방폭의 기본사항

1 - 1. 일반사항

산업의 고도성장은 설비의 규모가 거대화되고, 새로운 물질의 사용, 신 공정의 개발, 공정의

복잡화 등 새로운 영역으로 확대되면서 위험물질의 사용량을 증가시켜 왔으며 이로 인한

화재 및 폭발의 위험성이 증대되고 있다.

따라서 화재 및 폭발로 수반되는 건물이나 장치의 피해를 사전에 방지하기 위하여 설계단계

에서부터 사고의 방지와 피해의 감소를 위한 폭발위험을 예측하고 이에 대한 대책을 원인

별로 분류하고 사전에 예방하는 것이 무엇보다 중요하다.

따라서 방 폭 이란 폭발성가스 설비중 전기설비로 인한 화재 및 폭발을 방지하기 위한

안전설비이다.

그러므로 본 지침은 전기설비로 인한 화재 및 폭발을 예방하기 위한 권장기준으로 방 폭

설비에 대한 내용을 설명한 것이다.

국내에 설치된 방 폭 전기설비들 중 많은 부분이 외국기준에 따라 설계 및 설치되어 있으므로 N F P A 및 NEC, I E C, 기준을 많이 인용하였다.

1-1-1. 방폭용어의 정의

1) 방폭전기설비(Elrctrical installations of explosionproof) ;

위험지역, 폭발성분위기 속에서 사용에 적합하도록 기술적 조치를 강구한 전기설비,

관련배선, 전선관, 장치금구류를 총칭한다.

2) 폭발성가스(Explosive gas) ;

인화성, 가연성가스 및 폭발성, 가연성액체의 증기를 말한다.

3) 폭발성 분위기(Flammable mixture) ;

폭발성가스와 공기가 혼합되어 폭발한계 내에 있는 상태의 분위기를 말하며

위험분위기라고도 한다.

4) 점화원(Ignited source) ;

폭발성분위기 속에서 폭발을 일으키는 에너지를 가진 전기불꽃(Ark, Spark)

또는 통전에 의한 고온부를 말한다.

5) 위험장소(Hazardous location) ;

전기설비의 구조 및 사용에 있어서 특히 고려해야 할 만큼의 폭발성분위기가 존재할

가능성이 있는 장소를 말하며 , 방폭지역 이라고도 한다.

6) 정상상태(Normal operating conditions) ;

규격에 정해진 범위내에서 방폭전기 설비가 사용되고 있는 상태를 말한다.

7) 폭발한계(Explosive limit) ;

점화원에 의하여 폭발을 일으킬 수 있는 폭발성가스와 공기와의 혼합가스 농도범위의

한계치로서 그 하한치를 폭발하한계, 상한치를 폭발상한계라 하며 연소범위라고도 한다.

8) 폭발등급(Group) ;

폭발성가스의 폭발시험시 표준용기의 틈사이 깊이를 일정치로 유지하고, 이 용기

틈사이를 0에서부터 서서히 크게하여 틈사이가 몇mm가 되었을 때 표준용기 내부의

화염이 외부로 전파되는 화염일주가 일어나는가를 조사하고, 그때의 틈사이의 크기에

따라 폭발등급을 A, B, C, D 의 4등급으로 분류한다.

9) 발화도(Ignition temprtature range) ;

폭발성가스가 전기기기의 고온부에 닿으면 발화하고, 폭발할 위험이 있으므로 폭발성

가스의 발화온도를 기준으로 하여 기기의 온도상승을 일정한 한도내에 있도록 한다.

이렇게 폭발성가스를 발화온도별로 분류한 것을 발화도라 하며 G1 - G5 (KS 및 JIS

5등급) 또는 T1 - T6 (NFPA, IEC 6등급)로 분류한다.

분 류	KS 및 JIS (IEC) 기준	NEC 및 NFPA 기준
사용환경에 의한 구분	0종 장소 (ZONE 0) 1종 장소 (ZONE 1) 2종 장소 (ZONE 2)	DIVISION 1 DIVISION 1 DIVISION 2

1-1-2. 전기기기 사용환경에 의한 분류

1) 위험장소 구분 (KS기준)

가) 0종 장소 (=DIVISION 1)

지속적으로 위험한 분위기를 조성하며 통상의 상태에서도 폭발성가스가 연속적으로

장시간 지속되는 장소로 폭발하한계 이상이 되는 장소

(이 장소에서는 전동기 사용불가)

나) 1종 장소 (=DIVISION 1)

일반적인 상태에서 폭발성가스가 존재하거나, 수리, 보수, 동안에 가스가 새어 나오거나

위험해 질수 있는 장소.

이 장소에서는 내(內)압 방폭형 모터를 사용해야한다

다) 2종 장소 (=DIVISION 2)

비정상적인 상태(배관 파열), 위험분위기를 생성할 우려가 있는 장소

환기장치 고장, 1종장소로부터 가스 침입이 우려가 되는장소.

2종장소 에서는 모터의 스파크를 발생시키는 부품만 없으면 표준 전폐형(TEFC)

모터를 사용하여도 됨.

1 - 2 . 방폭의 기본

1-2-1. 방폭의 기본대책

폭발성분위기 생성장소에서 전기설비로 인한 화재, 폭발이 발생하려면 폭발성분위기와

점화원이 공존하여야 한다.

이조건이 성립되지 않도록 하는 것이 방폭의 기본대책이다.

따라서 상기 사항을 구체적인 조치로 선행되어야할 사항은 폭발성분위기의 생성방지,

그 다음이 전기설비의 방폭화를 하는 것이다.

1) 폭발성분위기 생성방지

가) 폭발성가스 누설 및 방출방지

나) 폭발성가스의 체류방지

2) 전기설비의 점화원

가) 폭발성분위기에 대해 점화원으로 작용하는 것은 권선형 전동기의 슬립링,

직류전동기의 정류자등이 있다.

나) 정상운전중 전기불꽃이 발생하는것은 개폐기, 제어기기, 전기접점등이 있다.

다) 정상상태에서 고온이되는 것은 전열기, 저항기, 전동고온부 등이 있다.

3) 전기기기 방폭의 기본

폭발성분위기가 존재하고 있는 위험성이 있는 장소에 전기기기를 설치하더라도

이것이 점화원이 되어 폭발등 사고가 발생하지 않도록 전기기기에 방폭성을 갖기

위해서는 다음과 같은 방법이 있다.

가) 점화원의 실질적 격리

전기기기의 점화원이 되는 부분을 주위 폭발성가스와 격리하여 접촉하지 않도록

하는 방법.(압력, 유입방폭구조)

또한 전기기기 내부에서 발생한 폭발이 전기기기 주위 폭발성가스에 파급하지

않도록 점화원을 실질적으로 격리하는 방법.(내(耐)압 방폭구조)

나) 전기기기의 안전도 증가

점화원인 불꽃이나 고온부가 존재하는 전기기기에 대해 안전도를 증가시켜

종합적으로 고장을 일으킬 확율을 0에 가까운 값에 한다.

이러한 방법에 의해 제작된 것이 안전증 방폭구조 이다.

다) 점화능력 본질적 억제

정상상태뿐만 아니라 사고시 발생하는 전기불꽃 또는 고온부가 폭발성가스에 점화할

위험성이 없다는 것을 시험 및 기타 방법에 의해 제작된 것이 본질안전증 방폭

구조이다

1-2-2. 전기기기의 방폭 구조에 의한 분류 (KS기준)

가) 내(耐)압 방폭 구조(Explosion proof type), 기호 d ;

모터내에서 폭발성 가스가 폭발하여도 모터가 폭발압력에 견디고 모터내부의

폭발화염이 외부로 전해지지 않도록한 구조이다.

나) 내(內)압 방폭 구조 또는 압력 방폭 구조(Pressurized type), 기호 f(P) ;

모터내부에 공기 및 불연성가스(질소)등 보호기체를 압입하여 내부의 압력을

유지함으로서 폭발성가스가 외부에서 침입하지 못 하도록 한 구조이다.

다) 유입(油入) 방폭 구조(Oil immersed type), 기호 o ;

전기기기의 불꽃, 아크가 발생하는 부분을 절연유에 격납시켜 폭발가스에 점화되지

않토록 한 구조이다.

라) 안전증 방폭 구조(Increased safety type), 기호 e ;

상시 운전중에 불꽃, 아크 또는 과열이 발생해서는 안될 부분에, 발생을 방지하기

위해서 구조상 또는 온도상승에 대하여 안전성을 높인 구조이다.

마) 본질안전증 방폭 구조(Intrinsic safety type), 기호 i ;

안전증 방폭 구조를 개량한 구조로서 운전중, 사고시에 발생하는 불꽃, 아크, 열에

의하여 폭발성 가스에 점화될 우려가 없음이 점화시험으로 확인된 구조.

제 2 장  방폭 전기기기 및 폭발성가스의 분류

2 - 1. 폭발성가스 종류에 의한 분류

1) 폭발등급 1등급 : 안전간격이 0.6mm이상인 가스로 적용가스로는 폭발등급2급, 3급을

제외한 모든 가스.

2) 폭발등급 2등급 : 안전간격이 0.6mm미만 - 0.4mm이상인 가스로는 적용가스는 에틸렌,

석탄가스.

3) 폭발등급 3등급 : 안전간격이 0.4mm미만인 가스로 적용가스로는 수소, 아세틸렌,

이황화탄소, 수성가스.

* 안전간격이란 측정장치에서 화염 및 불꽃이 틈새를 통하여 외기의 폭발성가스까지

전달되는가를 측정할때 화염이 전달되지 않는 최대한계의 틈새이다.

급수가 클수록 3급 > 2급 > 1급 위험한 조건임.

2-1-1. 가스별 폭발등급 분류

폭발성가스는 그 위험특성에 따라 다음과 같이 분류한다.

아래의 표1-1은 최대안전틈새 따라 각국의 폭발등급을 분류한 사항임.

한국(KS) 일본(JIS)	폭발등급	1급		2급		3급
	틈새의 폭	0.6mm 이상		0.4mm이상 0.6mm이하		0.4mm이하
	해당가스	부탄, 메탄등 1, 2급 제외한 모든 가스		에틸렌, 석탄가스		수소, 아세틸렌
IEC	폭발등급	Ⅰ	ⅡA		ⅡB		ⅡC
	틈새의 폭	탄광용	0.9mm이상		0.5mm이상 0.6mm이하		0.5mm미만
	해당가스	메탄	아세톤, 벤젠 부탄, 프로판		에틸렌, 부타디엔		에세틸렌
NFPA	폭발등급	GROUP D	GROUP C		GROUP B		GROUP A
	틈새의 폭	해당규정 없음
	해당가스	아세톤, 벤젠 메탄, 부탄	에틸렌		수소, 부타디엔		아세틸렌

표1-1.  각국의 폭발등급 분류

상기에 명기된 가스는 각각 폭발등급에서 대표적인 가스들만 명기된것 이므로 상기 가스

외에 더 많은 가스들이 적용되고 있음.

또한 NFPA규정으로 언급되고 있는 폭발등급을 다음과 같이 분류한다.

NFPA규정은 위험지역을 □CLASS□, □GROUP□, □DIVISION□으로 방폭지역을 표시하고 있다.

그러므로 CLASS는 모터가 설치되는 장소에 존재하는 위험물질의 물리적 특성을 규정한다.

따라서 좀더 자세히 분류하면 다음과 같다.

CLASS Ⅰ - FLAMMABLE GAS OR VAPORS

CLASS Ⅱ - COMBUSTIBLE DUST

CLASS Ⅲ - IGNITIBLE FIBERS OR FLYINGS. (Rayon, Cotton)

GROUP은 A부터 G까지 있고 GROUP으로 분류 한 것은 모터가 설치되는 주위의

위험가스를 종류별로 구분 한 것이다

CLASS Ⅰ - GROUP A, B, C, D

CLASS Ⅱ - GROUP E, F, G

2-1-2. 방폭 전기기기의 분류

방폭 전기기기는 그 최고표면온도에 따라 온도등급이 G1 에서 G5까지(KS 등급),

T1 에서 T6(IEC 6등급)으로 분류된다.

따라서 국가별 폭발가스의 발화온도는 표1-2와 같다.

한국, 일본 (KS, JIS)		IEC		NFPA
G1	450초과 (320)	T1	450 초과	T1	450초과
G2	300 초과 (200)	T2	300 초과	T2	T2 T2A T2B T2C T2D	300 초과 280 초과 260 초과 230 초과 215 초과
G3	200 초과 (120)	T3	200 초과	T3	T3 T3A T3B T3C	200 초과 180 초과 165 초과 160 초과
G4	135 초과 (70)	T4	135 초과	T4	T4 T4A	135 초과 120 초과
G5	100 초과 (40)	T5	100 초과	T5		100 초과
		T6	85 초과	T6		85 초과

표1-2 폭발가스의 발화온도에 따른 분류(온도단위 ℃)

* 발화도의 (  ) 안의 숫자는 모터 외피 표면온도 상승온도임.

2-1-3. 방폭 전기기기의 기호

각국의 방폭 구조의 표시방법은 다음과 같다.

표1-3  각국의 방폭 구조 표시방법

방폭구조 국가	내(耐)압	유입	압력	안전증	본질안전	특수
한국. 일본	d	o	p(f)	e	i	s
영 국	FLP	-	-	-	FLP	-
독 일	EXd	EXo	EXf	EXe	EXi	EXs
호 주	EXd	EXo	-	EXe	EXi	EXs
I E C	EXd	EXo	EXp	EXe	EXi	EXs
이 태 리	EXd	EXo	EXf	EXe	EXi	-
스 위 스	EXd	EXo	EXf	EXe	-	EXs
스 웨 덴	Xt	Xo	Xv	Xh	Xi	Xs

2-1-4. 각국의 위험장소 분류방법은 다음과 같다.

분 류 국 가	지속적인 폭발분위기	통상상태의 간헐적인 폭발 분위기	이상상태하에서 폭발 분위기
I E C	Zone 0	Zone 1	Zone 2
EUROPE	Zone 0	Zone 1	Zone 2
독 일	Zone 0	Zone 1	Zone 2
영 국	Division 0	Division 1	Division 2
한국, 일본	0 종장소	1 종장소	2 종장소
프랑스	Zone E		Zone F
이태리	Zone E		Zone F
네덜란드	Increeased Hazard		Limited Hazard
북 미	Division 1		Division 2

표1-4 각국의 위험장소 분류방법

2-1-5. 각국의 방폭 구조 표시방법

방폭 표시 방법을 CODE별로 분류하면 다음과 같음.

가) 한국, 일본 - d2G4 : d  - 내(耐)압 방폭 구조

2  - 폭발등급 2등급

G4 - 발화온도 135 - 200℃

- eG3  : e  - 안전증 방폭 구조

G3 - 발화온도 200 - 300℃

나) IEC 기준 - EXd ⅡBT3 : EXd - 내(耐)압 방폭 구조

ⅡB - 폭발등급 B등급

T3  - 발화온도 200 - 300℃

다) NFPA 기준 - CLASS 1,  Division 1, Group B ;

CLASS 1, Division 1 - 위험장소

Group B - 폭발등급 2등급 (수소 등이 존재하는 장소)

IEC (International Electrotechnical Commision) : 국제전기 기술위원회 표준)

NFPA(National Fire Protection Association) : 미국 방화 협회