방폭전기기기
방폭전기기기의 기호는 폭발위험장소에서 사용하는 전기기계·기구의 방폭구조, 적용 가능한 위험장소, 가스그룹, 온도등급 등을 표시하기 위한 약호이다.
방폭전기기기의 기호는 해당 전기기기가 어떤 방폭구조로 만들어졌는지, 어떤 폭발성 분위기에서 사용할 수 있는지, 어느 정도의 표면온도까지 허용되는지를 나타낸다. 폭발위험장소에서는 일반 전기기기를 사용할 수 없으므로, 방폭전기기기의 표시를 읽고 현장 조건에 적합한 제품을 선정해야 한다.
방폭기호는 시험에서 암기형으로 자주 다루어지며, 실무적으로도 방폭기기의 선정·설치·점검에서 중요한 기준이 된다. 기호를 잘못 해석하면 위험장소에 부적합한 전기기기를 설치하게 되어 화재·폭발 위험이 커질 수 있다.
방폭전기기기의 기호를 사용하는 목적은 다음과 같다.
- 방폭구조의 종류를 명확히 표시한다.
- 적용 가능한 폭발위험장소를 구분한다.
- 가스 또는 분진의 위험특성에 적합한지 확인한다.
- 전기기기의 최고 표면온도와 온도등급을 확인한다.
- 방폭기기의 선정·설치·점검을 쉽게 한다.
- 부적합한 전기기기 사용으로 인한 폭발사고를 예방한다.
방폭전기기기의 표시는 일반적으로 다음 요소를 포함한다.
- 방폭기기 표시
- 방폭구조 기호
- 기기그룹
- 위험장소 적용 구분
- 가스그룹 또는 분진그룹
- 온도등급
- 보호등급
- 인증번호 또는 인증기관 표시
모든 표시가 항상 같은 형식으로 나타나는 것은 아니지만, 핵심은 해당 기기가 어떤 폭발위험장소에서 어떤 물질에 대해 안전하게 사용할 수 있는지를 확인하는 것이다.
방폭구조 기호는 전기기기가 어떤 원리로 점화원을 방지하는지를 나타낸다. 대표적인 기호는 다음과 같다.
| 기호 | 명칭 | 주요 원리 |
|---|---|---|
| d | 내압 방폭구조 | 내부 폭발을 견디고 화염의 외부 전파를 방지한다. |
| p | 압력 방폭구조 | 외함 내부를 양압으로 유지하여 폭발성 가스 침입을 방지한다. |
| o | 유입 방폭구조 | 점화원을 절연유 등 액체 속에 넣어 격리한다. |
| e | 안전증 방폭구조 | 전기적·기계적 안전도를 높여 아크·스파크·과열을 억제한다. |
| ia, ib | 본질안전 방폭구조 | 전기회로의 에너지를 점화에 필요한 수준 이하로 제한한다. |
| n | 비점화 방폭구조 | 정상 운전 중 점화 가능한 아크·스파크·고온을 발생시키지 않는다. |
| m | 몰드 방폭구조 | 전기부품을 몰딩재로 밀봉하여 폭발성 분위기와 격리한다. |
| q 또는 g | 충전 방폭구조 | 전기기기 내부를 충전재로 채워 점화원 전파를 방지한다. |
| s | 특수 방폭구조 | 특수한 설계와 검증을 통해 방폭성능을 확보한다. |
| tD | 분진 방폭구조 | 분진 침입과 표면온도 상승을 억제한다. |
d는 내압 방폭구조를 나타내는 기호이다. 내압 방폭구조는 전기기기 내부에서 폭발이 발생하더라도 외함이 폭발압력을 견디고, 화염이 외부의 폭발성 분위기로 전파되지 않도록 한 구조이다.
d 기호가 표시된 전기기기는 외함의 접합면, 틈새, 볼트 체결상태가 방폭성능에 직접 영향을 준다. 따라서 외함을 임의로 가공하거나 볼트를 빠뜨린 상태로 사용해서는 안 된다.
p는 압력 방폭구조를 나타내는 기호이다. 압력 방폭구조는 전기기기 내부를 보호가스나 공기로 양압 상태로 유지하여 외부 폭발성 가스가 내부로 침입하지 못하도록 한다.
p 기호가 표시된 전기기기는 양압 유지, 퍼지, 압력감시, 압력 저하 시 경보 또는 전원차단이 중요하다. 압력이 유지되지 않으면 방폭성능이 상실될 수 있다.
o는 유입 방폭구조를 나타내는 기호이다. 유입 방폭구조는 전기기기의 불꽃이나 고온부를 절연유 등 액체 속에 넣어 폭발성 분위기와 접촉하지 않도록 한 구조이다.
o 기호가 표시된 설비는 절연유의 양, 누유 여부, 오염과 열화 상태를 관리해야 한다.
e는 안전증 방폭구조를 나타내는 기호이다. 안전증 방폭구조는 정상 운전 중 아크나 스파크가 발생하지 않는 전기기기에 대해 절연, 접속, 온도상승, 기계적 강도를 강화한 구조이다.
e 기호가 표시된 전기기기는 단자 풀림, 접촉불량, 과열, 절연거리 부족에 주의해야 한다. 작은 접속불량도 온도상승을 일으켜 점화위험으로 이어질 수 있다.
ia와 ib는 본질안전 방폭구조를 나타내는 기호이다. 본질안전 방폭구조는 전기회로의 전압, 전류, 에너지를 제한하여 정상상태나 고장상태에서도 폭발성 분위기를 점화하지 못하도록 하는 구조이다.
일반적으로 ia는 ib보다 더 높은 수준의 안전성을 요구하는 형식으로 이해된다. 본질안전 방폭구조는 계측기, 센서, 신호회로, 통신회로 등에 많이 사용된다.
본질안전 회로는 방폭 배리어, 절연장벽, 전용 케이블, 접지 등과 함께 하나의 시스템으로 관리해야 한다. 비본질안전 기기를 임의로 연결하면 방폭성능이 상실될 수 있다.
n은 비점화 방폭구조를 나타내는 기호이다. 비점화 방폭구조는 정상 운전 중 폭발성 분위기를 점화할 수 있는 아크, 스파크, 고온이 발생하지 않도록 한 구조이다.
n 기호가 표시된 전기기기는 상대적으로 위험성이 낮은 장소에 사용되는 경우가 많으며, 적용 가능한 위험장소와 인증 조건을 확인해야 한다.
m은 몰드 방폭구조를 나타내는 기호이다. 몰드 방폭구조는 전기부품을 수지 등의 몰딩재로 밀봉하여 폭발성 분위기와 접촉하지 않도록 한 구조이다.
m 기호가 표시된 기기는 몰딩재의 균열, 열화, 손상이 방폭성능에 영향을 줄 수 있으므로 외관상 손상 여부를 확인해야 한다.
q 또는 g는 충전 방폭구조를 나타내는 기호로 사용된다. 충전 방폭구조는 전기기기 내부를 분말이나 입자 형태의 충전재로 채워 아크나 스파크가 외부 폭발성 분위기로 전파되지 않도록 한다.
충전재의 누락, 오염, 습기 침투, 외함 손상은 방폭성능 저하로 이어질 수 있다.
s는 특수 방폭구조를 나타내는 기호이다. 특수 방폭구조는 일반적인 방폭구조로 분류하기 어렵지만 시험과 검증을 통해 폭발위험장소에서 사용할 수 있도록 인정된 구조이다.
s 기호가 있는 기기는 인증 조건, 사용 범위, 설치 조건을 특히 주의하여 확인해야 한다.
tD는 분진 방폭구조를 나타내는 기호로 사용된다. 분진 방폭구조는 가연성 분진이 존재하는 장소에서 전기기기의 외함 내부로 분진이 침입하거나 표면에 퇴적되어 점화되는 것을 방지하기 위한 구조이다.
tD 기호가 표시된 기기는 분진 침입 방지, 표면온도 제한, 분진 퇴적 방지, 외함 밀폐상태 유지가 중요하다.
방폭전기기기의 기기그룹은 사용 환경과 폭발성 물질의 종류에 따라 구분된다. 일반적으로 광산용과 일반 산업용으로 나누며, 일반 산업용은 다시 가스 또는 분진의 특성에 따라 세분된다.
기기그룹은 다음 사항을 판단하는 데 사용된다.
- 광산용인지 일반 산업용인지
- 가스폭발위험장소용인지 분진폭발위험장소용인지
- 적용 가능한 가스 또는 분진의 위험성이 어느 정도인지
- 최소점화에너지와 화염전파 특성에 적합한지
가스그룹은 가연성 가스나 증기의 폭발특성에 따라 방폭전기기기의 적용 가능성을 구분하는 표시이다. 수소나 아세틸렌처럼 점화가 쉽고 화염전파성이 큰 물질은 더 엄격한 방폭성능이 필요하다.
가스그룹을 고려해야 하는 이유는 다음과 같다.
- 최소점화에너지가 물질마다 다르다.
- 화염전파 특성이 물질마다 다르다.
- 내압 방폭구조의 간극 조건이 달라진다.
- 본질안전 회로의 허용 에너지가 달라진다.
- 방폭기기의 적용 가능 물질이 달라진다.
폭발등급은 가연성 가스 또는 증기의 최대안전틈새와 관련하여 구분된다. 등급이 높을수록 화염이 좁은 틈새를 통해 전파되기 쉬우므로 더 엄격한 방폭성능이 요구된다.
| 폭발등급 | 최대안전틈새 | 대표 물질 |
|---|---|---|
| 1등급 | 0.6밀리미터 초과 | 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등 |
| 2등급 | 0.4밀리미터 초과 0.6밀리미터 이하 | 에틸렌, 석탄가스 등 |
| 3등급 | 0.4밀리미터 이하 | 수소, 아세틸렌 등 |
시험에서는 1등급의 대표 물질로 메탄·에탄·프로판·부탄, 2등급의 대표 물질로 에틸렌·석탄가스, 3등급의 대표 물질로 수소·아세틸렌을 구분하여 묻는 경우가 많다.
온도등급은 방폭전기기기의 최고 표면온도를 기준으로 한 구분이다. 전기기기의 표면온도가 취급 물질의 발화온도보다 높으면 스파크가 없어도 점화가 발생할 수 있다.
온도등급은 방폭기기의 선정에서 매우 중요하다. 취급 물질의 발화온도가 낮을수록 더 낮은 표면온도를 가진 전기기기를 사용해야 한다.
최고 표면온도는 방폭전기기기가 지정된 조건에서 운전될 때 외부 표면이 도달할 수 있는 가장 높은 온도를 말한다. 최고 표면온도는 가연성 가스·증기·분진의 발화온도보다 낮아야 한다.
최고 표면온도 관리 시 고려사항은 다음과 같다.
- 취급 물질의 발화온도
- 전기기기의 부하상태
- 주변온도
- 환기상태
- 분진 퇴적 여부
- 외함의 방열상태
- 정격 운전조건
방폭전기기기의 표시는 여러 기호가 함께 적혀 있으므로 순서대로 해석해야 한다. 예를 들어 방폭구조 기호, 가스그룹, 온도등급을 함께 보면 해당 기기가 어떤 원리로 방폭성능을 확보하며, 어떤 물질과 온도조건에서 사용할 수 있는지 알 수 있다.
표시 해석 시 확인할 사항은 다음과 같다.
- 방폭구조가 무엇인가
- 가스용인지 분진용인지
- 적용 가능한 위험장소는 어디인가
- 가스그룹 또는 폭발등급에 적합한가
- 온도등급이 취급 물질의 발화온도에 적합한가
- 인증번호와 인증상태가 유효한가
방폭전기기기의 기호는 기기 선정의 기준으로 사용된다. 위험장소 구분과 취급 물질의 특성이 결정되면, 그 조건에 적합한 방폭구조와 표시를 가진 기기를 선택해야 한다.
선정 절차는 일반적으로 다음과 같다.
- 폭발위험장소를 구분한다.
- 가연성 가스·증기·분진의 종류를 확인한다.
- 가스그룹 또는 폭발등급을 확인한다.
- 발화온도를 확인하여 온도등급을 정한다.
- 적합한 방폭구조를 선정한다.
- 방폭기기의 표시와 인증조건을 확인한다.
- 설치환경과 유지보수 조건을 검토한다.
방폭전기기기를 설치할 때에는 기호가 현장 조건에 맞는지 확인해야 한다. 방폭구조가 적합하더라도 설치방법이 잘못되면 방폭성능이 훼손될 수 있다.
설치 시 확인사항은 다음과 같다.
- 위험장소 구분에 적합한 표시인지 확인한다.
- 가스그룹과 온도등급이 적합한지 확인한다.
- 케이블 글랜드가 방폭구조에 맞는지 확인한다.
- 사용하지 않는 인입구가 적합하게 막혀 있는지 확인한다.
- 접지가 확실한지 확인한다.
- 외함의 볼트와 나사가 모두 체결되어 있는지 확인한다.
- 방폭 표시가 훼손되지 않았는지 확인한다.
방폭전기기기의 점검에서는 표시와 실제 설치상태가 일치하는지 확인해야 한다. 장기간 사용 중 부품 교체, 임의 개조, 외함 손상, 표시 훼손이 발생할 수 있다.
점검 시 확인사항은 다음과 같다.
- 방폭 표시의 식별 가능 여부
- 인증된 제품 사용 여부
- 방폭구조와 위험장소의 적합성
- 외함 손상 여부
- 케이블 인입부의 적정성
- 볼트와 나사 체결상태
- 접지선 연결상태
- 분진 퇴적 여부
- 표면온도 이상 여부
- 임의 개조 여부
방폭전기기기는 표시된 조건에서만 방폭성능을 보장한다. 외함을 임의로 가공하거나 일반 부품으로 교체하면 표시된 방폭성능이 더 이상 유효하지 않을 수 있다.
방폭 표시를 무효화할 수 있는 행위는 다음과 같다.
- 외함에 추가 구멍을 뚫는다.
- 일반 케이블 글랜드를 사용한다.
- 볼트를 일부 제거한 상태로 사용한다.
- 인증되지 않은 부품으로 교체한다.
- 내압방폭 접합면을 손상시킨다.
- 방폭 표시와 다른 용도로 사용한다.
- 온도등급을 초과하는 부하상태로 운전한다.
방폭전기기기의 기호는 시험에서 방폭구조와 기호를 연결하는 형태로 자주 출제된다. 기본적으로 다음 대응관계를 정확히 기억해야 한다.
- 내압 방폭구조: d
- 압력 방폭구조: p
- 유입 방폭구조: o
- 안전증 방폭구조: e
- 본질안전 방폭구조: ia, ib
- 비점화 방폭구조: n
- 몰드 방폭구조: m
- 충전 방폭구조: q 또는 g
- 특수 방폭구조: s
- 분진 방폭구조: tD
또한 폭발등급에서는 1등급, 2등급, 3등급의 최대안전틈새와 대표 물질을 함께 정리하는 것이 좋다.
방폭전기기기의 기호는 전기방폭을 실무적으로 적용하기 위한 표시체계이다. 전기방폭이 폭발위험장소에서 전기설비가 점화원이 되지 않도록 하는 전체적인 안전기술이라면, 방폭기호는 개별 전기기기의 방폭성능과 적용 조건을 알려주는 정보이다.
따라서 전기방폭을 위해서는 위험장소 구분, 물질 특성 확인, 기기 선정, 설치, 점검이 모두 필요하며, 그 과정에서 방폭전기기기의 기호를 정확히 해석해야 한다.
방폭전기기기의 기호는 방폭성능을 간단하게 나타내는 표시이지만, 그 의미는 매우 중요하다. 기호를 통해 전기기기의 방폭구조, 적용 가능 장소, 가스그룹, 온도등급을 확인할 수 있기 때문이다.
폭발위험장소에서 부적합한 전기기기를 설치하면 작은 스파크나 과열도 대형 폭발사고로 이어질 수 있다. 따라서 방폭전기기기의 기호를 정확히 이해하고, 현장 조건에 맞게 적용하는 것은 전기방폭의 핵심이다.
