[논문]정전기 방전조건이 낙하분진의 최소 착화에너지에 미치는 영향(II) -전극의 형상과 전극간격-

최광석; 정재희

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최광석 (국립이바라키대학교 이공학연구과) , 정재희 (서울산업대학교 안전공학과)

오늘날 분진은 석유 화학공업, 제약공업, 플라스틱공업 등 기능이 점점 다양화되고 있으며 산업분야에서도 광범위하게 이용되고 있다. 그로 인해 분진 폭발사고는 대형 공정에서뿐만 아니라 저장, 취급, 운송하는 일반화된 공정에서도 정전기 방전등의 점화원에 의해 화재 및 폭발의 위험성이 증가하고 있다. 이러한 재해를 미연에 방지하기 위해 안전관리의 일환으로 분진의 최소착화에너지(Minimum Ignition Energy; MIE)를 측정하여 관리하고 있다. (중략)

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문제 정의

이에 본 연구에서는 정전기 방전 조건 중 전극 형상과 전극 간격의 변화가 낙하 분진의 MIE에 미치는 영향에 대해서 실험했다.

제안 방법

강도의 세기가 조절 가능한 진동기(stepl~steplO)에 의해 시트 모양의 낙하 분진 운을 형성 시킨 후 정전기 방전을 인가하여 실험 측정했다.
전술한 현상올 관찰하고자, Lycopodium 분진에 llmJ13mJ의 방전에너지를 인가하여 전극의 형상에 따른 방전 현상을 측정하여 Fig. 3(LC회로)과 Fig. 4(RC회로에 나타냈다(Full Color High-Speed Video Camera, 600 Frames/sec).
동일 점화에너지로 10회 실행)다5>. 정전기 방전 에너지는 방전 전압 파형과 방전전류 파형을 관측(Digital Oscilloscope)하여 방전 지속시간내의 적분치를 통해 계산했다.

대상 데이터

Figure 1에 실험 장치의 구조를 나타냈다. 구성은 a.c 50Hz의 진동기, 폭발 용기, LC/RC회로(L=0.94mH, RC=100kQ, 3000, 3MQ), 정전용량(C=300~500pF), 침상형/원형의 전극(stainless steel, p2mm)으로 되었다. 분진 호퍼는 U자 모양의 내부용기와 외부 용기의 이 중 구조로 되어있으며, 그 사이에 메쉬(63㎛)를 삽입한 후 분진을 장착했다.
실험용 분진은 최소착화에너지 측정 장치의 보정용 분진'인 Lycopodium, Polyacrylonitrile, Anthraquinone 중 응집성 이 거의 나타나지 않는 Lycopodium을 사용했으며 部, 평균 입경 분포(LDSA win L21)는 약 38您로 나타났다.

성능/효과

1) LC회로는 전극의 형상이 낙하분진의 MIE에 영향을 미치나, RC회로는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
2) 전극 간격 4mm에서 가장 낮은 착화 에너지를 얻었다. 전극간격이 너무 좁을 경우 또는 너무 넓을 경우에는 분진을 착화 시키는데 더 많은 에너지가 필요로 한 것으로 나타났다.
나타냈다. 결과에 의하면, LC회로의 경우는 침상형 전극이 원형 전극에 비해 MIE가 대체로 작게 나타났다. 그러나, RC회로는 거의 동일하게 나타났다.
결론적으로, LC회로인 경우는, 전극의 형상이 분진의 MIE에 영향을 미치나, RC 회로인 경우는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
4에 따르면 LC회로에 비해 RC회로(R二lOOkQ)인 경우는 긴 방전 지속 시간(800 陽)으로 인해 전력이 평균적으로 분산됨에 따라 가느다란 실 모양의 방전 현상이 나타났다. 따라서, 외관상 별 차이가 나타나지 않았으며, 전극의 형상과 관계없이 거의 동일한 에너지에서 분진이 착화되었다.
따라서, 전극간격이 너무 좁을 경우 또는 너무 넓을 경우에는 분진을 착화 시키는데 더 많은 에너지가 필요로 한 것으로 나타났다.

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