[전기안전기술사 합격하기] [문제37] 전격(Electric Shock)에 영향을 주는 요인에 대하여 기술하시오. [100회 기출문제, 25점]

이미지 출처 - 슬라이드 플레이어

 

여기서 싣는 글은 신들의 정원 – 강화풀밭농원 (최진만 기술사)에게서 가져왔음을 알린다.

 

[문제37] 전격(Electric Shock)에 영향을 주는 요인에 대하여 기술하시오. [25점]

 

< 기출유형 > 98. 감전의 위험도를 결정하는 요인 4가지를 설명하시오(10)

 

감전에 영향을 주는 요소는 그림과 같이 다양하게 분류할수 있다. 각각을 분설하면 다음과 같다.

< 그림002-01> 감전에 영향을 주는 요소

 

 

 

1. 통전전류의 크기

 

통전전류의 크기는 감전시 전격에 가장 큰 영향을 주는 요소라 할수 있다. 일반적으로 감전시간과 비례하여 영향력이 증가하고 인체에 10mA이상 통전시 감전으로 인한 상해가 발생할 수 있다. 

 

2. 전원의 질

 

전원의 질에 관한 영향은 직류보다는 교류가 더위험하고 교류의 주파수가 높은 경우보다 낮은 저주파영역에서 더 위험하다. 특히 감전되는 전압의 크기에 의한 영향 보다는 통전되는 전류에 의한 위험이 더 중요하고 전압이 높아질수록 직접적인 위험보다는 쇼크로 인한 2차재해가 더 위험하다.

 

인체는 주파수가 50～60Hz인 교류전류에 가장 취약하며 약 100mA 정도를 치사전류의 한계로 볼수 있으나 25Hz의 경우는 이보다 약간 큰 전류에 견디고 직류의 경우 약 5배, 3000～10,000Hz의 고주파 전류의 경우에는 이보다 훨씬 큰 전류치에서도 견딜 수 있다.

 

3. 통전경로

 

감전사고가 발생시 인체를 통한 유출입 경로는, 경로에 따라 인체의 내부저항이 달라지게 되고 통과경로에 속한 인체의 장기에 미치는 영향에 따라 위험도가 매우 달라지게 된다. 특히 감전사망의 가장 중요한 원인인 심실세동은 심장을 통하여 감전 경로가 형성되는 경우에 발생하게 되고 기타 경로에 대하여는 쇼크로 인한  2차재해의 위험성이 더 크다고 할수 있다.

 

4. 통전시간

 

전격에 의한 위험은 통전시간에 비례하여 증가하게 된다. 통전시간이 경과함에 따라 통전경로에 열에너지가 축적되어 인체내부 조직의 괴사가 증가하게 되거나 심장근육과 같이 신경회로에 손상을 입히는 경우 더욱 치명적이 될수도 있다.  일반적으로 통전전류와 통전시간의 관계를 심실세동 위험전류의 한계를 기준하여 다음과 같이 DALZIEL은 제안하고 있다.

 

                    I²․T = K (一定)

 

5. 인체의 감전조건

 

감전된 인체의 저항조건은 감전전류의 크기를 결정하는 가장 중요한 요소이다. 특히 인간의 피부는 건조한 경우와 습기에 젖어 있는 경우 피부저항이 100배이상 차이가 발생하게 되어 전격으로 인한 상해의 직접적인 원인이 된다. 또한 인체의 감전조건은 노인보다는 어린이가 , 남자보다는 여자가 더 위험한 상태라 비교할 수 있다.

 

6. 주변 환경요소

전격의 위험요소는 상기한 인자 이외에 감전자가 충전부에 접촉된 상태(고무장갑 착용 등)와 대지면에 접촉상태, 자연 기후조건등 외부의 환경요인에 따라 매우 다르게 나타난다.

 

※ 인체의 감전 위험도(98년기출)를 결정하는 요인이라는 문제는 1～4항까지의 요소가 정확한 답안이라고 볼수 있으나 2000년 출제문제는 문제자체가 애매하다고 볼수 잇다. 5～6번 항목에 대한 기술방향도 고려하자< 기출유형 > 98. 감전의 위험도를 결정하는 요인 4가지를 설명하시오(10)

 

 

[참고] 인체의 전기저항

 

1. 인체의 전기적 등가회로

인체의 전기저항은 전압이 일정할 경우 통전전류의 크기를 결정하는 중요한 요소로서  내부저항과 피부저항으로 구분될 수 있다. 인체저항의 등가회로는 직류전원에 의해 감전된 경우 단순하게 저항값만을 기준으로 고려할 수 있으나 교류전원에 의한 감전의 경우 임피던스로 고려하는 것이 더 합리적이다. 즉 인체를 전기적 도체로 생각할 경우 피부, 혈액, 근육 등 기타 인체 각부는 전류에 대해 저항성분과 용량성분으로 구분되는 임피던스를 가지며 그 크기는 통전경로, 접촉전압, 접촉면적, 통전시간, 주파수 등에 따라 변한다.

 

2. 피부의 전기저항

피부의 전기저항은 연령, 성별, 인체의 각 부분별, 수분 함유량에 따라 큰차이를 나타내고 있으며 일반적으로 약 2500Ω정도를 기준으로 하고 있다. 인체의 전기저항중에서 피부의 전기저항이 가장 큰 값을 가지고 있으나, 공구를 가지고 작업하는 근로자의 손은 약 10,000Ω, 사무 근로자의 손처럼 부드러운 피부는 약 1,000Ω으로 사람의 피부저항은 상당히 큰 폭으로 변동하게 된다.

또한 같은 크기의 전류가 흘러도 접촉면적이 커지면 피부저항은 감소되며, 통전시간이 길어지면 시간의 경과와 함께 저항치는 감소된다.

 

3. 내부조직의 전기저항

내부조직의 전기저항은 직선적으로 직류, 교류에 관계없이 거의 일정하며 통전시간이 긴 경우에는 jule열에 의한 조직의 온도상승으로 인하여 저항값이 약간 감소한다. 일반적으로 인체의 각 조직별 전기저항은 매우 상이하나 감전측면에서 인체의 임의 두 수족간 저항값은 500Ω를 기준으로 고려되고 있다.

  

4. 환경요인에 따른 인체의 저항치 변화

보통 인체의 전기저항은 약 5,000[Ω]으로 보고 있지만, 이것은 피부가 젖은 정도, 대지와의 접촉상태, 인가전압 등에 의해 크게 변화하며 인가전압이 커짐에 따라 약 500[Ω]이하까지 감소하기도 한다. 일반적으로 피부저항은 피부에 땀이 나 있는 경우는 건조시의 약1/12～1/20, 물에 젖어 있을 경우는 1/25로 저하된다.

 

[참고] 인 체 감 전

 

[ 전기재해의 특징 ]

 

1. 빈발성은 낮으나 사망의 위험성은 높다.

안전사고 통계를 보면 평균사고 종류별 사망율이 감전사고, 비감전사고, 교통사고 순으로 빈발성은 낮으나 사망율이 매우 높다.

 

2. 전기작업자 보다 일반인의 재해가 많다.

안전사고 통계분석에 의하면 평균 사상자중 외부인, 도급자, 전기회사 직원 순으로 일반인의 재해율이 전기계 종사자보다 매우 높다.

 

<표002-01> 전기직 종사자의 감전사고 분포(‘98)

 

행위 구분	전기 공사 보수	전기 운전 점검	가전 조작 보수	이동 기기 작업	기계 작업 보수	청소 도색 작업	기타	계
사   망	19	4	-	-	2	1	4	30
부   상	209	47	2	2	-	1	5	266
계	228	51	2	2	2	2	9	296

 

      ※ 전체 감전 재해자 872명중 전기직 종사자 약 34%

 

3. 고압보다 저압 전기재해가 많다.

고압선로 정전작업이나 고압이상 활선작업 등에 의한 고압선로의 전기재해 발생율보다 일반인의 저압 감전사고가 많다.

 

<표002-02> 전압별 감전 부상자 대비 ('97～'98)

 

전 압 별	DC24	220V	440V	6.6kV	22.9kV	154kV	합계
발생건수	3	370	31	17	256	3	677
점유율%	0.4	54.4	4.7	2.5	37.6	0.4	100

 

4. 시기적으로 하절기에 많이 발생한다.

인체의 노출이 심하고 땀이나 수분등에 접촉의 기회가 많은 하절기에 많이 발생하며 장마철 등의 습기가 많은 시기에는 더욱 위험하다. 

 

5. 새로운 유형의 전기재해로 이행이 잦다.

농어촌까지 전기가 공급되어 전기 양수기 사용, 고기잡이 등으로 인한 감전사고 등 새로운 유형의 안전사고가 빈발하고 있다.

 

6. 직접재해보다 2차적인 재해발생이 빈발

전기로 인한 직접 감전재해 보다도 감전으로 인한 2차적인 재해발생의 빈도가 매우크다. 즉 작업중 감전으로 인한 추락사고, 감전으로 인한 기기의 오조작, 누전으로 인한 화재 등,  2차적으로 발생되는 재해의 중요도가 매우크다.  

 

<표002-03>행위별 감전사고 현황(‘98)

 

행위 구분

전기 공사 보수

전기 운전 점검

가전 조작 보수

이동 기기 작업

간판 전화 작업

기계 작업 보수

건축 공사 보수

중장 비작 업중

농사 조업 낚시

장난 놀이

기타 불명

계

사 망

20

5

7

16

4

8

10

11