방폭 구조의 종류와 온도 등급

방폭 구조의 종류를 파악하기 위해선 먼저 폭발이 어떻게 일어나는지 알아야 합니다. 폭발은 산소, 연료(가연성 물질), 발화원(불꽃, 고온 가스, 열 등)이 모두 있으면 일어납니다. 이 세 가지가 동시에 존재해야 하고 하나라도 빠지면 폭발이 일어나지 않기 때문에 방폭 장비는 3 요소들 중 한 가지를 격리시키거나 억제 또는 발생을 감소시킴으로써 폭발을 방지합니다

 

보호 방법	구조 종류	장비 코드	적용 지역 (Zone)
폭발성 가스와 발화원을 격리하여 접촉하지 않도록 설계	내압 방폭 구조 Flameproof protection	Ex d	1,2
	유입 방폭 구조 Oil immersion	Ex o	1,2
	압력 방폭 구조 Purge/pressurized protection	Ex p	1,2
	충전 방폭 구조 Powder filled	Ex q	1,2
	몰드 방폭 구조 Encapsulation	Ex m	1,2
발화원의 발생 자체를 방지하도록 설계	안전증 방폭 구조 Increased safety	Ex e	1,2
발화 에너지 자체를 제한하도록 설계	본질안전 방폭 구조 Intrinsic safety	Ex ia Ex ib Ex ic	Ex ia - 0,1,2 Ex ib-1,2 Ex ic-2
특수	특수 방폭 구조 Special protection	Ex s	0,1,2

 

1. 내압 방폭 구조 (Flame proof protection, Ex d)

발화원이 될 우려가 있는 부분 즉, 불꽃, 아크 또는 과열이 발생할 우려가 있는 부분을 전폐 구조에 넣어 외부의 폭발성 가스가 내부로 잠입해서 폭발하였을 때 전자기기의 외함이 그 압력을 견디도록 설계. 폭발에 의한 고열 및 가스가 용기 접합부의 틈새에서 외부로 누설하여도 외부의 폭발성 가스를 점화시킬 우려가 없는 구조임. 가스의 종류에 따라 폭발압력이나 용기의 틈새로부터 화염을 파급하는 정도가 다르기에 가스의 종류에 의해 폭발등급을 분류하고 이에 따른 용기의 구조 특히, 그 강도 및 접합면의 틈새를 규정. 또한 가스의 발화온도에 따라 용기의 최고 온도를 제한함.

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대상 기기: 아크를 발생할 수 있는 전기 기기 (접점, 스위치류, 변압기, 전동기, 계측기 등과 표면 온도가 높이 올라갈 수 있는 전기기기-전동기, 조명기구, 전열기 등)

2. 유입 방폭 구조 (Oil immersion, Ex o)

불꽃 또는 아크 등을 발생해서 폭발성 가스를 점화시킬 우려가 있는 전자기기 부분을 오일에 넣어 유면상의 폭발성 가스를 인화할 우려가 없는 구조

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대상 기기: 아크를 발생할 수 있는 모든 전기 기기 (접점, 스위치류, 변압기, 저항기 등)

3. 압력 방폭 구조 (Purge/pressurized protection, Ex p)

발화원으로 작용할 우려가 있는 부분을 용기 내에 넣고 신선한 공기 또는 불연성 가스 등의 보호 기체를 용기 내부에 넣음으로써 내부 압력을 유지하여 폭발성 가스가 침입할 수 없는 구조

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대상 기기: 아크가 발생할 수 있는 모든 전기 기기(접점, 개폐기류, 스위치류, 전동기류, 가스검지기 등)

4. 충전 방폭 구조 (Powder filled, Ex q)

전기 충전부 주위를 모래 또는 이와 유사한 분말 상태의 물질로 충전함으로써 주위의 폭발성 가스 또는 증기를 점화시킬 수 없는 구조

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5. 몰드 방폭 구조 (Encapsulation, Ex m)

폭발성 분위기를 점화시킬 수 있는 아크 또는 스파크 발생 부분을 컴파운드로 밀폐함으로써 주위의 폭발성 가스 또는 증기를 점화시킬 수 없는 구조

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6. 안전증 방폭 구조 (Increased safety, Ex e)

전기기기의 권선, 공극, 접점부, 단자부 등과 같이 정상적인 작동 상태 중 불꽃, 아크 또는 과열이 발생하지 않아야 하는 부분에 불꽃 등의 발생을 방지하기 위한 구조. 특히 온도 상승에 대한 안전도를 증가시킨 구조임. 이 구조는 발화원이 될 가능성이 있는 아크, 불꽃 또는 과열 등이 가능한 발생하지 않도록 고려한 것이고 기기의 고장이나 파손으로 인해 발화원이 있는 경우에는 폭발의 원인이 될 수도 있음.

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대상 기기: 안전증변압기, 안전증접촉단자 및 안전증측정계기

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7. 본질안전 방폭 구조 (Intrinsic safety, Ex ia, ib, ic)

아주 낮은 레벨의 전류를 사용하는 등 발화력이 없는 장치나 배선 시스템을 적용하여 폭발을 방지하는 방법. 폭발성 가스가 점화되어 폭발하기 위해서는 전기불꽃에 의한 최소한의 에너지가 필요함. 이 때 불꽃 점화의 경우보다 전기에너지가 크지 않으면 점화가 일어나지 않음(점화에너지>전기에너지). 다시 말해 단선이나 단락 등에 의해 전기 회로에 전기 불꽃이 발생하여도 폭발성 혼합기를 점화시키지 않는다면 본질적으로 안전함.

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대상 기기: 신호기, 전화기, 계측기 등

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8. 특수 방폭 구조 (Special protection, Ex s)

정해진 방식이 없고 폭발성 가스의 인화를 방지할 수 있도록 시험이나 기타의 방법에 의하여 확인된 구조. 어떤 정해진 방폭 방식에 속하기보다는 하나 이상의 방법을 사용해 방폭을 구현.

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마지막으로 알아볼 방폭 코드는 온도에 관한 것입니다.

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온도 등급을 이해하려면 자연 발화 온도라는 개념을 이해해야 합니다.

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자연 발화는 공기 중에 놓여 있는 물질이 상온에서 저절로 발열하여 발화, 연소되는 현상으로 산화, 분해 또는 흡착 등에 의한 반응열이 축적하여 일어나는 현상입니다. 예를 들어 석탄의 파쇄 면은 공기 중에 있는 산소를 흡착하여 산화하는 성질이 있어 발열하는데 이런 성질 때문에 석탄을 저장하는 저탄장이나 갱내엔 화재를 방지하기 위해 안전 관리에 유의하고 있습니다.

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가연성 기체는 온도를 차츰 높여가면서 발화원이 존재하지 않아도 압축 열에 의해 스스로 발화하게 되고 이 때 발화하기 시작하는 온도를 자연발화온도라고 합니다. 현장에서 사용하는 가연성 기체는 각자 자연발화온도를 가지고 있습니다. 예를 들어 아세트알데하이드의 자연발화온도는 175℃이고, 수소의 자연발화온도는 535℃입니다.

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온도 등급은 아래 차트와 같이 온도에 따라 T1~T6으로 구분됩니다. 위에 아세트알데하이드의 자연 발화 온도가 175℃라고 말씀드렸는데 예를 들어 장비가 비정상적 작동 상태로 인해 표면 온도가 175℃ 이상 올라간다면 아세트알데하이드의 열이 축적되어 자연 발화가 일어나고 이는 폭발로 이어질 수 있습니다.

이 때문에 장비의 최대 표면 허용 온도가 85℃인 T6 등급이 제일 좋은 등급이라고 할 수 있습니다.

가스 그룹	최대 표면 온도 등급
	450℃	300℃	200℃	135℃	100℃	85℃
	T1	T2	T3	T4	T5	T6
ⅡA	아세톤(Acetone) 암모니아(Ammonia) 벤젠(Benzene) 일산화탄소 (Carbon monoxide) 에탄(Ethane) 메탄놀(Methanol) 프로판 (Propane)	에탄올 (Ethanol) 사이클로헥산 (Cyclohexane) 프로판올 2 (Propanol 2) 부탄 (N-Butane)	디젤연료(Diesel Fuel) 항공기 연료(Aircraft Fuel) 헥세인 (N-Hexane) 헵테인 (Heptane) 등유 (Kerosene) ​	아세트알데히드 (Acetaldehyde)	​	​
ⅡB	석탄 가스 (Coal Gas)	에틸렌 (Ethylene) 프로판올 1 (Propanol 1) ​	에틸메틸에테르 (Ethyl Methyl Ether) 황화수소(Hydrogen Sulphide)	​	​	​
ⅡC	수소 (Hydrogen)	아세틸렌 (Acetylene)	​	​	​	​

그룹 Ⅲ에 해당하는 분진의 경우에도 자연 발화 온도가 있습니다. 다만 분진은 등급으로 표시하지 않고 추가적으로 분진 침전물을 고려해 최대 표면 온도를 표시합니다.

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다시 이플러스이일렉트로닉 온습도 센서 코드로 돌아와서 나머지 방폭 구조와 온도 코드도 해석하면 아래와 같습니다.

마지막으로 앞서 말씀 드린 방폭 장비 코드를 요약하자면 아래와 같습니다.

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지금까지 방폭 코드들의 의미에 대해 알아보았습니다. 만약 어떤 장비에 아래와 같은 코드가 적혀 있을 때 이제 그 코드가 어떤 뜻인지 알 수 있으신가요?

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Ⅱ 1G Ex d ⅡA T6 Ga

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[방폭 Ⅲ] 방폭 구조의 종류와 온도 등급