 튕겨졌다고 한다. 이 사고의 원인은 정전기의 스파크에 의한 것으로 판단되어 탱크 내 기름의 대전에 의한 것과 인제에 대전에 의한 것 등 두 가지로 생각해 볼 수가 있다고 한다. 정전기의 스파크에 인한 것에 대해서는 기름이 출렁이고 있던 중 사용되었기 때문에 대전된 정전기가 Gauge 뚜껑에 접근했을 때 방전되었다고 추정하는 것이며, 후자는 작업자 신발의 도전성이 양호하지 않았기 때문에 밸브의 개폐동작 및 계단을 오를 때 인체와 피복의 마찰에 의해 인체에 대전되어 있던 정전기가 접지체에 방전된 것으로 추정되는 것이라고 한다.7-2. 인체의 대전 위험성정전기 현상 중에서 작업자(인체)의 정전기를 문제로 하는 경우, 인체의 저항은 정전기적으로는 완전한 도체라고 볼 수가 있다. 작업자(인체)가 신?바닥에서 대지로부터 절연된 상태에서는 대지와의 사이에 일종의 축전기를 형성하여 도체상의 정전기는 정전 용량이 커지기 쉬울 뿐 아니라 전체의 전하가 한 곳에 일시에 방전해 버리기 때문에 큰 방전 에너지로 된다고 한다.예를 들면, 절연성의 신발을 착용하고 통상적으로 작업복을 벗었을 경우에 작업복 옷감에서의 방전에너지보다 인체에서의 방전에너지가 더 크게 된다. 그래서 대전량이 같으면 의류의 절연체 대전 이상으로 인체에 대전한 정전기를 중요시해야 할 것이다.요번 실험을 해봐서 확실히 알게 되었지만 더구나 인체의 대전은 착용하고 있는 의류보다는 신발(특히 신발 바닥 소재)이나 작업장의 바닥 소재에 의하여 결정되는 정도가 훨씬 크다.절연성의 신발)을 신고 작업자(인체)가 대지에서 절연된 상태에서 인체에 정전기가 대전(축적)되어 전위가 상승하고 전위가 낮은 물체나 접지물에 접촉되는 과정에서 작업자가 방전음과 청백색의 불꽃을 수반하는 정전기 방전에 의한 쇼크를 받을 경우 인체 대전의 방전 에너지는 가연성 물질로의 착화원이 되어 인화 폭발이나 반도체 장치의 파괴에 이를 가능성이 있다.앞서 설명했겠지만 인체에서의 방전은 전체의 전하가 1개소에서 한꺼번에 방전해 버리기 때문에 큰 방전에너지가 된다. 그러나 착화에 대해서는 방전 에너지만으로 결정되는 것이 아니기 때문에 방전 현상, 접지 상태, 방전 전류의 시간 분포 등에 의하여 대폭적으로 변한다는 것을 인식해 둘 필요가 있을 것이다. 또 인체 전위는 자세를 바꾸거나 한발로 서면다.

공학/기술| 2010.05.21| 8페이지| 1,000원| 조회(503)

정전기, 인체, 실험레포트, 벤더그래프, 정전대전

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송풍형 전압인가식 제전기의 성능측정

1. 실험제목: 송풍형 전압인가식 제전기의 성능측정2. 실험날짜: 2008년 11월 26일 수요일, 정전기안전공학 1,2교시(오전 실험반 D조)3. 실험목적3-1. 제전기의 원리, 종류, 기능에 대해서 이해한다.3-2. 제전기의 제전능력을 알기 위해서 성능을 측정할 수 있다.3-3. 실제 사업장에서의 제전기의 성능과 설치 등 어떻게 이용, 관리가 되는 지에 대해서 생각을 해보고 제전기의 안정성에 대해서 생각해본다.4. 실험원리이 실험을 이해하기 위해서 정전기 시간에 배웠던 간단한 개념들에 대해서 이야기하고자 한다.4-1. 제전: 물체에 대전된 정전기를 이온(ion)을 이용하여 중화시키는 것이다. 즉 대전체 가까이 설치된 제전기에서 발생되는 이온중에서 대전물체의 전화와 반대극성의 이온이 대전물체로 이동하여 대전전화와 결합하여 중화시키는 것이다.4-2. 제전기의 종류, 원리, 기능: 최근의 제전기의 종류는 다양한 종류의 것이 개발, 시판되고 있다. 이온의 생성법의 원리에 따라 제전기는 크게 전압인가식제전기, 자기방전식제전기, 방사선제전기 이렇게 해서 3가지로 나누어 볼 수 있다. 다음 아래의 에 종류, 원리, 기능이 간단히 명시되어 있다.제전기의 종류, 원리, 기능종류이온의 생성법(원리)기능전압인가식 제전기표준형송풍형방폭형직류형침상, 세선상 전극에 고압을 인가하여 코로나 방전을 일으켜 이온을 생성제전능력이 크고 기능이 다양자기방전식 제전기도전성 섬유혼익 직포도전성 필름대전물체의 전기기계를 전극에 집적하여 높은 전기기계를 만들고 코로나 방전을 일으켜 이온을 생성이온생성에 전원이 불필요하고 취급이 간편방사선식 제전기α 선원β 선원방사선 동의 원소의 전리 작용에 의한 생성착화원이 될 가능성이 적음우리가 실험했던 제전기는 전압인가식제전기 중에서 제전기에 fan이 달려 있는 송풍형제전기다. 그리고 전압인가식제전기에는 전압인가의 방식에 따라 교류, 직류, 펄스형교류, 펄스형직류 등으로 구분이 된다고 하는데 우리가 실험했던 것은 제전기는 펄스형교류에 속하는 것이다.[그림] 대고 있고 이러한 특징으로 인해서 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온 계면활성제, 양성계면활성제가 있다고 한다. 대전방지제는 간단한 방법으로도 정전기를 제거 할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 가격도 부담이 없어 최근에 많이 사용한다고 한다. 다만, 시간이 차차 지나면 그 효율이 떨어진다고 한다.4-4. 반감기: 처음에 대전되어 있는 정전기양이 반으로 줄어들 때까지 시간5. 실험기구 및 방법5-1. 반감기 측정과 제전기 성능측정(1) 송풍형전압인가식제전기와 정전기전압을 측정기기를 준비한다.(2) 반감기를 측정할 때는 우선 모 100%의 천을 가지고 임의의 물건을 대전을 시킨다. (마찰 10회 정도) 제전기의 전원을 키고 각각의 물건마다 정전기 대전량이 절반이 되는 시간을 잰다. 대략 5종류의 물건을 정하여 반감기를 측정한다. 또한 대전된 물체와 거리를 달리해서 반감기를 측정한다.(3) 그리고 송풍형의 제전기의 능력을 알기 위해서 임의의 물체를 대전시키고 적당한 거리(6cm)에서 제전기의 전원을 키고 제전능력이 가능한 최대 제전거리를 측정한다.6. 실험결과6-1. 실험대상실험 대상은 다음 과 같음을 알 수 있다. 5가지 종류의 실험대상실험 대상① 아크릴 투명 원통② 테프론 원통 (한쪽면절연유사용)③ 합성 PV호스④ 패딩 점퍼⑤ 머리카락(반곱슬, 직모)6-2. 실험조건(1) 마찰 횟수는 10회이며, 재료에 마찰했던 물질은 모100%인 원단이다.(2) 머리카락 실험은 그냥 한번 해보는 실험이다.(3) 당시, 습도는 48%, 온도는 섭씨 12도.(4) 테프론의 경우에는 한면은 대전방지제 사용하였다.(5) 제전전압을 측정하는 거리는 6cm가 가장 적절하다고 한다.6-3. 제전기 성능측정 결과다음 은 제전기의 성능이 어느 정도 인지 알아보기 위해서 측정한 결과다. 2가지의 대전된 물질에 대한 제전기의 성능측정 결과제전기의 성능측정 (fan작동시)실험 대상최대 제전거리(Cm)아크릴 투명 원통120테프론 원통 (한쪽면절연유사용)110그리고 이를 그래프로 도식화한 재료와 거리에 따른 반감기대전된 물질과 거리에 따른 반감기실험대상처음 측정 전압(KV)측정거리(cm)반감시간(초)아크릴 투명 원통502120테프론 원통(한쪽면절연유사용)5.52140아크릴 투명 원통106110테프론 원통(한쪽면절연유사용)1.66130아크릴 투명 원통510140테프론 원통(한쪽면절연유사용)1.210160합성 PV호스24.7629패딩 점퍼126120머리카락 (반곱슬)2.4615머리카락(직모)2.267사실은 테니스라켓 부분의 고무재질로 되어 있는 부분도 마찰을 하였는데 제전기가 필요가 없을 정도로 정전기가 전혀 생기지 않았다. 물론 고무도 종류에 따라 정전기의 발생유무가 다르겠다. 하지만 주로 고무도 정전기를 방지하는데 있어서 도전성고무를 만드는 등 많이 쓰인다고 한다. 다음 아래의 [그림2]는 물체에 따른 반감시간을 그래프로 나타낸 것이다. 그리고 [그림3]과 [그림4]는 어느 정도 거리에서 제전기의 능력이 가장 좋은지에 대해서 알 수 있었다. 물론, 주어진 환경조건이 다르겠지만 대략적으로 6cm정도에서 대전되어 있었던 정전기가 잘 제전이 되는 것을 알 수 있다.[그림2] 대전된 물체 종류에 따른 반감시간[그림3] 투명아크릴원통의 거리에 따른 반감시간[그림4] 테프론흰색원통의 거리에 따른 반감시간이와 같이 결과값을 분석해보고 그래프를 그려보니까 반감기가 가장 빠른 시간이 되는 거리가 제전효율이 가장 잘 일어난다고 볼 수 있겠다. 즉 6cm정도에서 제전효율이 가장 좋았다. 그리고 거리가 멀수록 제전능력이 아주 많이 떨어짐을 알 수 있었다. 그리고 대전된 물체가 제전기에 가까이에 있으면 오히려 역방전)을 일으킬 수 있다고 하였고 제전도 잘되지 않는다고 하였다.7. 결론 및 고찰7-1. 제전기 성능 실험제전기의 사용 목적은 사업장의 정전기를 제거함에 있다. 사업장의 정전기를 제거함으로서 생산성의 효율을 높이고 좋은 품질을 만들며, 안전한 작업을 하기 위함이다. 특히, 부도체간의 정전기를 제거하기 위한 대책으로 제전기가 활용이 되고 있다고 한다.본격적인이 방법은 아니라고 한다. 시간이 지나면, 제전능력이 떨어지므로 주기적으로 사용해야 한다고 한다. 보조적, 단독적으로 사용하기에는 제전 성능이 떨어진다고 한다.본격적인 실험에서는 주로 제전기의 성능에 대한 실험을 하였다. 제전기의 성능은 물론, 제전기의 기기에 따라 다르겠지만 적절한 거리가 가장 중요함을 알았던 실험이다. 가장 적절했던 거리는 제전기로부터 대략 5～6cm정도임을 알 수 있었다. 그리고 실험중 제전기에 ‘찌지직’ 소리가 났는데 이는 제전기 속의 침선 주의에 방전(공기 중의 이온화)이 일어나는 현상이라고 한다. 그리고 제전기에 약간 비릿한 냄새가 난다고 한다. 그리고 정전기가 공기 중에 방전이 일어나면 오존발생량이 증가한다고 한다. 이러한 물리적인 현상으로 정전기가 방전이 됨을 알 수 있었다. 그리고 물체마다 표면저항이라는 것이 있는데 이 표면저항이 작으면 작을수록 제전은 더 잘 된다고 한다. 우리가 실험했던 아크릴투명원통의 표면 저항은 대략정도가 된다고 한다. 그래서 교수님이 주셨던 강의자료를 참고로 해보니까 표면저항이 대략정도가 되는 물질에 대한 반감기는 대략 150초(정확한 값은 아니고 추측, 범위 안에 들어간 값은 맞음)정도가 되었다. 우리가 측정했던 값은 대략 110초정도가 됨을 알 수 있었다. 물론, 정확한 것은 아니지만 표면저항이인 물체에 대한 제전 되는 시간(반감기)는 대략 150초 정도가 나온다고 결론을 내릴 수 있겠다.우리가 실험했던 제전기는 송풍형전압인가식 제전기다. 송풍형전압인가식 제전기가 생긴 이유는 그냥 전압인가식 제전기인 경우의 단점을 보안한 것이다. 즉 정전기의 대전이 가까이서는 이온생성이 잘 되어 정전기의 제전이 잘된다. 그러나 거리에서 멀어지면 멀어질수록 제전능력이 떨어진다. 이러한 단점으로 인해 제전기 뒤에 fan을 달아놓은 것이다. 물론, 이론상으로 송풍형제전기의 능력이 더 먼 거리의 까지 잘 되기 때문에 fan을 작동시킬 때의 제전능력과 그러지 않을 때의 제전능력을 실험을 통해 비교를 하지 못했다. (너무도 당 크로, 다량의 이온이 생성되어도 이것이 반드시 제전을 위하여 유효하게 사용되어지지 않기 때문에 제전성능이 저하되는 일도 있다. 그러므로 이온의 생성능력이 크고 이와 더불어 생성된 이온이 제전에 유효하게 활용되기 위해 전압인가방법, 침상전극의 수 등이 고려되어야 한다. 또한 자기 방전식 제전기에는 이온을 생성하는 전극의 재료, 형상 등에 의해 이온의 생성능력이 변화하기 때문에 이것에 대해서도 많은 연구가 이루어지고 있다. 아울러 제전기의 성능은 제전기 자체만으로 정해지는 것이 아니며 일반적으로 제전기의 설치방법, 제전할 대상인 대전물체 등에 따라 변화한다. 특히 자기 방전식 제전기는 대전물체의 정전기 에너지를 이용하여 이온을 생성하기 때문에 제전성능에는 대전물체의 영향이 필연적이라고 한다.제전기의 성능은 유효제전전류에 의해 평가할 수 있으며 여기에 1(A)의 제전기가 있다면 V(V)로 대전하고 있는 정지 대전물체, 예를 들면 플라스틱 공장 등을 제전할 경우 제전에 필요한 시간 t는 대전물체의 정전용량 C(F)라 하면 t= V.C/ I(s) 가 된다. 여기에서 V(V)에 대전하는 이동 대전물체, 예를 들면, V(m/s)로 주행하는 Film 등을 완전하게 제전하기 위하여 대전물체의 속도가 V=I/V.C.W(m/s)이하가 되지 않으면 안 될 것이다. 단 , 이 속도는 대전물체의 폭을 W(m), rm 정전용량을 C(F)로 계산이 된 것이라고 한다. 또한 일반벅으로 제전기의 유효제전전류는 설치거리에 의하지만 제전기의 형상이 직선상이므로 전압인가식 제전기로는 수백μA/m, 자기방전식 제전기로는 수십μA/m, 방사선식 제전기로는 수 μA/m정도이다.7-3. 제전기 선정과 설치제전기는 실제 사업에서 어떻게 선정이 되고 어떻게 설치가 되는 지에 대해 조사를 해보았다.제전기는 앞에서 서술한 바와 같이 그 종류에 따라 이온 생성 방법이 다르고, 기종도 제전대상에 따라 다양하기 때문에 제전대상에 따라 적당한 것을 선택하고 사용해야 한다. 전압인가식 제전기는 제전능력이 좋기 때문에 이다.

공학/기술| 2010.05.21| 10페이지| 1,500원| 조회(672)

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인체의 정전기 측정

1. 실험제목: 인체의 정전기 측정2. 실험날짜: 2008년 11월 19일 수요일, 정전기안전공학 1,2교시(오전 실험반 D조)3. 실험목적3-1. 각 상황별 인체의 정전기를 측정하는 실험을 통해서 정전기가 인체에 대전되는 원리 및 실험과정을 이해한다.3-2. faraday cage장치의 원리를 이해한다. 그리고 이 장치를 이용하여 다양한 옷 종류의 정전기를 측정할 수 있다.3-3. 제전복을 착용하여야 하는 사업장과 실제 사업장에서의 제전복은 어떻게 이용되고 있고 관리가 어떻게 되는 지에 대해서 생각을 해본다.4. 실험원리이 실험을 이해하기 위해서 정전기 시간에 배웠던 간단한 개념들에 대해서 이야기하고자 한다.4-1. 정전기 발생 기전: 정전기는 마찰, 박리 등 외부에 의한 에너지를 받아 접촉전위차가 생기며 중성이었던 상태에서 +전하, -전하로 변하게 되어 +정전기, -정전기를 발생한다. 접촉전위가 클수록 정전기 발생량은 많아진다.4-2. 정전기의 대전량: 정전기의 발생량 - 정전기의 완화량4-3. 제전복의 원리: 제전복의 구성은 굵기가 14μm정도로 가는 도전성섬유가 8mm의 간격으로 되어 있다. 그리고 코로나 방전 현상을 이용하였다. 마찰이나 외부의 어떤 에너지에 의해 +정전기 혹은 -정전기가 발생하면 도전성 섬유가 코로나 방전현상이 일어나 공기를 이온화시켜서 정전기를 제거를 한다. 예를 들어, 옷이 마찰이 되었다면 마찰에 의한 불안정한 상태가 되었을 텐데 이를 안정화 시켜주는 역할을 한다고 볼 수 있겠다.4-4. faraday cage): 도체로 된 상자의 외부에 전기장을 가하면 도체의 자유전하는 재빨리 재배열을 시작한다. 그리고 가해진 전기장의 효과가 상자 내부에서 상쇄되면 자유전자들의 움직임이 멈춘다. 그러므로 패러데이상자의 내부와 외부는 서로 전기적으로 차폐될 수 있다. 단, 도체판이 충분히 두껍고, 그물망의 구멍이 차단하고자 하는 전자기파의 파장보다 충분히 작다면 효과적인 패러데이상자로 사용할 수 있다. 또한 패러데이 상자의 내부에 전하나 전기장이 증명하기 위해 금속박으로 코팅된 큰 공간을 만들고 그 공간의 외벽에 고전압을 가했다. 그리고 검전기로 내벽에 전하가 없음을 확인하였다. 패러데이상자 안팎의 전기장이 독립적이므로 번개나 외부 전기장으로부터 전기 장비를 보호하는 용도로 사용된다. 자동차나 비행기는 번개를 효과적으로 차단할 수 있어서 내부가 안전함과 동시에 창문의 크기가 휴대폰의 전파 파장보다 훨씬 크므로 전화의 수신은 가능하다. 영국의 한 교사는 휴대폰을 사용한 컨닝을 방지하기 위해 시험장을 패러데이상자처럼 만들 것을 제안하기도 했다.5. 실험기구 및 방법5-1. 각 조원 별 인체의 정전기 측정(1) 인체의 정전기를 측정할 수 있는 장치를 준비한다.(2) 6명의 조원이 각각 다음과 같은 순서로 인체의 정전기를 측정을 한다.(3) 합성목재 위, 실험실 바닥, 합성목재 위에서 상위를 마찰 시키는 경우의 세 가지를 경우를 고려하여 측정을 한다.(4) 각 데이터를 분석?비교를 한다.5-2. faraday cage를 통한 다양한 옷과 제전복의 정전기 측정(1) faraday cage장치를 준비한다.(2) 0점 Voltage로 조정한다. 그리고 장치가 접지가 되어 있는지 확인을 해본다.(3) 각각 6명의 조원들이 입고 있었던 옷과 제전복을 입었을 때의 정전기의 발생 전압을 체크해본다. 상위의 마찰 5번 정도로 한다.(4) 각 데이터를 분석?비교를 한다.6. 실험결과6-1. 각 조원 별 인체의 정전기 측정각각 조원들의 인체의 정전기 측정은 다음 )과 같음을 알 수 있다. 조원들의 인체 정전기 측정 결과실험 횟수 [성별]합성목재 [kV]실험실 바닥 [kV]합성목재 + 상의마찰 [kV]1번 [남]0.30.20.52번 [남]0.480.210.323번 [남]0.250.310.374번 [여]0.90.11.15번 [남]0.270.290.256번 [남]0.240.130.63보통, 남자들보다 여자인 나의 경우가 인체 정전기가 가장 많이 발생됨을 볼 수 있었다. 그리고 대개 실험실바닥위에서의 정전기량이 많이 낮음을 알 수 전복의 정전기 측정결과는 다음 )과 같음을 알 수 있다. 일반복과 제전복의 정전기 측정실험 횟수 [성별]일반 상의 [μC]제전복 상의 [μC]재질1번 [남]0.670.3면(100%)2번 [남]0.830.24토끼털3번 [남]overflow0.22오리털4번 [남]0.10.2오리털5번 [남]0.10.1오리털6번 [여]0.90.2합성모직(털 종류)결과는 위와 같이 나왔지만 개인의 감수성에 따라 옷이나 제전복에 대한 정전기량이 다를 것이라고 생각한다. 또한, 대체적으로 제전복을 입었을 때 정전기량이 적음을 알 수 있다. (4번째 실험자 제외)7. 결론 및 고찰실험한 부분이 크게 두 부분이지만 원리 면에서는 크게 다르지 않았다. 첫 번째 실험은 사람의 입장에서 옷에 정전기가 발생하면 인체에 대전대는 정전기량은 얼마가 되는 것인지 알 수 있는 실험이었고 두 번째의 실험은 옷의 입장에서 옷에 정전기가 발생하여 옷에 대전대는 정전기량을 알 수 있는 실험이었던 것 같다. 따라서 이 두 부분에 대해서 한 묶음으로 하여 볼 것이고 실제 사업장에서의 제전복에 대해서는 어떻게 활용되고 있는지에 대한 부분으로 살펴보고자 한다.7-1. 실험에 대한 결론 및 고찰우리 D조가 실험했던 인체 및 옷에 대한 정전기를 측정결과는 위의 실험결과 부분에 과 에 자세히 있다. 그런데 이 결과는 절대적인 것은 아니라고 생각을 한다. 오차도 많을테지만 우선적으로 각 사람마다 인체 정전기에 대한 감수성이 다르기 때문이다. 보통, 여자가 남자보다는 감수성이 커서 정전기 대전량이 많다고 하는데 실제로도 그렇게 나왔다. 그리고 사람이 인체에 대전을 되었을 때 어떠한 행위를 하였느냐가도 변수가 되는 것 같다. 움직임이 없는 사람보다는 움직임이 많은 사람에게서 당연히 정전기는 많이 발생을 할 것이다. 이런 점에 있어서 같은 조건에 움직임만의 차이로 해서 실험을 하였으면 좋았을 것이라는 아쉬움이 든다. 또한 우리가 신고 있는 신발의 재질이 무엇이냐에 따라 입고 있는 옷에 따라 다를 것이다. 그리고 신발이 바닥과 닿는 란 어렵다는 생각이 든다.다음 아래와 같은 공식을 보면 알겠지만 인체정전용량을 상수로 본다면, 정전기량은 전압과 비례 관계가 있음을 알 수 있다. 즉 전압이 높을수록 인체의 정전기의 양은 크다고 할 수가 있겠다.그리고 정전에너지를 구하는 식에 의해 구해보면, 화재폭발이 가능할 정도의 에너지가 나오게 되는데 이는 이 때 대전된 정전기량이 화재폭발을 일으킬 착화원이 될 수 있다는 증거다. 그러나 쉽게 화재폭발이 일어나지 않는 이유는 그 발생되는 시간이 매우 작기 때문이다. 우리가 실험을 해서 인체 대전량을 측정을 하였을 때보면 정전기가 빨리 없어지기 때문에 표시되는 값이 빨리 0에 가까워지는 것을 보고 알 수 있었다. 실험에 있어서 아쉬웠던 점은 바로 사람 혼자씩 측정을 했다는 것이다. 만약에 사람이 여러 명이 있을 때에는 어떠할까? 앞의 공식에 의해보면 사람 1명일 때보다 인체의 대전되는 정전기량은 많을 것이라는 것을 쉽게 알 수 있다. 또한 실험 중에 해프닝이 있었다. 조교선생님이 다른 조의 실험을 하다가 몸에 정전기를 많이 가지고 와서 그런지 계속 실험을 하는 도중에 overflow)로 측정이 되었던 점이 있었다. 또한 두 번째 실험에서 제전복을 입었을 때 오히려 값이 더 높게 나오는 경우가 있었다. 물론 원인은 영점조절을 잘 못해서였다. 사실, 정확한 실험을 위해서는 1번 실험이 끝난 후 faraday cage에 미리 공기를 이온화시킨다음에 다시 실험을 시도한다고 하였다.실험을 통해서 또 강의시간에 배웠던 부분으로 정전기 발생에 영향을 주는 요인에 대해서 정리를 해보겠다. 첫 번째는 대전서열에 따른 물체의 특성이다. 대전서열을 보면 먼 곳에 있는 것끼리 마찰을 하게 된다면 정전기발생이 많이 발생을 한다. 또한 옷의 재질을 보면 대표적으로 면, 혼방, 합성이 있는데 합성섬유일수록 정전기가 가장 많이 생기고 다음으로 혼방섬유이고 그 다음으로는 순면이다. 그래서 작업복은 순면으로 하는 것이 적절하다고 볼 수 있겠다. 두 번째로는 물체의 표면 상태이다. 표면의 오세 번째로는 접촉 면척 및 접촉 압력을 볼 수 있겠다. 물체간의 접촉 면적과 접촉 압력이 클수록 정전기 발생량이 많다고 할 수 있다. 네 번째로는 어떤 물질에 있어서 정전기의 발생은 그 전에 일어났던 그 물체의 대전이력에 영향을 받는 다는 것이다. 즉, 최초의 대전 시 가장 크다. 다섯 번째로는 마찰 속도, 분리 속도가 클수록 발생되는 전하의 재결합이 더 적게 일어나 정전기의 발생량이 많다고 할 수 있겠다. 기타요인으로는 온도, 습도, 불순물 등이 정전기의 발생에 영향을 미친다고 볼 수가 있다.제전복을 입었을 때는 확실히 인체에나 옷에 대전되는 정전기량이 적음을 알 수 있었다. 실험실에 있는 제전복은 그 효과를 제대로 하고 있음을 알 수 있었다. 사실, 첫 번째 실험에서 합성목재위에서 제전복을 입고 정전기량을 측정해보았는데 제전복의 효과를 별로 볼 수가 없었다. 정전기량이 비슷하게 나왔기 때문이다. 알고 보니, 상의만 제전복을 입어도 제전효과는 별로라고 한다. 그 이유는 신발에서 정전기가 일어나는 경우가 많기 때문이라고 한다. 그래서 제전복을 입을 때는 상의와 하의를 둘 다 입어야 그 효과를 제대로 발휘를 한다고 한다.7-2. 실제 사업장에서의 제전복우선 제전복과 관련되어 있는 사고사례를 조사해보았다. 오래 전이지만 1989년 12월 ○○소재 화약 공장의 기폭제 혼합공실에서 폭발사고가 발생하여 1명이 사망하고 혼합공실이 전파되었던 사고가 있었다. 당시 사고의 원인으로는 첫째는 건조용기에 있는 L.A분말을 스폐튤라로 저어주는 과정에서 충격에 의해 폭발이 되었을 것을 것이라는 점과 둘째는 작업복에서 정전기가 발생하여 이것이 L.A를 기폭시키는 원인이 되었을 것이다. 이와 같은 가능성에 대한 근거로서는 다음과 같았다. 사고 당시 작업자(사망자)가 상체부위에 제전복을 입지 않았음이 현장조사를 통해 확인되었고(하의는 제전복이었음) 상의를 제전복 대신 일반 작업복을 입었을 경우 (작업자가 일반 작업복을 착용했음이 확인됨) 정전기 발생량은 L.A를 기폭을 시킬 가능성이 있 한다.

공학/기술| 2010.05.21| 7페이지| 1,000원| 조회(1,213)

정전기, 인체, 실험레포트, 전기장

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가연성분진, 증기의 최소착화에너지

1. 실험제목: 가연성분진, 증기의 최소착화에너지2. 실험날짜: 2008년 11월 12일 수요일, 정전기안전공학 1,2교시(오전 실험반 D조)3. 실험목적3-1. 가연성분진과 가연성증기의 최소착화에너지를 실험을 통해서 구하는 원리 및 실험과정을 이해한다.3-2. 실제 사업장에서 가연성분진, 증기에 대한 위험성과 대책을 생각해 본다.4. 실험원리정전기 시간에 배웠던 간단한 개념에 대해서 이야기하고자 한다.4-1. 가연성분진: 공기 중에 산소와 발열반응을 일으키고 쉽게 폭발하는 분진으로 화재 및 폭발의 위험성이 있고 종류로는 다음과 같다.(옥수수분말가루, 녹말분, 마그네슘, 알루미늄, 소맥, 전분, 합성수지, 카본 블랙 등)4-2. 가연성가스: 메탄가스 등 연소되어 폭발할 수 있는 기체이며 또는 공기 속에서 탈 수 있는 가스를 말한다. 석탄이나 다른 탄화물의 분해 및 마찰에 의하여 생기기도 한다.4-3. 분진폭발: 곡물, 설탕, 톱밥, 섬유공장에서와 같이 가연성 분진을 취급하는 장소에서 공기 중의 어떤 일정한 농도에 분진이 분진운을 형성하게 되면 전기적 스파크 또는 마찰열에 의해 착화되어 폭발하는 것을 말한다. 분진폭발은 연쇄적 폭발 위험이 있어 더욱 더 주의가 요하고 일단 착화되면, 폭발 종료 시까지 1초도 안 걸리므로 폭발 분위기가 형성되지 않도록 사전에 주의가 요망된다.4-4. 최소착화에너지: 가연물혼합기에 착화하기 위한 최소 정전에너지를 말한다.정전에너지 구하는 식을 이용한다.(C는 정전용량, V는 인가된 전압)4-5. 방전의 종류(1)불꽃방전: 기체 내에 넣은 전극에 고전압을 걸었을 때, 갑자기 기체의 절연상태가 깨지면서 큰 소리와 함께 불꽃을 내며 방전하는 현상이다. 불꽃은 단속적인 방전이 높은 전압으로 일어나기 때문에 생기는 것으로 자연에서는 번개가 치는 것이 이 현상의 예이다.(2)코로나방전: 기체 속 방전의 한 형태이다. 한 쪽이나 양 쪽의 전극이 뾰족한 모양일 때 극 부분의 전기장이 강해져 방전이 일어나는 현상으로, 극 사이의 일부에만 방전이 일만들어 준다.(3) 그 다음에 공기(산소)와 가연성가스를 주입한다.(착화분위기조성) 우리가 사용한 가연성가스는 LPG가스인데 2가지의 가연성가스가 혼합이 되어 있는 데 부탄과 프로판의 비율이 4:1정도이다. 부탄이 거의 80%을 차지하고 있기 때문에 부탄으로 가정하기로 한다.(4) 그리고 농도의 범위를 조절하는데 대략 5.26의 Vol%로 조절한다.(5) 고전압 인가 장치에서 임의의 전압을 넣어준다.(6) 착화버튼을 눌러준다.(무조건 착화버튼을 누른다고 착화가 다되는 것은 아니다.)(7) 5-6번 이 과정을 반복한다.6. 실험결과6-1. 가연성분진의 최소착화에너지비록 실험 장치에서의 밀폐된 공간이지만, 가연성분진이 정전기에 의해 착화가 되어 폭발을 함을 눈으로 직접 볼 수 있었다.6-2. 가연성증기의 최소착화에너지다음은 실험했던 조건(정전용량, 전압)으로부터 정전에너지를 구하는 식(, C는 정전용량, V는 인가된 전압)으로 실험했던 가연성가스(거의 부탄)의 착화에너지 값을 실험에 의해 구한 값을 에 정리를 하였다. 실험에 의한 가연성증기(부탄)의 착화에너지 값(총 6번시도)C, 정전용량()V, 인가된 전압()정전에너지()1차3008.2510.212차1007.52.813차5081.674차206.50.425차3008.3710.51(실험 중 착화는 되지 않음)6차1006.52.11[그림]. 실험에 의한 가연성증기의 착화에너지 값결과표를 보니, 내가 계산을 잘 못한 것일 것 같다는 의구심이 들 정도로 실험값들이 예상한 것보다는 크게 나왔다. 그것과는 오차는 상당히 크게 났다. 4차 실험 때 정전에너지의 값이 0.3정도 나왔어야 했는데 몇 번을 계산을 해봐도 다음과 같은 결과가 나온다. 그래프는 다음 그림과 같이 나옴을 볼 수 있다.7. 결론 및 고찰실험한 부분이 크게 두 부분이기 때문에 각각 부분에 대한 결론 및 고찰을 써보았습니다. 그리고 최종적인 안전 대책에 대한 고찰은 3번에 있다.7-1. 가연성분진의 최소착화에너지 실험가연성분진을 이용하여 정전기에 의해 착화가 안 하는 경향이 있어 비교적 실험 위험성은 적음.기타한번 착화실험을 하고 난 후에 청소의 번거로움, 고가인 장치.계속 청소해줄 필요는 없음.따라서 가연성 분진의 제연성을 쉽게 보기 위해서는 우리가 실험했던 장치는 매우 적합함을 알 수 있었다. 사실은 우리가 실험을 한 가연성 분진의 폭발 유도 시험에 착수하기 전에 반드시 시료분진의 물성 등에 관한 기초 조사가 있어야 한다. 예를 들어, 구성분의 조성, 입도, 수분함량 등을 미리 조사하여야겠고, 시료 선택, 채취방법에도 주위가 필요하다고 한다. 실제 논문을 위한 것이나 연구소에서는 실험할 때는 이를 일일이 고려한다고 한다.분진폭발 시험결과로 얻어지는 자료들은 분진의 폭발 특성을 예측하는데도 중요하다고 한다. 이 자료들을 통해 폭발사고의 예방과 사고가 발생하는 경우에 그 재해를 극소화하는데 매우 중요하다. 그러나 이러한 자료를 있는 그대로 믿어서는 위험한 결과를 초래할 가능성이 있다. 따라서 이를 항상 염두에 두어야 할 것이다.우리가 실험을 할 때의 몇 가지 주의 사항이 있었다. 가연성분진의 착화가 되게 주변 환경을 형성하는 것이 중요하였지만 그것이 목적은 아니다. 다만, 기기를 다룰 때 있어서 밀폐된 공간을 형성하게 되는 과정이 있었는데 이 때 조립을 할 때 큰 실린더가 어느 한쪽 방향으로도 치우치지 않게 하는 것이 중요하였다. 또한 공기압도 어느 정도 강하게 넣어 주어야 했었던 점이 있었다. 밀폐된 공간 위에 종이 파열판의 역할은 실험의 안전성에 초점이 있었다. 만약에 이 종이의 역할이 없었다면 실험도중에 큰 사고가 날 것이다. 즉, 이 파열판은 가연성분진이 폭발할 때 안전하게 한쪽 방향으로 폭발할 수 있도록 해준 것이라고 볼 수 있겠다. 분진의 착화위험성물질명폭발하한계농도()최소착화에너지()알루미늄3010유항3515석탄4030에폭시수지209합성고무3030폴리에틸렌2010폴리프로필렌2025소맥4040설탕3530목재2020주어진 환경이 같은 때 가연성분진의 양이 많다고 정전기의 착화가 잘 되는 것은 아니고 공기오차의 원인은 부탄이 100%로 순수하지 않았기 때문일 것이라는 생각이 든다. 그리고 한 5차 실험에서는 40번정도 착화를 발생하는 버튼을 눌렀는데 쉽게 착화가 되지 않은 것을 볼 수 있었다. 결과값을 분석해보니, 최소착화 정전에너지가 가장 높음을 알 수 있었다. 그렇기에 쉽게 착화가 되지 않았던 것 같다.사실은 우리가 실험을 한 가연성가스(증기)의 폭발 유도 시험에 착수하기 전에 앞에서 설명한 가연성분진 실험처럼, 반드시 시료분진의 물성 등에 관한 기초 조사가 있어야 할 것이다. 역시 이러한 자료들로 가연성 증기의 폭발 특성을 예측하는 데도 중요하다고 한다.가연성증기도 가연성분진과 마찬가지로 무조건 증기가 많이 분포해 있다고 해서 정전기에 의해 착화가 되는 것이 아니다. 착화가 잘되는 혼합농도가 있음을 수업시간에 배운 기억이 난다. 그러나 가연성가스도 분진과 마찬가지로 종류에 따라 그 착화 에너지가 다른데 보니까 다음와 같음을 알 수 있었다. 또한 가연성가스에 따라 방전되는 불꽃의 형태가 다르다고 한다. 가연성가스(증기)의 최소착화에너지물질명최소착화에너지()메탄0.28에탄0.25프로판0.25부탄0.25헥산0.24벤젠0.20메탄올0.14수소0.019아세틸렌0.019이황화탄소0.009를 보면 알겠지만 가연성가스는 가연성분진에 비해 최소착화에너지는 매우 작음을 알 수 있다. 물론, 둘 다 위험한 물질이기는 하겠지만 가연성가스의 경우, 특히 최소착화에너지가 낮은 이황화탄소, 수소, 아세틸렌과 같은 물질은 관리에 있어서 특별적인 안적 대책이 필요하다고 생각한다.7-3. 가연성분진 및 가연성가스의 정전기적 안전관리 및 대책에 대한 고찰우선, 가연성분진과 가연성 가스에 의한 재해사례부터 보겠다.[그림] 가연성분진, 가스 폭발 사고[그림2]를 보면 우선, 왼쪽에 보이는 가연성분진 폭발사고의 재해사례는 이러하다. 2007년 10월 마그네슘 합금재질의 휴대폰 외함 가공공정에서 발생한 분진을 포집한 집진기의 백필터 청소작업 중 분진폭발이 발생하여 2명이 사망하고 3명이 부상당한.실제적으로 이러한 사고들이 사업장에서 많이 발생된다고 한다. 이렇게 가연성분진과, 가연성가스에 대한 착화위험성이 있는 사업장에 대한 안전관리 및 대책은 어떻게 해야 할지를 알아보았다. 즉, 가연성분진이나 가스가 착화되는 분위기를 조성하지 않도록 폭발범위농도에 속하지 않게 하여야 하는데 이러한 위험성에 대한 안전관리와 대책에 대해 고찰한 바로는 다음과 아래 같다. (강의자료, 정전기 안전공학 책을 주로 참고) 우선, 정전기의 기본 대책 원리는 정전기의 대전량을 줄임에 있다. 즉, 가연성가스나 분진이 도체에 대전되는 양이 많을수록 위험하기 때문에 그 양을 줄이는 것에 있게 다고 볼 수 있다. 하지만 이는 작업능률, 생산성에 문제가 있기 대책을 정할 때는 이 문제 또한 간과할 수는 없을 것이다.첫 번째로는 가연성증기나 가연성분진이 도체에 닿을 경우에 그 도체에 접지 및 본딩을 하는 방법이 있다. 접지를 할 때는 그리고 저항을정도로 유지를 해야 한다. 특히, 가연성 분진(분체)과 가스에 대한 대전 방지를 위해서 금속관과 용기에 반드시 접지를 하여 정치시간을 설정하며 액체류나 가스류도 이와 마찬가지로 관리를 해야 한다. 그리고 배관 내 유속을 제한을 하여야 한다. 특히, 인화성액체와 같은 경우에 폭발 및 화재 위험이 높기 때문에 관경에 따른 유속제한 값을 정해 놓고 있다. 그리고 대차를 이용하여 가연성 액체나 가스가 담겨져 있는 탱크가 이송되었을 경우 대부분의 대차 바퀴가 절연성의 고무로 되어 있어 탱크자체에는 높은 대전전압을 유지하고 있는 경우가 많다고 한다. 이러한 탱크를 클램프를 이용하여 접지할 경우 주입구로부터 떨어진 부분을 접지를 하여야 하나 탱크의 주입구가 이미 개방되어 주입구 주변이 가연성분위기 상태일 경우에 그 부분을 접지하는 행동은 매우 위험한 행동이라고 한다.만약에 부도체일 경우는 표면을 도전 처리하여 접지를 하는 방법을 사용한다고 한다. 이때도 역시 저항을정도로 유지를 하여야 한다. 사실, 대전물체가 도전성이 경우에는 과거의 많은 연구 결과 가연성

공학/기술| 2010.05.21| 11페이지| 1,500원| 조회(747)

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습구 흑구 온도의 측정 평가A+최고예요

습구 흑구 온도의 측정 실습 (2008/09/18)실험목적습구 흑구온도측정기(WBGT Meter)를 이용하여 다양한 장소에서 실내(옥내), 실외(옥외)의 WB(습구온도), GT(흑구온도), DB(건구온도)와 WBGT지수를 측정할 수 있어야 하며 이 데이터를 바탕으로 산술평균, 기하평균, 중앙치 및 표준편차를 구할 수 있도록 한다.실험방법1. WBGT Meter를 준비한다.*주의사항: WBGT Meter를 사용할 때는 WB(습구온도), GT(흑구온도), DB(건구온도), 총 WBGT지수를 측정할 수 있는데, 이 때 조심히 다루어야 한다. 특히, 흑구 온도 측정할 때 그 검정색 동그란 부분을 잘못하다가 툭치는 경우는 없어야 할 것이다.WBGT Meter의 모습 (사진 출처: www.naver.com)2. 각 조들은 WBGT Meter를 이용하여 임의의 장소인 5구역에서 실내(옥내)에서의 WB(습구온도), GT(흑구온도), DB(건구온도)와 WBGT지수를 측정한다.*주의사항: 한 곳에서만 하지 않도록 하며 왔다 갔다 하는 등 움직이면서 측정을 해야 한다. 이 이유는 온도가 약간 씩 변할 수 있기 때문이다.3. 실내(옥내) 온도를 다 측정한 후에 옥외(실외)로 나간다. 각 조들은 WBGT Meter를 이용하여 임의의 장소인 5구역에서 실외(옥외)에서의 WB(습구온도), GT(흑구온도), DB(건구온도)와 WBGT지수를 측정한다.*주의사항: 옥외에서 WBGT지수를 한 번 측정을 할 때는 WBGT Meter를 한 장소에서 5분 이상 햇빛에 가열을 한 후에 측정을 해야 한다. 그리고 옥외에서도 마찬가지로 한 곳에서만 하지 않도록 하며 왔다 갔다 하는 등 움직이면서 측정을 해야 한다. 이 이유는 앞에서 설명을 하였듯이 온도가 약간 씩 변할 수 있기 때문이다.4. 측정을 다했으면 측정한 장소와 각각의 데이터를 기록한다.5. WBGT Meter로 통해 나온 각각의 WB(습구온도), GT(흑구온도), DB(건구온도)을 이론적인 공식에 의해 계산을 해보고 결과가 나왔던 WBGT지수이터는 옥내(5개), 옥외(5개)로 총 10개의 데이터를 이용한다.[추가과제] 교재 p40에 있는 미국, NIOSH의 열노출 허용기준을 보고, 실제로 우리나라의 산업안전보건법에 열노출 허용기준에 관한 내용과 WBGT에 관한 법규 등을 간단히 조사해 본다.1. 화학물질 및 물리적인자의 노출기준 : 최종개정 2008. 6.17(노동부고시 제2008-26호)제 2 장, 노 출 기 준제10조 (고온) 작업의 강도에 따른 고온의 노출기준은 별표 4와 같다.제11조 (표시단위) ③고온의 노출기준 표시단위는 습구흑구온도지수(이하“WBGT"라 한다)를 사용하며 다음 식에 의하여 산출한다.옥외(태양광선이 내리쬐는 장소) : WBGT(˚C)=0.7×자연습구온도+0.2×흑구 온도+0.1×건구온도옥내 또는 옥외(태양광선이 내리쬐지않는 장소) : WBGT(˚C)=0.7×자연습구온도+0.3×흑구온도 고온의 노출기준 단위 : ℃. WBGT작업강도작업휴식시간비경작업중등작업중작업계 속 작 업매시간 75%작업, 25%휴식매시간 50%작업, 50%휴식매시간 25%작업, 75%휴식30.030.631.432.226.728.029.431.125.025.927.930.0주 : 1. 경 작 업 : 200Kcal까지의 열량이 소요되는 작업을 말하며, 앉아서 또는 서서 기계의 조정을 하기 위하여 손 또는 팔을 가볍게 쓰는 일 등을 뜻함.2. 중등작업 : 시간당 200~350Kcal의 열량이 소요되는 작업을 말하며, 물체를 들거나 밀면서 걸어다니는 일 등을 뜻함.3. 중 작 업 : 시간당 350~500Kcal의 열량이 소요되는 작업을 말하며, 곡괭이질 또는 삽질하는 일 등을 뜻함.? 산업안전보건법률 제 39조 ②항에 보면 유해인자의 노출기준을 정하여 고시한다고 되어 있는데 바로 이 내용이 산업안전보건기준에 의하여 고시 되어 있는 내용이다.2. 작업환경측정 및 정도관리규정: 2007.11.29 노동부고시 제2007-45호제2편 작업환경측정, 제4장 작업환경측정방법편에서 발췌한 내용이다.제1절, 측정방법 및 단를 구하여 섭씨온도(℃)로 표시한다.제5절. 고 열제29조 제30조 제31조(측정방법) 고열의 측정은 다음 각호의 방법에 의하여야 한다.1. 측정은 단위작업장소에서 측정대상이 되는 근로자의 작업행동 범위 내에서 주 작업 위치의 바닥 면으로부터 50센티미터 이상, 150센티미터 이하의 위치에서 행하여야 한다.2. 측정구분 및 측정기기에 따른 측정시간은 다음의 표 1과 같이 하여야 한다.〈표 1〉측정구분에 의한 측정기기와 측정시간구 분측 정 기 기측 정 시 간습구온도0.5도 간격의 눈금이 있는 아스만통풍건습계, 자연습구온도를 측정할 수 있는 기기 또는 이와 동등 이상의 성능이 있는 측정기기아스만통풍건습계: 25분 이상자연습구온도계: 5분 이상흑구 및습구흑구온도직경이 5센티미터 이상되는 흑구온도계 또는 습구흑구온도(WBGT)를 동시에 측정할 수 있는 기기직경이 15센티미터일 경우 25분 이상직경이 7.5센티미터 또는 5센티미터일 경우 5분 이상3. 습구흑구온도지수(WBGT)는 다음의 식 2에 의하여 산출한다.(식 2) 옥외(태양광선이 내리쬐는 장소) :WBGT(℃)=0.7×자연습구온도＋0.2×흑구온도＋0.1×건구온도옥내 또는 옥외(태양광선이 내리쬐지 않는 장소) :WBGT(℃)=0.7×자연습구온도＋0.3×흑구온도WBGTn : 각 습구흑구온도지수의 측정치(℃)Tn : 각 습구흑구온도지수치의 발생시간(분)제32조 제6절 평가 및 작업환경측정결과보고제37조(고열 수준의 평가) 제36조의 규정에 의한 평가방법은 고열측정의 평가에 이를 준용한다.제38조(측정농도 평가에 따른 조치) ①사업주는 제33조 내지 제37조의 규정에 의한 측정농도를 평가하였을 때는 가능한 한 다음의 표 2에서 정하는 바에 따른 조치를 강구하여야 한다.〈표 2〉평가결과에 따라 강구해야 할 조치평 가 결 과강 구 해 야 할 조 치노출기준미만현재의 작업상태 유지노출기준 초과시설?설비 등에 대한 개선대책수립 시행 및 적정보호구 지급②사업주는 근로자대표의 요구가 있는 경우에는 시설, 설비 등에 대한 개선계획을) 측정장소 결과값2) WBGT Meter로 측정한 WB(습구온도), GT(흑구온도), DB(건구온도)을 이론적인 공식에 의해 계산 및 측정된 WBGT 지수와 비교[풀이] WBGT(옥내) = 0.7WB + 0.3GTWBGT(옥외) = 0.7WB + 0.2GT + 0.1DT여기에서, WB : 습구온도(℃)GT : 흑구온도(℃)DB : 건구온도(℃)이 식에 의해 대입해 본 결과,1. 실험실WB=20.1℃, GT=25.4℃WBGT(옥내) = 0.7WB + 0.3GT = 0.7(20.1)+0.3(25.4) = 21.692. 복도WB=19.9℃, GT=26.2℃WBGT(옥내) = 0.7WB + 0.3GT = 0.7(19.9)+0.3(26.2) = 21.793. 미래관옥상WB=19.7℃, GT=26.6℃WBGT(옥내) = 0.7WB + 0.3GT = 0.7(19.7)+0.3(26.6) = 21.774. 복도(햇살)WB=20.1℃, GT=28.5℃WBGT(옥내) = 0.7WB + 0.3GT = 0.7(20.1)+0.3(28.5) = 22.625. 화장실WB=20.4℃, GT=29.7℃WBGT(옥내) = 0.7WB + 0.3GT = 0.7(20.4)+0.3(29.7) = 23.196. 출입구WB=20.6℃, GT=29.7℃, DT=28.2℃WBGT(옥외) = 0.7WB + 0.2GT + 0.1DT= 0.7(20.6) + 0.2(29.7) + 0.1(28.2) = 23.187. 주차장WB=22.0℃, GT=34.9℃, DT=34.5℃WBGT(옥외) = 0.7WB + 0.2GT + 0.1DT= 0.7(22.0) + 0.2(34.9) + 0.1(34.5) = 25.838. 미래관후문WB=21.4℃, GT=34.1℃, DT=31.5℃WBGT(옥외) = 0.7WB + 0.2GT + 0.1DT= 0.7(21.4) + 0.2(34.1) + 0.1(31.5) = 24.959. 잔디밭(밖) 에어콘 휀WB=22.0℃, GT=33.6℃, DT=36.2℃WBGT(옥외) = 0.7WB + 0.2G= 25.7410. 미래관정문 (잔디밭)WB=21.8℃, GT=36.0℃, DT=34.0℃WBGT(옥외) = 0.7WB + 0.2GT + 0.1DT= 0.7(21.8) + 0.2(36.0) + 0.1(34.0) = 25.86[답] 계산한 WBGT지수와 측정된 WBGT지수의 비교3) p44 문제, WBGT Meter를 활용하여 옥내 또는 옥외 WBGT 지수를 측정하고 이 값으로 산술평균, 기하평균, 중앙치 및 표준편차를 구하라.옥내 WBGT지수(℃): 21.8, 21.8, 21.9, 22.5, 23.2옥외 WBGT지수(℃): 23.5, 26.0, 24.9, 25.9, 25.91. 산술평균(Arithmatic Mean)옥내 WBGT지수(℃): 21.8, 21.8, 21.9, 22.5, 23.2옥외 WBGT지수(℃): 23.5, 26.0, 24.9, 25.9, 25.9옥내산술평균 WBGT 지수 = 22.24(℃)옥외산술평균 WBGT 지수 = 25.24(℃)2. 기하평균(Geometric Mean)옥내 WBGT지수(℃): 21.8, 21.8, 21.9, 22.5, 23.2옥외 WBGT지수(℃): 23.5, 26.0, 24.9, 25.9, 25.9옥내기하평균 WBGT 지수 = 22.23(℃)옥외기하평균 WBGT 지수 = 25.22(℃)3. 중앙치 Median옥내 WBGT지수(℃): 21.8, 21.8, 21.9, 22.5, 23.2?높은 순서대로 다시 배열하면, 23.2, 22.5, 21.9, 21.8, 21.8이 되고 여기서 중앙치는 21.9가 됨을 알 수 있었다.옥외 WBGT지수(℃): 23.5, 26.0, 24.9, 25.9, 25.9?높은 순서대로 다시 배열하면, 26.0, 25.9, 25.9, 24.9, 23.5이 되고 여기서 중앙치는 25.9가 됨을 알 수 있었다.옥내중앙치 WBGT 지수 = 21.9(℃)옥외중앙치 WBGT 지수 = 25.9(℃)4. 표준편차 Standard deviation옥내 WBGT지수(℃): 21.8, 21.8, 21.9, 22.5, 9

공학/기술| 2010.05.21| 8페이지| 1,000원| 조회(2,752)

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