화재와 감전을 방지
감전을 방지하는 방법은 접지선을 연결하여 전기가 흐르는 우회경로를 만드는 것입니다.
전기는 전압이 높은 곳에서 낮은 곳(대지)을 향해 흐르는 성질이 있고 인체와 접지선을 비교하면 접지선이 전기가 흐르기 쉬우므로 만일 누전이 발생하여도 인체에 흐를 걱정은 없습니다.
지상을 0V로 취급하기 때문에, 대지 전압이 큰 경우(100V보다 200V) 위험도가 증가하므로 주의하십시오.
전기가 흐르는 조건
방의 벽면에 설치된 콘센트나 전자제품 매장에서 판매하고 있는 건전지는 그 상태에서는 전기가 흐르지 않습니다만, 콘센트에 플러그를 꽂거나 배터리 상자에 배터리를 장착하면 전기설비는 움직이기 시작합니다.
그대로 전기가 흐르지 않는 이유는 공기가 절연체 (전기가 흐르지 않는 것, 또는 흐르기 어려운 것)의 역할을 하고 있기 때문입니다. 전기는 전원을 포함하여 폐쇄회로가 되어 있지 않으면 흐르지 않는 성질이 있습니다.
전기는 공기라는 절연체가 절연파괴했을 경우에는 개방회로라도 흐릅니다. 번개가 떨어졌을 때를 이미지하면 이해하기 쉬운데, 번개(전기)는 공기가 절연파괴한 결과 흐르기 쉬운 곳을 통해서 지상에 도달하고 있습니다.
예를 들어, 콩전구를 끼워 소켓에서 나오는 2개의 전선의 끝을 건전지(전원)에 연결하면 폐쇄회로가 되어 전기가 흐르고, 전선의 끝을 건전지에서 떼어내면 개방회로가 되기 때문에 전기가 흐르지 않습니다. 회로의 어딘가에서 전기의 흐름이 멈추면 회로에 전기가 흐르지 않는 것입니다.
왜 폐쇄회로를 구성하면 콩전구가 점등하는가를 설명한다면, 전위가 높은 쪽(양극)에서 전위가 낮은 쪽(음극)을 향해 전류가 흐르기 때문입니다. 전자의 이동방향은 전류가 흐르는 방향과는 반대로 음극에서 양극으로의 방향으로 이동합니다.
콩전구 등의 부하를 연결하지 않아도 전원만으로 폐쇄회로를 구성하면 전류가 흐릅니다.콩전구 등의 부하는 약간의 저항값을 가지고 있기 때문에 회로에 흐르는 전류값은 억제되어 있지만, 부하를 통하지 않고 폐쇄회로가 구성되면 한없이 제로에 가까운 도선의 저항값만큼 전류가 흐르는데, 이 상태를 단락(쇼트)이라고 합니다. 회로가 단락되면 큰 전류가 흐르고 도선이 뜨거워져 발화하면 화재가 될 수 있기 때문에 매우 위험합니다.
콘센트의 플러그에서 발화하는 현상
콘센트에 전기제품의 플러그를 꽂아 방치해두면 흐를리가 없던 전기가 드물게 흐를 수 있습니다. 플러그의 칼날과 칼날 사이에 먼지가 모여, 이 상태에서는 먼지가 건조되어 있어서 전기가 흐르지 않습니다만, 습도가 높은 계절이 되면 먼지가 습기를 빨아버립니다. 불순물을 포함한 물은 전기가 통과하기 때문에 플러그의 칼날과 칼날 사이에 전기가 흐르게 됩니다. 플러그의 칼날과 칼날 사이에 먼지가 쌓여 발화하는 현상을 트래킹현상이라고 합니다. 이 상태가 계속되고 부하에 전기가 흐르지 않는 이른바 쇼트된 상태이므로, 결국 큰 전류가 흘러 화재로 이어집니다.
보통은 회로가 단락되면 분전반에 붙어있는 누전차단기가 작동하여 전기공급을 중지하지만, 중지하기 전에 화재가 발생할 수도 있으므로 주의해야 합니다.
트래킹현상을 방지하는 방법으로는 플러그에 절연성이 있는 소재를 설치하면 되지만 완전히 막을 수 없는 것이 현실입니다.
인간이 감전되는 과정
회로에 전위차가 있으면 전류가 흐르는 성질을 이해하면 인간이 감전되는 과정을 알게 되어 미연에 감전을 방지할 수 있습니다.
예를 들어, 인간이 공중에서 1개의 전선에 닿아있는 것 뿐이라면 전위차가 없으므로 전류가 흐르지 않지만, 땅에 닿아버리면 전위차가 생기므로 전류가 흐릅니다. 인간은 저항값이 제로에 가까운 전기가 흐르기 쉬운 도체는 아니지만 약 4000Ω의 저항값을 가지고 있어서 전기가 통과합니다.
전기는 저항값이 낮은 쪽으로 흐르는 성질이 있는데, 접지(0Ω 정도)와 인간(4000Ω 정도)의 저항값을 비교하면 접지선이 더 저항이 낮기 때문에 누전된 전기는 접지선을 통해서 지상으로 흘러가기 때문에 인간은 감전없이 살아갈 수 있습니다. 인간은 물에 젖으면 저항값이 낮아져 전기가 흐르기 쉬워지므로 조심합시다.
예를 들어, 다음과 같은 상황에서 감전될 경우 인체에 흐르는 전류를 계산하면...
전압 : 100V
인간의 저항 : 4000Ω
전압 ÷ 저항 = 100 ÷ 4000 = 25mA
인간은 50mA 정도의 전류가 흐르면 죽음으로 이어질 수 있다고 알려져 있으므로, 만일을 위해 접지선을 콘센트의 접지단자에 연결하여 두는 것이 좋을 것입니다.
교류와 직류 중 어느 쪽이 위험한지 전기법령을 살펴보면, 선간 전압이 교류 30V 이하 직류 45V 이하에 위험이 적은 전압으로 간주하기 때문에 직류가 약간 안전한 것처럼 보이지만 어느 쪽도 그다지 다르지 않을 것입니다.
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