정전기는 작업장에서 여러 위험 요소를 유발할 수 있으며,
특히 폭발성 환경이나 민감한 전자기기 작업 환경에서는 반드시 제어해야 합니다.
정전기의 발생 및 방전에 영향을 주는 주요 요인을 자세히 정리하겠습니다.
📌 1. 정전기 발생에 영향을 주는 요인
정전기가 발생하는 원인은 주로 물질 간 마찰, 분리, 이동,
그리고 환경 조건과 관련이 있습니다.
(1) 대전열 (摩擦: Triboelectric Effect)
- 물체가 서로 접촉하고 분리될 때 발생하는 대전(帶電) 효과를 의미합니다.
- 물질의 종류에 따라 전자를 잃거나 얻는 성질이 다르며, 이를 대전 계열(Triboelectric Series) 이라고 합니다.
- 대전 계열에서 위쪽 물질은 전자를 잃고 양전하를 띠고, 아래쪽 물질은 전자를 얻어 음전하를 띱니다.
📌 대전 계열 예시 (양 → 음 순서)
금속(전기전도체) < 플라스틱 < 유리 < PVC(폴리염화비닐) < 고무 < 나무 < 명주(실크) < 종이 < 면 < 폴리에스터(합성섬유)
- 금속은 전기전도성이 높아 정전기가 거의 축적되지 않지만, 플라스틱이나 유리는 정전기가 쉽게 축적됩니다.
(2) 유동(流動, Fluid Flow)
- 공기 또는 액체가 빠르게 흐를 때 정전기가 발생할 수 있습니다.
- 빠른 유동 속도와 빈번한 개폐 동작(50회 이상) 이 정전기 발생을 증가시킵니다.
- 예: 배관을 통한 유체 이동, 공압 장치 작동, 필름 생산 공정 등.
(3) 물질 특성 (Material Properties)
- 특정 물질은 정전기를 쉽게 띠며, 특히 비전도성 물질(절연체, Insulator) 은 정전기를 쉽게 축적합니다.
- 액체, 가스, 기름 등의 이동 과정에서도 정전기가 발생할 수 있습니다.
- 정전기가 축적되면 방전 시 화재나 폭발 위험이 증가합니다.
(4) 클리닝 (Cleaning Process)
- 마찰 방식과 마찰 속도에 따라 정전기 발생량이 다릅니다.
- 특히 플라스틱, 고무류 제품을 세척할 때 정전기가 쉽게 발생합니다.
- 정전기 제거를 위해 습윤 청소(Wet Cleaning) 방식이 권장됩니다.
(5) 환경 조건 (Environmental Conditions)
- 저습 환경 (낮은 습도)
- 상대 습도 16% 이하에서는 정전기가 매우 쉽게 발생함.
- 건조한 환경일수록 절연성이 증가하여 정전기 축적량이 증가함.
- 온도 조건
- 상대 습도 60% 이하에서는 정전기 발생 가능성이 증가함.
- 겨울철 난방 사용 시 실내 습도가 낮아지므로 주의해야 함.
📌 2. 정전기 방전에 영향을 주는 요인
정전기는 단순히 발생하는 것뿐만 아니라, 어떤 방식으로 방전되느냐도 중요한 요소입니다.
방전 방식에 따라 정전기의 위험성이 달라집니다.
(1) 물체의 이력 (History)
- 물체가 이전에 어떤 상태였는지에 따라 대전량이 달라질 수 있음.
- 예: 장시간 절연체 위에 놓여 있던 물체는 정전기를 많이 축적할 가능성이 높음.
(2) 물체의 형상 (Shape)
- 표면적이 넓거나 날카로운 물체는 정전기 방전이 더 쉽게 발생함.
- 둥근 형태의 물체보다 뾰족하거나 가느다란 물체에서 방전이 더 잘 일어남. (예: 금속 바늘, 날카로운 도구)
(3) 물체 간 접촉 상태 (Contact State)
- 접촉 면적과 접촉 강도에 따라 정전기 축적량과 방전 형태가 달라짐.
- 작은 면적보다 넓은 면적이 접촉하면 더 많은 전하가 축적될 수 있음.
(4) 접촉 면적 및 접촉 압력 (Contact Area & Pressure)
- 큰 접촉 면적과 높은 압력이 가해질수록 전하 이동이 증가하여 정전기 축적이 많아짐.
- 예: 벨트 컨베이어 시스템, 프린터 롤러, 플라스틱 사출 성형 공정 등.
(5) 분리 속도 (Separation Speed)
- 물체가 빠르게 분리될수록 더 높은 전위차가 발생하여 강한 정전기 방전이 발생할 가능성이 큼.
- 예: 필름 포장 과정, 테이프 제거 과정 등.
📌 3. 정전기 방지 대책
정전기를 줄이기 위해서는 작업 환경과 물체의 특성을 고려한 대책이 필요합니다.
✅ (1) 접지(Grounding)
- 금속 도체 및 장비에 접지선을 연결하여 정전기 축적 방지.
- 작업자가 직접 착용하는 정전기 방지 팔찌, 정전기 제거 매트 사용.
✅ (2) 습도 조절 (Humidity Control)
- 습도를 60% 이상으로 유지하면 정전기 발생을 효과적으로 줄일 수 있음.
- 가습기 사용 또는 습윤 작업 환경 유지.
✅ (3) 정전기 방지 장비 사용
- 정전기 방지 의류, 장갑, 신발 착용.
- 이온 발생기 (Ionizer) 사용하여 대전 방지.
- 정전기 방지 스프레이 도포.
✅ (4) 절연체 사용 제한
- 플라스틱, 유리 등 절연체 사용을 줄이고, 정전기 방지 코팅을 적용.
- 금속 재질의 작업대를 활용하여 정전기 축적 방지.
✅ (5) 천천히 물체 이동
- 빠른 유동, 개폐, 분리 과정을 천천히 수행하여 정전기 발생량을 최소화.
- 필름, 테이프 등의 분리 작업 시 속도를 조절.
📌 4. 결론
작업장에서 정전기는 예상하지 못한 사고를 일으킬 수 있는 중요한 요소입니다.
특히, 화재 및 폭발 위험이 있는 산업 환경에서는 정전기 발생 요인을 최소화하고, 방전이 안전하게 이루어지도록 설계하는 것이 필수적입니다.
💡 핵심 정리 ✅ 정전기 발생 원인: 마찰, 이동, 환경 조건(습도, 온도), 물질 특성
✅ 정전기 방전 원인: 물체 형상, 접촉 상태, 분리 속도
✅ 정전기 예방 방법: 접지, 습도 조절, 정전기 방지 장비, 절연체 사용 제한, 속도 조절