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1. “내압방폭구조”라 함은 용기내부에서 폭발성가스 또는 증기가 폭발하였을 때 용기가 그 압력에 견디며 또한 접합면, 개구부 등을 통해서 외부의 폭발성 가스·증기에 인화되지 않도록 한 구조를 말한다.
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방폭지역 구분, 방폭구조의 종류(내압방폭, 본질안전방폭, 유입 …
압력방폭구조는 전기설비 용기 내부에 공기, 질소, 탄산가스 등의 보호가스를 봉입하여 당해 용기의 내부에 가연성 가스 또는 증기가 침입하지 못하도록한 …
Source: safetylab.tistory.com
Date Published: 10/3/2022
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【별표 7】내압방폭구조인 전기기기의 성능기준
제7장제1절제1관에 따른 방폭기기의 분류 및 온도등급에 대한 기준를 내압방폭구조에도 적용하며, 그룹 Ⅱ 전기기기 하위 그룹 A, B 및 C도 적용한다. 2, 접합면의 일반 …
Source: www.law.go.kr
Date Published: 8/16/2022
View: 7994
【별표 7】내압방폭구조인 전기기기의 성능 … – 한국방폭인증센터
1) 방폭기기 중 내압방폭구조, 본질안전방폭구조 및 비점화방폭구. 조 (nC, nL)는 전기기기 대상 가스 또는 증기의 분류에 따라. IIA, IIB와 IIC로 세부 분류하며, …
Source: www.iecex.co.kr
Date Published: 10/20/2021
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- Author: 아프로규태
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- Date Published: 2020. 9. 12.
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행정규칙 > 제정·개정문
제52조(용어의 정의) 이 편에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
1. “내압방폭구조”라 함은 용기내부에서 폭발성가스 또는 증기가 폭발하였을 때 용기가 그 압력에 견디며 또한 접합면, 개구부 등을 통해서 외부의 폭발성 가스·증기에 인화되지 않도록 한 구조를 말한다.
2. “압력방폭구조”라 함은 용기내부에 보호가스(신선한 공기 또는 불연성가스)를 압입하여 내부압력을 유지하므로써 폭발성 가스 또는 증기가 용기 내부로 유입하지 않도록 된 구조를 말한다.
3. “안전증방폭구조”라 함은 정상운전 중에 폭발성 가스 또는 증기에 점화원이 될 전기불꽃, 아크 또는 고온 부분 등의 발생을 방지하기 위하여 기계적, 전기적 구조상 또는 온도상승에 대해서 특히 안전도를 증가시킨 구조를 말한다.
4. “유입방폭구조”라 함은 전기불꽃, 아크 또는 고온이 발생하는 부분을 기름속에 넣고, 기름면 위에 존재하는 폭발성가스 또는 증기에 인화되지 않도록 한 구조를 말한다.
5. “본질안전방폭구조”라 함은 정상시 및 사고시(단선, 단락, 지락 등)에 발생하는 전기불꽃, 아크 또는 고온에 의하여 폭발성 가스 또는 증기에 점화되지 않는 것이 점화시험, 기타에 의하여 확인된 구조를 말한다.
6. “비점화방폭구조”라 함은 정상 동작상태에서는 주변의 폭발성 가스 또는 증기에 점화시키지 않고, 점화시킬 수 있는 고장이 유발되지 않도록 한 구조를 말한다.
7. “몰드방폭구조”라 함은 폭발성 가스 또는 증기에 점화시킬 수 있는 전기불꽃이나 고온 발생부분을 콤파운드로 밀폐시킨 구조를 말한다.
8. “충전(充塡)방폭구조”라 함은 점화원이 될수 있는 전기불꽃, 아크 또는 고온부분을 용기 내부의 적정한 위치에 고정시키고 그 주위를 충전물질로 충전하여 폭발성 가스 및 증기의 유입 또는 점화를 어렵게 하고 화염의 전파를 방지하여 외부의 폭발성 가스 또는 증기에 인화되지 않도록 한 구조를 말한다.
9. “특수방폭구조”라 함은 제1호 내지 제8호 구조 이외의 방폭구조로서 폭발성 가스 또는 증기에 점화를 또는 위험분위기로 인화를 방지할 수 있는 것이 시험, 기타에 의하여 확인된 구조를 말한다.
10. “특수방진방폭구조”라 함은 전폐구조로서 틈새깊이를 일정치 이상으로 하거나 또는 접합면에 일정치 이상의 깊이가 있는 패킹을 사용하여 분진이 용기내부로 침입하지 않도록 한 구조를 말한다.
11. “보통방진방폭구조”라 함은 전폐구조로서 틈새깊이를 일정치 이상으로 하거나 또는 접합면에 패킹을 사용하여 분진이 용기내부로 침입하기 어렵게 한 구조를 말한다.
12. “방진특수방폭구조”라 함은 제10호 내지 제11호 구조 이외의 방폭구조로서 방진방폭성능을 시험, 기타에 의하여 확인된 구조를 말한다.
13. “방폭지역”이라 함은 인화성 또는 가연성의 가스나 증기 및 분진에 의하여 화재, 폭발을 발생시킬 수 있는 농도로 대기중에 존재하거나 존재할 가능성이 있는 장소를 말한다.
14. “시험가스”라 함은 방폭기기의 시험에 사용하기 위하여 조성된 혼합가스를 말한다.
15. “발화온도”라 함은 공기와 증기와의 혼합가스에 점화 가능한 가열된 표면 온도 중 최저의 값을 말한다.
16. “최고표면온도”라 함은 방폭기기가 사양 범위내의 최악의 조건에서 사용된 경우에 주위의 폭발성분위기에 점화될 우려가 있는 해당 전기기기의 구성부품이 도달하는 표면온도중 가장 높은 온도를 말한다.
17. “용기의 보호등급”이라 함은 다음에서 정한 사항에 대하여 용기가 구비해야 할 보호정도를 표시한 등급을 말한다.
가. 용기내의 충전부분 또는 회전부분으로 인체와의 근접, 접촉에 대한 보호 및 용기내부로의 고형이물의 침입에 대한 보호
나. 용기내부로의 물의 침입에 대한 보호
18. “케이블인입부”라 함은 방폭기기중에 케이블을 인입하는 부분을 말한다.
19. “전선관인입부” 라 함은 방폭기기중에 전선관을 인입하는 부분을 말한다.
20. “최대안전틈새”라 함은 대상으로한 가스 또는 증기와 공기와의 혼합가스에 대하여 화염일주가 일어나지 않는 틈새의 최대치를 말한다.
21. “최소점화전류”라 함은 대상으로 한 가스 또는 증기와 공기와의 혼합가스에 대하여 점화가 발생하는 전류의 최소값을 말한다.
22. “방폭기기”라 함은 방폭지역에서 사용하기 위하여 제1호 내지 제12호의 방폭구조중에서 1가지 이상을 구비한 전기기기를 말한다.
23. “용기”라 함은 전기기기의 외부, 외피, 보호가드 등 해당 전기기기의 방폭성능을 유지하기 위한 표피부분을 말한다.
24. “내용적”이라 함은 용기의 용적에서 전기기기의 기능상 제외할 수 없는 내용물의 체적을 제외한 용적을 말한다.
25. “접합면의 틈새깊이”라 함은 접합면에서 용기의 내부에서 외부로의 화염 경로중의 최단거리를 말한다.
26. “접합면의 틈새”라 함은 접합면에서 상대하는 면사이의 거리를 말한다. 또한, 상대면이 원통형인 경우는 구멍과 원통형 부품과의 직경차를 말한다.
27. “조작축”이라 함은 회전운동, 직선운동 또는 양자의 조합에 의해 제어동작의 전달에 사용되는 원형단면이 있는 부품을 말한다.
28. “압력중첩”이라 함은 용기 내부의 특정한 곳에서 일어난 폭발에 의해, 해당 용기 내부의 다른 곳의 폭발성 분위기가 예압되어, 그후에 일어난 폭발로 당해 외의 개소의 압력이 통상의 폭발압력 보다도 이상적으로 상승하는 것을 말한다.
29. “내부압력”이라 함은 용기외부의 폭발성분위기가 해당 용기내부로 침입하는 것을 방지하기 위해 용기내부에 보호가스를 넣어 봉입했을 때 내부와 외부와의 압력차를 말한다.
30. “환기”라 함은 전기기기에 통전하기 전에 용기내부에 보호가스를 통과시키는 것에 의하여, 통전정지 중에 용기의 내부로 침입한 주위의 폭발성분위기를 배제하는 것을 말한다.
31. “통풍식압력 방폭구조”라 함은 용기내부에 연속적으로 보호가스를 공급하여, 압력을 유지하는 방식을 말한다(이하 “통풍식”이라 한다.).
32. “봉입식압력 방폭구조”라 함은 용기내부에서 외부로 보호가스의 누설양에 따라서 보호가스를 보충하여 압력을 유지하는 방식을 말한다(이하 “봉입식”이라 한다.).
33. “보호가스”라 함은 압력방폭구조 용기내부를 소정의 압력으로 유지하기 위하여 사용하는 환기 공기나 질소 등의 불연성가스를 말한다.
34. “구속전류(IA)”라 함은 정격전압 및 정격주파수의 전기를 공급하였을 때, 농형 회전자를 구속한 전동기의 1차측 또는 가동철심을 구속한 교류전자석에 과도현상이 끝난 후에 흐르는 전류의 최대치를 말한다.
35. “구속전류비(IA/IN)”라 함은 구속전류 IA와 정격전류 IN과의 비를 말한다.
36. “허용구속시간(tE)”이라 함은 교류권선에 구속전류 IA가 흐를 때 최고주위 온도에서 정격부하 통전시에 도달하는 온도로부터 제한온도까지 상승하는 데 걸리는 시간을 말한다.
37. “열적전류한도(Ith)”라 함은 도체의 온도를 최고주위온도에서 정격부하통전시에 도달하는 온도로부터 제한 온도까지 1초간에 상승시키는 전류를 말한다.
38. “기계적 전류한도(Idyn)”라 함은 전기기기가 전류의 영향에 손상없이 견딜 수 있는 해당 전류의 피크치를 말한다.
39. “절연공간거리”라 함은 서로 절연된 두 개의 도전성 부분사이의 공간적 최단거리를 말한다.
40. “연면거리”라 함은 서로 절연된 두 개의 도전성 부분사이의 절연물의 표면에 따른 최단거리를 말한다.
41. “본질안전회로”라 함은 정상상태 및 특정의 고장상태에서 발생하는 불꽃 또는 열이 규정된 시험조건으로 소정의 가스 또는 증기에 점화를 발생하지 않는 전기회로를 말한다(이하 “본안회로”라 한다.).
42. “본질안전기기”라 함은 내부의 전기회로가 모두 본안회로인 전기기기를 말한다(이하 “본안기기”라 한다.).
43. “본질안전관련기기”라 함은 전기기기내부의 전기회로는 반드시 모두 본질안전회로는 아니지만 해당 전기기기에 접속되는 본질안전회로의 본질안전방폭성능에 영향을 미칠 우려가 없는 전기회로가 포함되어 있는 것을 말한다(이하 “본안관련기기”라 한다.).
44. “본질안전 방폭구조에서 정상상태”라 함은 본안기기 및 본안관련기기가 전기적 및 기계적으로 그 설계사양을 만족하고 있는 상태를 말한다.
45. “본질안전 방폭구조에서 고장”이라 함은 본안회로의 본안방폭성능을 저하시키는 전기부품 또는 전기부품사이의 접속 결함 및 전기적 손상 등을 말한다.
46. “명시고장”이라 함은 본안기기 및 본안관련기기에서, 계속적으로 사용하려면 기능불량으로 인하여 수리를 하여야 하는 고장으로서 듣거나 볼 수 있는 신호에 의하여 표시되는 고장을 말한다.
47. “고장이 발생하지 않는 부품”이라 함은 이것을 이용한 본안기기 및 본안관련기기의 사용 또는 보관중에, 본안회로의 본안방폭성능을 저하시키는 고장이 발생되지 않는 부품 또는 부품의 조립체를 말한다.
48. “본질안전유지부품”이라 함은 본안회로의 본질안전방폭성능을 유지하기 위해서 사용되는 전기부품을 말한다.
49. “안전유지기”라 함은 안전유지부품에 의하여 구성된 본안관련기기에 있어서 가스 또는 증기에 점화될 우려가 있는 전기 에너지가 당해 본안관련기기에 접속된 비본질안전회로에서 본안회로에 유입되는 것을 제한하도록 한 것을 말한다.
50. “비본질안전회로”라 함은 본안회로 이외의 전기회로를 말한다(이하 “비본안회로”라 한다.).
비본안회로에는 본안회로와 직접관련된 전기회로(“본안관련회로”라 말하는 경우도 있다.)와 본안회로와는 직접관련되지 않은 전기회로(“일반회로”라 말한다.)가 있다.
51. “본질안전방폭구조의 전기기기”라 함은 본안회로 및 본안관련기기를 총칭한 것을 말한다.
52. “안전유지정격”이라 함은 본안기기 및 본안관련기기에 대하여 정해진 정격이며, 본안회로의 본질안전방폭성능을 유지하기 위한 최대정격을 총칭한 것을 말한다.
53. “점화원”이라 함은 가연성 가스·증기 또는 분진에 대하여 발화 또는 폭발을 일으킬 수 있는 에너지를 가진 전기불꽃 및 아크 또는 고온부를 말한다.
54. “폭연성 분진”이라 함은 공기 중의 산소가 적은 분위기중 또는 이산화탄소중에서 착화하고, 부유상태에서는 격렬한 폭발을 발생하는 금속분진을 말한다.
55. “가연성 분진”이라 함은 공기 중의 산소와 발열반응을 일으켜서 폭발하는 분진을 말한다.
56. “정체(錠締)”라 함은 전용 공구를 사용하여 죄임부가 헐겁게 되지 않도록 하는 것을 말한다.
57. “정상동작”이라 함은 방폭기기가 기계적, 전기적으로 당해 기기의 설계사양에 적합하며 제작자가 제시하는 설계사양 한계이내에서 운전되는 것을 말한다.
58. “통기 제한용기”이라 함은 가스·증기의 유입이 제한되도록 설계된 용기를 말한다.
59. “내부차단기구(enclosed break device)”라 함은 차단기구와 일체로 되어 내부 폭발에 견디며, 외부의 가연성 가스 또는 증기에 화염을 전파시키지 않도록 제작된 전기접점을 갖는 기구를 말한다.
60. “비점화부품”이라 함은 내부차단 기구와는 달리 점화 가능한 회로를 개폐하는 접점을 가진 부품으로써 정상 동작시에 그 개폐 접점 자체는 폭발성 가스 또는 증기에 점화를 방지할 수 있도록 제작된 부품을 말한다.
61. “용융 밀봉기구”라 함은 납땜, 경납땜, 용접 또는 금속체에 유리용융 등의 방법으로 밀봉시킴으로서 외부의 폭발성 가스 또는 증기가 내부로 유입되지 않도록 된 기구를 말한다.
62. “밀봉기구”라 함은 정상동작상태에서는 개방될 수 없으며 외부의 폭발성 가스 또는 증기가 내부로 유입되지 않도록 밀봉된 기구를 말한다.
63. “에너지 제한기기 및 회로”라 함은 본 규격에서 정하는 시험조건하에서 폭발성 가스 또는 증기를 점화시킬 수 있는 전기불꽃, 아크 또는 고온 발생이 제한된 전기기기 및 회로를 말한다.
64. “이격거리”라 함은 서로 절연된 두 개의 도체 사이의 절연물을 통과하는 거리를 말한다.
65. “콤파운드”라 함은 열경화 수지, 열가소성 플라스틱, 에폭시 수지 및 탄성(彈性)물질 등과 같이 첨가물 또는 충전재로 사용되어 응고될 수 있는 물질을 말한다.
66. “콤파운드의 온도범위”라 함은 콤파운드를 사용 또는 저장시에 콤파운드의 물성에 따른 온도로써 이 규격에서 정하는 사항에 적합한 온도범위를 말한다.
67. “콤파운드의 연속사용 온도”라 함은 콤파운드 제조자의 제시 사양에 의해 연속적으로 사용시 최고온도를 말한다.
68. “임베딩(embedding)”이라 함은 형틀 내부의 전기기기위에 콤파운드를 주입하여 콤파운드가 굳은 후 형틀을 제거하는 방법으로 몰드 방폭기기를 제작하는 것을 말한다.
69. “포팅(poting)”이라 함은 전기기기를 형틀 내부의 콤파운드속에 넣는 방법으로 몰드 방폭기기를 제작하는 것을 말한다.
70. “방폭부품(Ex component)”이라 함은 방폭성능이 확인된 전기기기의 부품을 말하며 단독으로 사용되지는 않으나, 이 부품을 사용하여 제작되는 방폭기기는 추가적인 검정을 받아야 한다.
71. “최대입력 전압：Um”이라 함은 제조사양에 명시된 것으로 방폭기기의 접속설비에 인가되어 방폭성능을 저하시키지 않는 직류전압 또는 교류전압(실효치)의 최대치를 말한다.
72. “동작전압”이라 함은 정상 동작상태 또는 개방회로 상태에서 정격전압공급시에 발생되는 직류전압 또는 교류전압(실효치)의 최대치를 말한다.
73. “코팅표면 연면거리”라 함은 절연코팅된 두개의 도전성 부분사이에서 코팅된 절연물의 표면에 따른 최단거리를 말한다.
74. “퓨즈 정격 : In”이라 함은 IEC 규격 127-1 또는 제조사양에 의한 퓨즈의 정격전류를 말한다.
방폭지역 구분, 방폭구조의 종류(내압방폭, 본질안전방폭, 유입방폭 등)
1. 방폭지역의 구분
인화성 또는 가연성 물질이 화재․폭발을 발생시킬 수 있는 농도로 대기중에 존재 하거나 존재할 우려가 있는 장소를 방폭지역이라고 하며, 이 방폭지역은 가스방폭 지역과 분진방폭지역으로 구분하여 위험분위기가 존재하는 시간과 빈도에 따라 그 종별을 결정하고, 이것은 방폭전기기계․기구 및 배선방법을 결정하는데 중요한 사 항이 된다.
가. 가스방폭지역
(1) 방폭지역의 국가별 구분
(2) 방폭지역의 구분
방폭지역은 폭발성 위험분위기의 생성빈도와 존재하는 시간에 따라 다음과 같이 구분된다.
① 0종 장소
위험분위기가 지속적으로 또는 장기간 존재하는 장소
㉮ 설비의 내부(용기내부, 장치 및 배관의 내부 등)
㉯ 인화성 또는 가연성 액체가 존재하는 피트(Pit)등의 내부
㉰ 인화성 또는 가연성의 가스나 증기가 지속적 또는 장기간 체류하는 곳
② 1종 장소
상용의 상태에서 위험분위기가 존재하기 쉬운 장소
㉮ 통상의 상태에서 위험분위기가 쉽게 생성되는 곳
㉯ 운전․유지보수 또는 누설에 의하여 자주 위험분위기가 생성되는 곳
㉰ 설비일부의 고장시 가연성물질의 방출과 전기계통의 고장이 동시에 발생 되기 쉬운곳
㉱ 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관계통으로 쉽게 누설될 우려가 있는 곳
㉲ 주변 지역보다 낮아 가스나 증기가 체류할 수 있는 곳
㉳ 상용의 상태에서 위험분위기가 주기적 또는 간헐적으로 존재하는 곳
③ 2종 장소
이상상태하에서 위험분위기가 단시간 동안 존재할 수 있는 장소
(이 경우 이상상태는 상용의 상태 즉, 통상적인 유지보수 및 관리상태 등에서 벗어난 상태를 지칭하는 것으로 일부 기기의 고장, 기능상실, 오작동 등의 상 태)
㉮ 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관계통으로 쉽게 누설되지 않는 구조의 곳
㉯ 가스켓(Gasket), 패킹(Packing)등의 고장과 같이 이상태에서만 누출될 수 있는 공정설비 또는 배관이 환기가 충분한 곳에 설치될 경우
㉰ 1종장소와 직접 접하며 개방되어 있는곳 또는 1종 장소와 닥트, 트랜치, 파 이프 등으로 연결되어 이들을 통해 가스나 증기의 유입이 가능한 곳
㉱ 강제 환기방식이 채용되는 것으로 환기설비의 고장이나 이상시에 위험분위 기가 생성될 수 있는곳
④ 비방폭지역은 위에서 언급한 방폭지역으로 구분되지 않는 다음의 장소
㉮ 환기가 충분한 장소에 설치되고 개구부가 없는 상태에서 인화성 또는 가 연성 액체가 간헐적으로 사용되는 배관으로 적절한 유지․관리가 될 경우 의 배관 주위
㉯ 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관으로 밸브, 핏팅, 플렌지등 이상시 누 설될 수 있는 부속품이 전혀없고 전부 용접으로 접속된 배관 주위
㉰ 가연성 물질이 완전 밀봉된 수납 용기속에 저장되고 있을 경우의 수납용 기 주위
㉱ 보일러, 화로, 가열로, 소각로 등 개방된 표면이나 고온표면의 존재가 불 가피한 설비로써 연료 주입 배관상의 밸브, 펌프 등의 위험발생원 주변의 전기기계․기구가 적합한 방폭구조이거나 연료주입 배관 주위에 전기기 계․기구가 없을 경우의 개방화염 또는 고온 표면이 있는 설비 주위
2 .방폭구조의 종류 및 구조
(1) 폭발성 가스 또는 증기에 대한 방폭구조
폭발성 가스 또는 증기가 존재하는 장소에서 전기기기의 사용중에 발생할 수 있는 전기불꽃, 아크 또는 고온에 의하여 폭발성 가스 및 증기가 폭발하는 것 을 방지할 수 있는 구조로 특수하게 설계 제작된 기기를 방폭형 전기기계․기 구라 하는데, 그 방폭구조는 전기적인 점화원에 의한 폭발을 예방하기 위한 여러 방법으로 전기설비의 안전성을 확보하는 하나의 기술이다.
방폭전기기계․기구의 기본적인 안전확보 기술은 점화원이 되는 에너지를 감 소 또는 차단하는 방법과 가연물이 에너지원에 접근하지 못하도록 하는 원리 를 적용하는 것으로, 전기설비의 점화원을 위험조건과 차단하는 방법에는 여 러 가지가 있다.
(가) 내압(耐壓) 방폭구조(flameproof type, d)
내압방폭구조란 용기 내부에서 폭발성가스 또는 증기의 폭발시 용기가 그 압 력에 견디며, 또한, 접합면, 개구부 등을 통해서 외부의 폭발성가스에 인화될 우려가 없도록 전기설비를 전폐구조의 특수 용기에 넣어 보호한 것으로, 용기 내부에서 발생되는 점화원이 용기 외부의 위험원에 점화되지 않도록 하고, 만 약 폭발시에는 이때 발생되는 폭발압력에 견딜 수 있도록 한 구조이다. 따라 서 내압 방폭구조는 일반적으로 큰 전류를 사용하는 전기기기의 방폭구조에 적합하다.
내압방폭구조는 개별기기 보호방식으로서 전기기기의 성능조건을 유지하기에 는 적합한 방폭구조지만 외부․전선(WIRING)의 보호는 불가능하므로 0종 장 소에서는 사용할 수 없다.
[그림] 내압 방폭구조의 원리(나) 압력(壓力) 방폭구조(pressurezed type, p)
압력방폭구조는 전기설비 용기 내부에 공기, 질소, 탄산가스 등의 보호가스를 봉입하여 당해 용기의 내부에 가연성 가스 또는 증기가 침입하지 못하도록한 구조이다.
내압방폭구조는 용기가 내부폭발에 견디도록 하기 위해 소형 용기에 적합한 구조이지만, 용기의 크기가 증가하게 되면 용기 보호에 필요한 비용이 증가하 기 때문에 사용이 제한되며, 이때 용이하게 사용할 수 있는 방폭구조가 바로 압력방폭구조이다.
압력방폭구조는 용기 내로 위험물질이 침입하지 못하도록 점화원을 격리하는 것으로 정상운전에 필요한 운전실과 같이 큰 용기와 기기에 사용된다.
[그림] 압력방폭구조의 원리(다) 유입(油入) 방폭구조(oil immersed type, o)
유압방폭구조란 전기기기의 불꽃, 아크 또는 고온이 발생하는 부분을 기름 속 에 넣어 기름면 위에 존재하는 폭발성가스 또는 증기에 인화될 우려가 없도록 한 구조로 변압기(transformers), 스위치, 개폐장치, 대형 전기기기에 주로 사용 되는 유입방폭구조는 안전적인 측면도 있지만 운전작동시 효과적인 성능이 유 지되도록 한 구조로서 개발된 구조이다
(라) 안전증방폭구조(increased safety type, e)
안전증방폭구조란, 정상운전중에 폭발성 가스 또는 증기에 점화원이 될 전기 불꽃,아크 또는 고온이 되어서는 안될 부분에 이런 것의 발생을 방지하기 위하 여 기계적, 전기적인 구조상 또는 온도상승에 대해서 특히 안전도를 증가시킨 구조를 말한다.
(마) 본질안전방폭구조(intrinsic safety type, ia or ib)
본질안전방폭구조는 방폭지역에서 전기(전기기기와 권선등)에 의한 스파크, 접 점단락 등에서 발생되는 전기적 에너지를 제한하여 전기적 점화원 발생을 억 제하고 만약 점화원이 발생하더라도 위험물질을 점화할 수 없다는 것이 시험 을 통하여 확인할 수 있는 구조를 말한다.
본질안전방폭구조 전기기기도 특수구조의 밀폐 용기형태에 의해 사고예방 또 는 차단효과를 필요로 하는 경우에는 보호용기를 사용하며, 이 보호용기는 정 상 작동상태에서 분리하여 검사 또는 유지보수가 이루어지도록 한다. 본질안전 방폭구조의 에너지 제한은 특수구조 용기의 성질에 의한 것이 아니고 본질적 으로 안전한 전류가 정상 작동상태에서 발생하며, 또한 회로의 단락, 차단 등 에 의해서도 점화 가능한 에너지를 발생하지 못하도록 한다.
본질안전방폭구조는 점화능력이 발생되지 못하도록 특수고장을 고려하여 Ex “ia”와 기계설계시 안전요소를 고려한 Ex “ib” 2가지 종류로 구분하며, 이의 차이점은 다음과 같다.
① Ex “ia”
ㅇ 정상운전 상태에서 단독고장, 각각의 병행고장시 점화원이 발생되지 않 도록한 구조로서 안전요소는 단독고장은 1.5, 병행고장시 1.0을 고려한다.
ㅇ 0종 장소에 일반적으로 사용하고 있으며 보호용기로 또는 안전요소를 배가시킨 구조이다.
② Ex”ib”
ㅇ 정상상태에서 또는 단순고장 상태에서 점화원이 발생되지 않는 구조로
“ib”구조는 0종 장소에서는 사용할 수 없다.
본질안전방폭구조에 사용되는 전원의 제한조건은 다음과 같다.
– 위험지역에서 30V, 50mA 이하가 필요한 기기는 본질안전방폭구조로 가능하다.
– 전원이 50V, 150mA, 3W 이상인 경우 본질안전이 불가능하다.
화학공장의 측정계기에 사용되는 Analogue signal은 일반적으로 30V DC 이하에서 4~20mA범위에서 작동하므로 본질안전방폭구조로서 적합 하다.
(바) 충전방폭구조(filled, q)
이것은 위험분위기기가 전기기기에 접촉되는 것을 방지할 목적으로 모래, 분 체 등의 고체충진물로 채워서 위험원과 차단, 밀폐시키는 구조로 충진물은 불 활성물질이 사용되어야 한다.
(사) 비점화방폭구조(nonsparking type, n)
일반적으로 석유화학공장은 위험지역중 90%이상이 2종지역으로 구분되며, “n”형 방폭구조는 2종 장소 전용 방폭기구로 이 2종 위험지역은 위험성의 빈 도, 기간 등에 의해 비정상적인 조건이 연간 몇 시간에 불과 함으로 이런조건 에서 정상 작동시 점화원이 되지 않도록 전기기기를 보호하는 방법이다. 이 보호방법은 정상운전중인 고전압등까지도 적용가능하며 특히 계장설비에 에너 지 발생을 제한한 본질안전구조의 대용으로 적용가능하다.
(아) 몰드(캡슐)방폭구조(mold type, m)
이 방폭구조는 보호기기를 고체로 차단시켜 열적안정을 유지한 것으로, 유지 보수가 필요없는 기기를 영구적으로 보호하는 방법에 효과가 매우크다. 일 반적으로 캡슐방폭구조는 용기와 분리하여 사용하는 전자회로판 등에 사용하 는데, 충격, 진동 등 기계적 보호효과도 매우크다.
(자) 특수방폭구조(special type, s)
앞에서 설명한 구조 이외의 방폭구조로서 폭발성 가스 또는 증기에 점화 또는 위험분위기로 인화를 방지할 수 있는 것이 시험, 기타에 의하여 확인된 구조 로, 특수 사용조건 변경시에는 보호방식에 대한 완벽한 보장이 불가능하므로, 0종, 및 1종장소에서는 사용할 수 없다.
이들 방폭구조로는 용기내부에 모래 등의 입자를 채우는 충전방폭구조, 또는 협극 방폭구조 등이 있다.
바) 충전방폭구조(filled, q) 이것은 위험분위기기가 전기기기에 접촉되는 것을 방지할 목적으로 모래, 분 체 등의 고체충진물로 채워서 위험원과 차단, 밀폐시키는 구조로 충진물은 불 활성물질이 사용되어야 한다. (사) 비점화방폭구조(nonsparking type, n) 일반적으로 석유화학공장은 위험지역중 90%이상이 2종지역으로 구분되며, “n”형 방폭구조는 2종 장소 전용 방폭기구로 이 2종 위험지역은 위험성의 빈 도, 기간 등에 의해 비정상적인 조건이 연간 몇 시간에 불과 함으로 이런조건 에서 정상 작동시 점화원이 되지 않도록 전기기기를 보호하는 방법이다. 이 보호방법은 정상운전중인 고전압등까지도 적용가능하며 특히 계장설비에 에너 지 발생을 제한한 본질안전구조의 대용으로 적용가능하다. (아) 몰드(캡슐)방폭구조(mold type, m) 이 방폭구조는 보호기기를 고체로 차단시켜 열적안정을 유지한 것으로, 유지 보수가 필요없는 기기를 영구적으로 보호하는 방법에 효과가 매우크다. 일 반적으로 캡슐방폭구조는 용기와 분리하여 사용하는 전자회로판 등에 사용하 는데, 충격, 진동 등 기계적 보호효과도 매우크다. (자) 특수방폭구조(special type, s) 앞에서 설명한 구조 이외의 방폭구조로서 폭발성 가스 또는 증기에 점화 또는 위험분위기로 인화를 방지할 수 있는 것이 시험, 기타에 의하여 확인된 구조 로, 특수 사용조건 변경시에는 보호방식에 대한 완벽한 보장이 불가능하므로, 0종, 및 1종장소에서는 사용할 수 없다. 이들 방폭구조로는 용기내부에 모래 등의 입자를 채우는 충전방폭구조, 또는 협극 방폭구조 등이 있다
내압방폭(Flameproof, Ex d)과 화염통로(Flamepath)의 개념 > 방폭이야기
내압방폭(Flameproof, Ex d구조)
내압방폭(Flameproof, Ex d구조)은 방폭구조 중 가장 먼저 발달된 개념이고, 오늘날에도 널리 사용되는 방폭 구조입니다. 내압방폭은 폭발자체를 방지하는 다른 방폭구조의 개념과는 달리 박스내부에서 폭발이 일어날 수 있다고 가정합니다. 대신 폭발할때 생기는 압력 등을 견디고, 동시에 폭발한 가스가 박스외부에 있는 혼합성 기체로 전이되는 것을 막도록 제품을 설계하는 것입니다.
이 개념은 주로 박스(Enclosure)의 형태로 구현하기 때문에 박스내부에 다른 제품들은 넣을 수 있다는 장점이 있습니다. 폭발방지 메카니즘이 적용되지 않은 일반 비방폭제품도 내압방폭 박스 내부에 장착할 수 있다는 뜻입니다.
특정기능을 하는 제품을 위험지역내에서 사용해야하는데, 그에 해당하는 방폭제품이 없다거나 방폭제품이 있어도 지나치게 비싼 경우라면, 그 특정 제품을 내압방폭박스내에 넣어 사용할 수 있습니다. 이는 다른 방폭구조로는 해결이 안되는 것을 내압방폭 구조로는 해결할 수 있다는 뜻입니다. 이것이 내압방폭의 큰 장점입니다. 하지만 가격이 비싸고, 현장 설치 후의 유지보수도 어렵다는 단점이 있습니다.
내압방폭의 핵심개념인 화염통로(Flamepath)
위험지역을 가정해봅니다. 박스외부에 폭발성 혼합기체가 항상 있습니다. 박스를 사용하면 열이 발생하고, 사용하지 않으면 식기도 합니다. 박스가 외부에 설치되어 있으면 새벽과 한낮의 기온차이도 있습니다. 박스표면의 온도도 높아졌다 낮아졌다를 반복하면서 박스 내부의 온도와 기압도 오르락내리락하게 됩니다.
박스는 마치 숨을 쉬듯 미세한 틈사이로 박스외부의 폭발성 혼합기체를 서서히 흡입, 배출하게 됩니다. 이렇게 박스내부로 유입된 폭발성 혼합기체가 폭발가능한 농도에까지 이르고, 박스내부에서 스파크 등이 발생한다면? 폭발이 일어날 수 있습니다. 하지만 내압방폭은 이를 용인합니다.
박스 내부에 폭발이 발생하면 높은 압력(폭발력)이 생깁니다. 내압방폭 박스는 이런 압력에도 견딜 수 있게 충분히 두껍게 제작됩니다. 그래서 비싸고 무겁습니다. 재질도 알루미늄이나 stainless steel로 한정되어 있습니다. GRP같은 재질로는 제작이 안됩니다.
폭발할때 생긴 고압, 고온의 기체는 박스내부에 영원히 머무는 것이 아니라, 화염통로(flamepath)라는 박스 접합면(본체와 커버사이의 틈) 등에 만들어진 미세한 누출 통로를 따라 박스외부로 빠져나가도록 설계됩니다. Flamepath을 통과하면서 폭발기체의 팽창속도는 떨어지고 온도는 충분히 식도록(cool down) 설계됩니다. 그래야 박스 외부에 존재하는 폭발성 혼합기체와 연쇄반응으로 일어나는 2차폭발을 막을 수 있기 때문입니다. 이 flamepath가 내압방폭의 핵심 개념입니다.
Flamepath는 내압방폭박스의 본체와 닫혀진 덮개(Cover)사이의 틈새나 조인트의 나사산 부분에 만들어집니다. Flamepath의 길이는 같은 박스내에서도 측정지점마다 다를수 있어 박스내부와 박스외부사이에 가장 짧은 거리로 측정합니다. Flamepath의 폭(gap)은 본체와 덮개사이에 맞닿는 부분의 미세한 벌어진 부분의 거리를 말합니다. Flamepath의 길이는 박스내부의 폭발가스의 열을 식힐 수 있는 충분한 거리가 되도록 설계되고, flamepath의 폭은 폭발한 가스를 가두면서 동시에 조금씩 빠져나가도록 하는데 초점을 두게 됩니다.
Flamepath의 길이와 폭은 결국 연관될 수 밖에 없는데, 가스등급별로 이 상관관계를 측정한 값으로 MESG(Maximum Experimental Safe Gaps)라는 것이 있습니다. Flamepath의 길이를 25mm로 고정해놓고 가스등급별로 적정 Flamepath의 두께(gap)가 어떻게 되는지를 실험실 환경에서 측정한 값입니다. IIC등급은 0.5mm 이하, IIB등급은 0.5~0.9mm, IIA등급은 0.9mm 이상으로 그 값이 정해져 있습니다. Enclosure용량이 클수록 위험하므로 MESG값은 작아지고, Flamepath가 길수록 위험도가 낮아지므로 MESG값은 커집니다.
내압방폭의 구조의 종류
Flamepath는 본체와 덮개Cover가 결합되는 방식에 따라 3가지 형태로 구현됩니다. 가장 일반적인 Flanged Joints(왼쪽 첫번째 그림,면접합)와 Spigot joints(두번째 그림,마개접합), 그리고 Threaded joints(세번째 그림,나사접합) 입니다. 왼쪽의 각 그림은 각각을 구현한 제품 사진과 오른쪽에 파란색 실선으로 flamepath를 표현한 것입니다.
flanged joint의 flamepath는 직선, Spigot Joint는 직각, Threaded Joint는 나사산을 따라 원형의 flamepath를 만듭니다. Threaded Joint 방식은 thread 자체가 flamepath의 역할을 하기 때문에 thread의 pitch가 화염통로의 폭(gap)이 되고, 몇 번의 나사산이 결합되었는지(최소 5번이상)가 화염통로의 길이를 결정합니다.
이들중 어떤 방식의 박스를 현장에 적용할 것인지는 주로 가스그룹과 박스의 크기에 따라 결정됩니다. Flanged Joint 방식은 가스그룹 중 IIB등급에, Spigot Joint와 Threaded Joint는 IIC가스그룹에 많이 적용됩니다. Flanged Joint 방식이 가장 일반적이며, 이와함께 박스의 크기도 중요한데, 박스내의 혼합기계의 양에 따라 폭발력이 달라지기 때문에 당연한 결과라 하겠습니다.
내압방폭박스와 관련된 또다른 주요 이슈는 발열입니다. 내압방폭박스는 모터(motor)나 스위치판넬(switchgear)에 많이 사용되는데, 그중 스위치판넬은 열이 크게 발생하지 않기 때문에 온도등급은 보통 T5, T6등급을 만족합니다. 그러나 모터의 경우는 다릅니다. 모터에서 열이 많이 발생하기 때문입니다. 따라서 허용제한온도를 넘기지 않기 위해서는 내압방폭의 정격출력은 일반 모터에 비해 낮습니다.
또한 발열 관련하여 앞서 내압방폭박스내부에는 사용자의 필요에 따라 비방폭 특정제품을 장착할 수 있다했는데, 이 특정제품에서 많은 열이 발생되어 문제가 생길 수도 있습니다. 해서 내압방폭박스 제조사에서는 사용자가 특정제품을 장착할 경우에는 반드시 그 제품사양을 사전고지하도록 합니다. 제조사는 사전고지된 특정제품이 작동하는 조건을 모두 고려하여 내압방폭박스의 전체 온도등급을 정하고 Certificate를 부착하는 등의 과정을 거칩니다.
자료출처: Eaton사의 Ex Digest
[ICR/방폭인증]내압방폭구조(Flameproof enclosure, Ex “d”)
▶ 내압방폭구조
1. 내부에서 폭발이 발생할 수 있고,
2. 외함(Enclosure)이 폭발압력을 견뎌야 하며
3. 내부에서 폭발한 화염이 밖으로 새어나가 2차 피해가 발생하지 않도록 해야 하는데요.
위 그림과 같이 내압방폭구조의 핵심인 접합면의 길이(L)과 틈새(i)를 조절하여 화염이 새어나가지 않도록 방폭제품을 설계해야 합니다.
▶ 내부 폭발 상황을 가정
만약 내압방폭구조의 외함이 내부에서 폭발했을 때 상황을 가정해 보겠습니다.
위험지역 내에서 내부 폭발이 발생하고 외함이 폭발압력을 견뎠을 때 발생한 압력이나 화염, 기체는 제품에 만들어진 미세한 틈새나 누출통로를 통해 빠져나가게 되는데요.
이때 본체와 덮개(Cover)사이로 빠져나가는 부분을 접합면(Flameproof Joints)이라 합니다. 보통 외함의 내부에서 외부까지의 최단거리를 측정하는데요.
이것은 제품의 구조와 형태 그리고 본체와 덮개의 접합이 마개 접합(Spigot Joint), 플랜지 접합(Flanged Joint), 나사산 접합(Threaded Joint)인지에 따라서 측정하는 방법이 달라지게 됩니다.
방폭구조 선정 및 종류
가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소에서 전기 기계ㆍ기구를 사용하는 경우에는 그 증기, 가스 또는 분진에 대하여 적합한 방폭성능을 가진 방폭구조 전기 기계ㆍ기구를 선정하여 사용하여야 한다.
방폭구조 선정 및 종류
관련 법규
산업안전보건기준에 관한 규칙 제311조(폭발위험장소에서 사용하는 전기 기계ㆍ기구의 선정 등)
① 사업주는 제230조제1항에 따른 가스폭발 위험장소 또는 분진폭발 위험장소에서 전기 기계ㆍ기구를 사용하는 경우에는 「산업표준화법」에 따른 한국산업표준에서 정하는 기준으로 그 증기, 가스 또는 분진에 대하여 적합한 방폭성능을 가진 방폭구조 전기 기계ㆍ기구를 선정하여 사용하여야 한다.
② 사업주는 제1항의 방폭구조 전기 기계ㆍ기구에 대하여 그 성능이 항상 정상적으로 작동될 수 있는 상태로 유지ㆍ관리되도록 하여야 한다.
방폭전기기계∙기구의 선정 기준
위험장소 방폭전기기계∙기구의 선정기준 0 종 장소 본질안전 방폭구조 ( ia ) 1 종 장소 · 0 종 지역에 적합한 방폭구조
· 내압 방폭구조 (d)
· 압력 방폭구조 (p)
· 유입 방폭구조 (o)
· 안전증 방폭구조 (e)
· 본질안전 방폭구조 ( ib )
· 몰드 방폭구조 (m)
· 충전 방폭구조 (q) 2 종 장소 · 0 종 또는 1 종 지역에 적합한 방폭구조
· 비점화 방폭구조 (n)
· Non-arcing or sparking
· Non-heat producing
※ 관련규정 : KS C IEC 60079-14
방폭형식 표시 기호
방폭구조(type of protection) 종류
기계ㆍ기구 주위의 폭발 분위기에 점화되는 것을 방지하기 위하여 전기 기계ㆍ기구가 가져야 하는 특별한 수단을 말한다.
1. 내압방폭구조 “d”(flameproof enclosure)
대상 폭발성가스에 대해서 점화능력을 가진 전기불꽃 또는 고온부위에 있어서도 기기 내부에서 폭발성가스의 폭발이 발생하여도 기기가 그 폭발압력에 견디고 또한 기기 주위의 폭발성가스에 인화 파급하지 않도록 되어있는 구조를 말한다.
그림 1 – 내압방폭구조“d”
2. 안전증 방폭구조“e”(increased safety)
전기기기의 정상사용조건 및 특정 비정상상태에서의 과도한 온도상승, 아크 또는 스파크의 발생위험을 방지하기 위해 추가적인 안전조치를 취한 방폭구조를 말한다.
그림 2 – 안전증 방폭구조“e”
3. 본질안전방폭구조 “i” (intrinsic safety)
폭발 분위기에 노출되어 있는 기계ㆍ기구 내의 전기 에너지 및 권선 상호 접속에 의한 전기 불꽃 또는 가열 효과를 점화 에너지 이하의 수준까지 제한하는 것을 기반으로 하는 방폭 구조를 말한다.
[비고] 본질안전방폭구조 특성상, 폭발 위험 분위기에 노출되는 전기 기계ㆍ기구뿐만 아니라 다른 전기 기계ㆍ기구의 상호 접속도 적합한 형태이어야 한다.그림 3 – 본질안전방폭구조“i”
4. 압력방폭구조 “p”(pressurization “p”)
보호 가스의 압력을 외부 환경보다 높게 유지함으로써 밀폐함 내로 외부 환경이 인입되지 않도록 보호하는 기법을 말한다(보호 가스는 비인화성 이어야함).
그림 4 – 압력방폭구조“p”
5. 유입방폭구조“o”(oil immersion “o”)
생산현장의 분위기에 가연성가스, 증기, 분진 등이 존재하여 폭발의 우려가 있는 경우에 전기설비의 안전을 도모하기 위해 전기기계기구의 전기불꽃 또는 아크를 발생하는 부분을 기름 속에 수용하고, 기름 면 위에 존재하는 폭발성가스에 인화될 우려가 없도록 되어 있는 구조를 말한다.
그림 5 – 유입방폭구조“o”
총괄 요약표(Siemens)
다음은 Siemens사 기술자료에 나와있는 자료이다.
Reference : 1. 한국전기안전공사 KESG – Ⅶ – EF – 31 – 2015 화학공장의 전기화재예방에 관한 기술
2. Siemens Industrial Automation and Drive Technologies
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어댑터(내압 방폭 구조), 시마다 전기 (SHIMADA ELEC)
(!)Microsoft사의 Windows7은 2020년 1월 14일부터 서비스 종료 예정으로, 본 사이트에서는 2019년 12월 15일부터 권장 환경 대상에서 제외됨을 알려드립니다.
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