여기서 싣는 글은 신들의 정원 – 강화풀밭농원 (최진만 기술사)에게서 가져왔음을 알린다.
[문제39] 인체의 등가적 회로를 그리고 설명하시오
※ 인체의 등가적 회로에 대한 개념이 본인은 불확실하다고 느끼고 있다. 감전을 기준으로 한것인지. 생체를 전기적으로 등가적인 평가를 하라는 것인지 확실한 답안이 필요하다고 생각된다.
1. 인체의 등가적 회로
독일의 플라이벨거씨에 의한 인체의 등가회로는 다음과 같이 피부저항과 내부저항으로 나타낼수 있다.
<그림002-02> 인체 피부저항도
Zp1+ Zl + Zp2 = ZT
인체의 등가회로는 직류에 의한 감전의 경우 단순하게 저항값 만을 기준으로 고려할 수 있으나 교류에 의한 감전의 경우 임피던스로 생각하는 것이 더 합리적이다.
즉, 인체를 전기적 도체로 생각할 경우 피부,혈액,근육 등 기타 인체 각부는 전류에 대해 저항분과 용량분으로 구분되는 임피던스를 가지고 있으며 그 크기는 전류경로,접촉저항,통전시간,주파수,피부의 건조상태, 접촉면적, 접촉압력, 온도 등에 따라 각각 다르게 나타난다.
2. 인체의 저항
2-1. 내부조직의 전기저항
내부조직의 전기저항은 대략 직선적으로 직류,교류에 관계 없이 거의 일정하며 통전시간이 긴 경우에는 조직의 온도상승으로 인하여 저항값이 약간 감소한다. 일반적으로 인체의 장기,뼈 등의 각 조직별 저항값은 매우 상이하나 감전측면에서 인체의 사지중 임의의 두 手足間 저항값 500Ω을 기준으로 고려되고 있다.
2-2. 피부의 전기저항
피부의 전기저항은 열령별, 남여별, 인체의 각부분별,수분의 함유량에 따라 매우 많은 차이를 나타내고 있으나 일반적으로 약 2500Ω 정도를 기준으로 적용되고 있다. 피부가 물에 젖은 경우는 건조한 경우의 약 1/25로 저하되고 땀이 난 경우에도 1/12～1/20 정도로 저하되는 것으로 보고되고 있다.
2-3. 인체의 경로별 저항
실제적으로 인가전압이 증가하면 인체저항은 감소하며 어린이 보다는 어른의 전기저항이 높게나타고 있다. 이 경우 인가 전압의 상승에 따라 피부조직이 파괴되어 인체의 내부저항값에 근접하게 된다.
또한 인체는 유전체의 성질을 가지고 있어 인가시간이 경과 할 수록 통전경로의 온도가 상승하게 되어(쥬울열) 인체저항이 감소되는 특성을 가진다.
보통 인체의 경로별 저항은 피부저항이 약 2500Ω,내부조직의 저항이 약 300Ω,발과 신발사이의 저항을 1500Ω,신발과 대지사이의 저항을 700Ω로 보아 전체저항을 약 5000Ω로 본다.
* 인체의 내부저항은 한쪽 손과 한쪽 발까지의 내부저항을 100%(500Ω)를 기준하여 %로서 다음과 같이 나타낼수 있다.
- 손⇨손 : 100, 손⇨머리 : 50
3. 감전을 전제로한 등가회로
인체가 감전된 경우에는 인체의 고유한 저항뿐만이 아니라 충전부와 접촉된 부분의 접촉저항과 인체와 대지와의 접촉저항이 매우 중요한 회로변수로서 작용된다. 즉, 감전자의 인체저항과 충전부 및 대지 접촉저항이 직열로 연결된 상태가 된다.
※ 본답안이 정확한 답안인지는 수험자도 판단을 잘하시길 바랍
[참고] 인체 저항치의 적용
전격의 정도를 결정하는 경우에는 인체를 한 개의 단일 저항체로 보아 최악의 상태에서 값을 사용하고 있으며 미국에서는 안전성과 관련하여 그 값을 1,000〔Ω〕으로 보아 사용하고 있고 기타 유럽 각국은 인가전압에 따른 함수로 다음의 값을 사용하고 있다.
<표002-06> 인가전압에 따른 인체저항
| 인가전압[V] | 인 체 저 항 〔Ω〕 | ||
| 인구의 5% | 50% | 95% | |
| 25 50 75 100 125 220 700 1,000 접근한계의값 |
1,750 1,450 1,250 1,200 1,125 1,000 750 700 150 |
3,250 2,625 2,200 1,875 1,625 1,350 1,100 1,050 750 |
6,100 4,375 3,500 3,200 2,875 2,125 1,550 1,500 850 |
※ 인체저항은 전체인구의 5%, 50% 및 95%가 주어진 값이 이하로 되지 않는다는 것을 의미함
[용어] 피전점
손등, 턱, 배, 정강이에는 전기저항이 특히 적어 피전점이라 불리는 부분이 존재하는데 이 피전점에서의 전기저항은 주위의 1/10정도로 감소되는 특성을 가지고 있다.
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