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전기화재의 원인

1. 개요

 ⑴ 전기화재란 전기에 의한 발열체가 발화원이 되는 화재의 총칭을 말한다.

 ⑵ 따라서 전기회로 중에 발열, 방전을 수반하는 장소에 가연물 또는 가연성가스가 존재하면 전기화재로 이어진다.

2. 전기화재의 원인(과단지누 접스절 열정낙)

 ⑴ 과전류에 의한 발화

    ① 전선에 전류가 흐르면 Joule의 법칙에 의하여 열이 발생하는데, 과전류에 의하여 이 발열과 방열의 평형이 깨져 발화의 원인이 될 수 있다.

    ② Joule의 법칙 H=I²Rt

       여기서, H : 발생열, t: 전류가 흐르는 시간, I: 전류세기, R : 저항

       전기가 흐르는 전열기의 발생하는 전열량은 전류의 제곱에 비례하고 통해준 시간에 따라 비례한다.

    ③ 정격의 200~300% 과전류이면 피복이 변질되고, 500~600% 과전류이면 적열후 용융한다.

 ⑵ 단락(합선)에 의한 발화

    ① 전선로 또는 전선의 절연이 파괴되면 부하가 접속되어 있지 않은 상태로 전원만의 폐회로가 구성되게 되는데 이러한 경우를 단락이라 하며 이 때 흐르는 전류를 단락전류라 한다.

    ② 전선이나 전기기기에 있어서 절연체가 전기, 기계적 원인으로 파괴되면 전류의 통로가 바뀌어서 단락이 일어난다. 즉, 절연체의 파괴·변질로 통로가 바뀌어 단락이 일어나고 인화된다.

    ③ 이러한 경우 전류가 무한대로 선로에 흐르게 되고 전력도 무한대로 소비하게 됨으로 대단히 위험하게 된다. 저압 옥내배선인 경우 1,000[A]이상의 단락전류가 발생한다. 이러한 단락전류는 엄청난 대전류이므로 이로 인해 발생하는 열과 스파크등 이 전선피복을 태우거나 주위의 인화물질을 착화시키게 된다.

    ④ 단락전류에 의하여 절연체의 절연이 파괴되고 다음에 발화의 원인이 된다.

       ㈎ 단락시 발생되는 스파크로 주위의 인화성물질에 착화

       ㈏ 단락시 발생되는 열에 의한 전선피복의 연소

       ㈐ 단락 순간의 적열된 전선이 주위의 인화성물질에 접촉, 산화 등

 ⑶ 지락에 의한 발화

    ① 전선로 중 전선의 하나 또는 두 선이 대지에 접촉하여 전류가 대지로 통하는 것을 지락이라고 하며, 이 때 흐르는 전류를 지락전류라 한다.

    ② 단락전류가 대지로 통하는 것을 지락이라고 하며, 전선이 대지에 접촉하여 대지로 지락전류가 흐를 때 고전압 회로인 경우 다음의 원인으로 발화원이 될 수 있다.

       ㈎ 금속체 등에 지락될 때의 스파크

       ㈏ 목재 등에 전류가 흐를 때의 발화현상

 ⑷ 누전에 의한 발화

    ① 전선이나 전기기기의 절연이 파괴되어 전류가 대지 또는 대지와 전기적으로 접촉되어 있는 금속체 또는 도체 등과 접촉하게 되면 규정된 전로를 이탈하여 전기가 흐르는 것을 누전이라고 하며

    ② 이 때 흐르는 전류를 누설전류라 한다. 이 누설전류에 의한 발열의 누적으로 발화원인이 된다.

 ⑸ 접촉부의 과열에 의한 발화

    ① 전기적 접촉상태가 불완전할 때의 접촉저항에 의한 발열에 의하여 발화원인 된다. 아산화동 발열현상과 접촉저항에 의해 발화가 일어난다.

    ② 아산화동 발열현상

       동선의 접촉부분에 접촉불량이 발생할 때 접촉되고 있는 부분의 동이 산화발열하여 주위의 동을 용해시켜 들어가면서 아산화동을 증식시켜 발열하는 현상을 아산화동 발열현상이라고 한다.

    ③ 접촉저항

       두 도체의 접촉부에는 전류의 흐름이 접촉면에 한정되므로 전류의 통로가 좁아지는데 따른 집중저항과 접촉재료의 산화물등 화합물의 피막을 통해서 전류가 흐르므로 발생하는 경계저항의 2가지 저항이 존재한다.

    ④ 접촉저항을 저감 시키는 방법

       ㈎ 접촉압력 및 접촉면적을 크게 한다.

       ㈏ 고유저항이 낮은 재료를 사용한다.

       ㈐ 접촉면을 청결하게 유지한다.

       ㈑ 접촉단자는 쉽게 부식되지 않는 재료를 사용한다.

 ⑹ 스파크에 의한 발화

    ① 스위치로 전기회로를 개폐하는 경우 또는 전기회로가 단락될 경우 등에는 스파크가 발생하며 이 스파크가 주위의 가연성가스 등을 인화시킬 수 있다.

    ② 스위치에 의한 On, Off시 발생되는 스파크 등에서 발화할 수 있으며, 스파크는 회로의 Off시에 더 심하다.

 ⑺ 절연열화 또는 탄화에 의한 발화

    ① 배선기구의 절연체등이 시간의 경과에 따라 절연체의 열화로 절연성이 저하하거나 미소전류에 의한 국부발열과 탄화현상 누적으로 발열 또는 누전현상을 일으킨다.

    ② 트래킹(Tracking) 현상

       전기제품 등에서 충전전극 사이의 절연물 표면에 경년변화나 습기, 수분, 먼지, 기타 오염물질 등으로 유기절연체의 표면에 발생하는 미소한 불꽃에 의해 탄화(숯) 도전로가 생기는 현상

    ③ 탄화현상

       목재나 플라스틱 등의 유기절연체가 누전회로에 발생하는 스파크(전기불꽃) 등에 의하여 유기절연체 표면에 탄화 도전로(전기통로)가 생성되고 그 부분에 전류가 흐르게 되면 주울열의 발생에 의해서 확대되고 발열량이 증대하여 발화하는 현상이다.

 ⑻ 열적경과에 의한 발화

    열발생 전기기기를 방열이 잘 되지 않는 장소에서 사용할 경우, 열의 축적에 의하여 발화할 수 있다.

    예로서 60W 백열등을 신문지로 싸서 점등하여 수시간이 지나면 발화할 수 있다. 또 백열등을 가연성 천장에 바싹 근접시켜 설치한 경우에도 장시간 점등시에 발화하는 수가 있다.

 ⑼ 정전기에 의한 발화

    정전기스파크에 의하여 가연성가스에 인화하는 경우가 대부분으로 위험이 가장 크며 다음 조건이 만족되어야 한다.

    ① 가연성가스 및 증기가 폭발한계 내에 있을 것

    ② 정전기스파크의 에너지가 가연성가스 및 증기의 최소 착화에너지 이상일 것

    ③ 폭발성 분위기를 착화시키기 위해서는 충분한 방전에너지를 방출하는 정전기방전이 있어야 한다.

 ⑽ 낙뢰에 의한 발화

    낙뢰로부터 순간적으로 수만 암페어 이상의 전류가 흐르게 되므로 절연의 파괴 또는 화재의 원인이 된다.

3. 전기화재의 예방대책

 전기화재 예방에는 배선 및 기구의 품질향상, 안전관리 및 누전에 대한 경보체제 활용 등을 고려할 수 있다.

 ⑴ 품질향상

    전기용품 안전관리법에 의한 “전”자 표시제도, KS품질 보증제도로 품질향상을 꾀하고 있다. 또한 조립 제조과정의 품질관리가 요구된다.