[논문]유동대전에 의한 정전기 특성 분석

김길태; 이재근

유동대전에 의한 정전기 특성 분석
Analysis of Characteristics on the Static Electricity by Streaming Electrification 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.20 no.3 = no.71, 2005년, pp.42 - 46

Abstract ▼ AI-Helper

The static electricity by thinner flow and discharge energy is investigated experimentally for the purpose of preventing the electrostatic discharge and damage. Test system for evaluating streaming electrification consists of a teflon pipe, a reservoir tank a pump, flowmeters and an electrometer. When dielectric liquid flows through a pipe from one vessel to another, the potential difference generated in the collecting vessel is due to the accumulation of charges. These charges result from the convection of a part of the electrical double layer existing in the tube at the contact between the liquid and the inner wall. When the fluid velocity increases, the electric current increases proportionally. The charging current and accumulated charges by streaming electrification at the thinner velocity of 40cm/s are measured a range of 5 nA and $0.27{\mu}C$ respectively. This amount of static discharge energy generated by streaming electrification is enough to ignite flammable solvent. Therefore surface electric potential should decrease by using electrostatic shielding and ground.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

정량적으로 측정을 해보았다. 그리고 유체가 유동하면서 발생할 수 있는 분사와 충돌대전에 대해서도 정량적으로 측정해 보았다.
본 연구에서는 유동대전에 영향을 미치는 여러중요인자인 유체의 속도 변화에 따른 정전기 대전량을 정량적으로 측정을 해보았다. 그리고 유체가 유동하면서 발생할 수 있는 분사와 충돌대전에 대해서도 정량적으로 측정해 보았다.

가설 설정

1) 유속 25~50cm/s에서 2~8nA의 유동대전 전류가 발생한다.

제안 방법

실험 장치는 작동 유체를 스프레이 노즐을 통해 분줄하는 분줄부와분출된 유체와 충돌을 일으키는 충돌부, 그리고 사용된 유체를 회수하는 장치로 구성되어 있다. 대전은 노즐의 팁에서의 전류를 측정하였으며 충돌 대전은 충돌판에서의 전류를 측정하였다.
일렉트로미터를 사용한다. 발생전하량 시간이 한정되어 있는 경우에는 축전기, 콘덴서와 정전 전압계를 사용해 전류의 적분 값을 측정하여 유동 대전으로 인해 발생하는 전하량을 구하였다. 본 실험에서는 유동대전을 측정하기 위해서 디지털 일렉트로미터에서 샘플링한 전류, 전압 값을 GPIB(general purpose interface board)를 통해 컴퓨터로 전송시키고 visual basic을 이용해 제작된 프로그램에 의해 알기 쉽게 visual화 시켰다.
발생전하량 시간이 한정되어 있는 경우에는 축전기, 콘덴서와 정전 전압계를 사용해 전류의 적분 값을 측정하여 유동 대전으로 인해 발생하는 전하량을 구하였다. 본 실험에서는 유동대전을 측정하기 위해서 디지털 일렉트로미터에서 샘플링한 전류, 전압 값을 GPIB(general purpose interface board)를 통해 컴퓨터로 전송시키고 visual basic을 이용해 제작된 프로그램에 의해 알기 쉽게 visual화 시켰다. 전압·전류, 샘플링 간격, 샘플링 회수 등을 선택 할 수 있게 하였으며, 샘플링 간격은 0.
그러나 일정정도의 자료를 얻기 위해서는 상당히 많은 양의 절연유와 시간이 필요하며⁴⁾, 대전 방지제 등을 첨가하여 연속적으로 측정하기가 곤란하다는 단점을 갖고 있다. 본 실험에서는 펌프로 테스트 파이프를 통하여 액체를 강제 순환시켜 테스트 파이프와 유체 계면에서 전하를 분리시켜 유동대전을 발생시키고, 테스트 파이프에서 대전량을 측정하는 폐루프시스템을 사용하였다.
충돌대전은 두 물체 간의 충돌에 의해서 빠르게 접촉, 분리가 행해지기 때문에 정전기가 발생하는 현상이다⁹⁾. 분사대전은 노즐의 팁에서 누설되는 전류를 측정하였으며 충돌대전은 분사 후 충돌판에서 측정을 하였다.
그래서 본 연구에서 모든 실험은 가습기, 제습기, 히터, 쿨러로 이루어진 항온항습실 내에서 이루어졌다. 온도 25℃, 상대습도 40%에 조건에 고정하여 모든 실험을 수행하였다.
유동대전에 가장 많은 영향을 미치는 유속의 변화에 따른 발생전류의 값을 측정하였다. Fig.
유동대전에 의한 정전기 대전으로 축적된 전하의 방전, 완화 특성을 재질에, 따라 분석하기 위해 도체와 부도체를 사용하여 정전기 대전 및 완화실험을 수행하였다.
유동에 의해 발생하는 정전기 특성을 분석하기 위해 석유류의 유체인 신너(tetrachloroethylene) 를 사용하여 폐루프시스템을 제작하여 유동에 의한 정전기 발생을 측정/분석하였다. 이상의 실험 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
작동유체로는 신너(tetrachloroethylene)를 사용하였으며, 실험 장치는 유체를 공급 시키는 펌프, 유체를 저장하고 대전을 중화시키기 위한 저장 탱크, 유량 측정을 위한 유량게 대전전류를 측정하기 위한 일렉트로미터, 일렉트로 미터로부터 나오는 데이터를 처리하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 파이프 부위는 외부로부터 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 electrostatic shield steel mesh를 사용하였으며 유동대전 전류는 파이프를 통해 누설되는 전류를 측정함으로써 평가하였다. 정전기의 발생 및 완화는 온습도에 많은 영향을 받는다.

대상 데이터

정전기의 발생 및 완화는 온습도에 많은 영향을 받는다. 그래서 본 연구에서 모든 실험은 가습기, 제습기, 히터, 쿨러로 이루어진 항온항습실 내에서 이루어졌다. 온도 25℃, 상대습도 40%에 조건에 고정하여 모든 실험을 수행하였다.
10은 부도체인 폴리에틸렌에 대전을 시키고 자연감쇄를 측정한 결과이다. 본 연구에서 사용된 폴리에틸렌은 밀도 0.9g/cm³, 비유전율 2.2~2.4 (8.854 × 10^-12F/m), 체적 저항률 10¹²~10¹³(Ω·m)인 부도체의 값을 가진다. 그래프를 살펴보면 부도체의 경우 40분이 경과하여도 4kV정도의 비교적 높은 표면 전위를 나타내었다.
3은 유동대전으로 인해 발생하는 분사 및 충돌대전 실험을 위한 장치이다. 실험 장치는 작동 유체를 스프레이 노즐을 통해 분줄하는 분줄부와분출된 유체와 충돌을 일으키는 충돌부, 그리고 사용된 유체를 회수하는 장치로 구성되어 있다. 대전은 노즐의 팁에서의 전류를 측정하였으며 충돌 대전은 충돌판에서의 전류를 측정하였다.
2는 유동에 의한 정전기 대전량을 측정하기 위한 실험 장치 개략도이다. 작동유체로는 신너(tetrachloroethylene)를 사용하였으며, 실험 장치는 유체를 공급 시키는 펌프, 유체를 저장하고 대전을 중화시키기 위한 저장 탱크, 유량 측정을 위한 유량게 대전전류를 측정하기 위한 일렉트로미터, 일렉트로 미터로부터 나오는 데이터를 처리하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 파이프 부위는 외부로부터 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 electrostatic shield steel mesh를 사용하였으며 유동대전 전류는 파이프를 통해 누설되는 전류를 측정함으로써 평가하였다.

성능/효과

2) 유속 40cm/s의 유기용제가 흐를 때 1분 동안 누적에 의해 0.27μC 정도의 전하가 축척이 가능하며, 이것이 쇠국자 크기의 도체에 축척될 경우 0.1mJ 정도의 방전에너지를 가지게 되어 일반적인 인화성 유기용제의 발화에 충분한 크기의 방전에너지를 가지게 된다.
3) Steel coil type의 electrostatic shield를 사용함으로써 파이프에 누적되는 유동대전을 완화시킬 수 있다.
4) 표면저항이 큰 부도체의 경우 완화시간이 길어 대전전위가 오랫동안 잔류하며, anti-static material을 사용하여 대전전위를 급격하게 감소시켜야 정전기 사고를 예방할 수 있다.
10에 함께 나타내었다. 실험 결과 도전성 물질을 포함한 재료와 도전성 물질을 코팅한 재료는 1~2분이 지난 이후 거의 0에 가까운 표면 전위를 가지는 것을 알 수 있다. 이것은 일반적인 poly-ethylene의 저항 값에 비해 conductive와 antistatic poly- ethylene은 도전성 카본을 함유하여 저항이 10⁴~10⁶(Ω·m)로 크게 낮아져 정전기적인 도체로 작용하기 때문이다.

참고문헌 (9)

Watanabe, S., et al, 'Effect of the Liquid Property on the Streaming Electrification n-Alcohol', IEEE transactions, Vol. 103-A, No. 6, pp. 315 $\mu$ 322, 1983
Huh, C. S., Jeong, J. I., 'Streaming Current of Thin Insulating Pipe under Electric Field', IEEE transactions on dielectric and electrical insulation, Vol. 5, No. 2, pp. 199 $\mu$ 203, 1998
Kwak, H.R., Kweon, D.J., Son, C.K., 'A Study onthe Static Electrification for E.H.V. Power Transformers Using a Spinning Cylinder', J. of the Industrial Technology Research Institute Soong-Sil University, Vol. 23, pp. 41 $\mu$ 49, 1993
Kim, D.S., Kweon, D.J., Kang, C.G., 'Electrification Tendency of Oil Addong Moisture and Dust', J. of the KIIEE, Vol. 6, No. 5, pp. 50 $\mu$ 56, 1992
http://www.ece.rochester.edu/-jones/demos/nomogram. html
NFPA, 'NFPA 33 Standard for Spray Application Using Flammable or Combustible Materials 2000 Edition', Nation Fire Protection Association, 2002
W, M. Bustin, W.G. Dukek, 'Electrostatic Hazards in the Petroleum Industry', Research Studies Press LTD, 1993
McAteer, O.J., 1990, 'Electrostatic Discharge Control', McGraw-Hill Publishing Company
Chang, J. S., and Kelly, A. J., 'Hand- book of Electrostatic Processes', Marcel Dekker, Inc., 1995

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

유동대전에 의한 정전기 특성 분석
Analysis of Characteristics on the Static Electricity by Streaming Electrification 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

유동대전에 의한 정전기 특성 분석 Analysis of Characteristics on the Static Electricity by Streaming Electrification 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김길태 (2)

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

유동대전에 의한 정전기 특성 분석
Analysis of Characteristics on the Static Electricity by Streaming Electrification 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper