📌 액체에서 정전기란?
액체에서 정전기가 발생하는 주요 원인은 유체의 흐름(운동), 물질의 전기적 특성, 접촉 면적, 그리고 환경 조건과 관련이 있습니다.
액체의 흐름에 의해 전하가 축적되거나 방전될 수 있으며, 이는 산업 현장에서 폭발 위험을 초래할 수도 있습니다.
📌 1. 액체에서 정전기 발생 원인
액체 내에서 정전기가 발생하는 주요 원인은 다음과 같습니다.
✅ (1) 액체의 흐름 (운동)
- 전하의 이동은 유체의 흐름 속도와 점도에 의해 영향을 받습니다.
- 빠른 흐름일수록 마찰이 증가하여 정전기가 쉽게 축적됨.
- 유체가 배관을 통과하면서 배관 내벽과의 마찰로 인해 정전기가 발생할 수 있음.
- 예: 송유관, 항공유 탱크, 화학 반응기 내 유체 이동.
✅ (2) 액체의 물리적, 화학적 특성
- 절연성이 높은 유체(비전도성 액체)는 정전기를 쉽게 축적함.
- 예: 휘발유, 등유, JP-4, 톨루엔, 가솔린 등
- 전도성이 높은 액체(물, 전해액 등)는 정전기가 잘 축적되지 않음.
✅ (3) 접촉 및 분리 과정
- 유체가 배관 내부, 밸브, 필터, 탱크 벽면과 접촉한 후 분리될 때 전하가 발생.
- 특히 유체 내 입자가 서로 충돌하면서 전하가 이동하는 현상이 일어남.
✅ (4) 액체의 점도와 유량
- 점도가 낮고 흐름이 빠를수록 정전기가 더 많이 발생함.
- 점성이 높은 액체는 내부 마찰이 많아 정전기 발생이 상대적으로 적음.
📌 2. 액체 내 정전기 방전(대전) 요인
유체 내에서 정전기가 발생한 후 방전되는 과정에서 다양한 요인이 작용합니다.
✅ (1) 액체의 저항률과 대전 경향
- 액체의 저항률(Ω·cm) 값이 10⁴ ~ 10¹⁵ Ω·cm 범위 내에 있을 때 정전기가 가장 쉽게 축적됨.
- 저항률이 10³ Ω·cm 이하이거나 10¹⁶ Ω·cm 이상이면 대전이 감소.
✅ (2) 방전 현상
- 접지된 물체와 접촉 시 정전기 방전이 발생할 수 있음.
- 고전압이 형성되면 불꽃 방전(Spark Discharge) 으로 인해 폭발 위험 증가.
✅ (3) 쇼트-버스트 방전 (Short-Burst Discharge)
- 액체의 대전 현상이 특정 임계치를 넘으면 순간적으로 방전됨.
- 전압과 유속의 관계에 따라 방전 강도가 달라짐.
📌 3. 액체 내 정전기의 문제점
유체에서 정전기가 발생하면 다양한 위험이 뒤따를 수 있습니다.
✅ (1) 화재 및 폭발 위험
- 가연성 액체(휘발유, 가솔린, 톨루엔 등)가 대전되면 불꽃 방전(Spark Discharge)이 발생하여 화재, 폭발로 이어질 수 있음.
✅ (2) 전자장비 오작동
- 유체 내 정전기가 전자기기에 영향을 미쳐 센서 오작동 및 통신 장애를 유발할 수 있음.
✅ (3) 필터 및 펌프 손상
- 정전기로 인해 필터에 전하가 축적되어 막힘 현상 발생.
- 펌프 내부의 기계적 마찰이 증가하여 손상 위험이 커짐.
📌 4. 액체 내 정전기 방지 대책
유체에서 정전기 발생을 억제하기 위해 다양한 방지 대책을 적용할 수 있습니다.
✅ (1) 유속 제한
- 유체의 유속을 조절하여 마찰에 의해 발생하는 대전량을 줄이는 것이 중요함.
- 일반적으로 1m/s 이하의 유속을 유지하면 정전기 발생을 최소화할 수 있음.
✅ (2) 적절한 저항률 유지
- 유체의 저항률이 10³ ~ 10¹⁶ Ω·cm 범위에 있도록 관리.
- 저항률이 너무 낮거나 높으면 정전기 축적이 증가할 수 있음.
✅ (3) 접지(Grounding)
- 배관, 저장 탱크, 유체 이송 장치 등에 접지(어스)를 적용하여 정전기 방전 방지.
- 정전기 방지용 전도성 재질을 활용한 배관 사용.
✅ (4) 정전기 방지 첨가제
- 정전기를 줄이기 위해 **정전기 방지 첨가제(Anti-Static Additive)**를 사용.
- 항공유, 휘발유 등의 정전기 발생을 줄이기 위해 석유 제품에 적용됨.
✅ (5) 습도 조절
- 습도를 60% 이상 유지하면 정전기 축적이 감소.
- 건조한 환경에서는 정전기가 더 쉽게 축적되므로 습도 조절이 필수.
📌 5. 결론
유체에서 정전기는 예상하지 못한 사고를 유발할 수 있으며, 특히 가연성 액체나 절연성이 높은 유체에서 그 위험성이 큽니다.
정전기 발생 원인을 파악하고, 유속 조절, 접지, 습도 관리 등의 방지 대책을 적용하는 것이 필수적입니다.
💡 핵심 정리 ✅ 정전기 발생 원인: 유체 흐름, 마찰, 절연성 높은 액체, 점도
✅ 정전기 방전 원인: 저항률, 유속, 접지 여부
✅ 정전기 예방 방법: 유속 제한(1m/s 이하), 접지, 정전기 방지 첨가제, 습도 조절