전기 에너지는 눈에 보이지 않고, 소리도 들리지 않으며, 냄새도 맡을 수 없고, 빛의 속도와 같이 빠르게 이동하므로 전기 에너지에 직접 또는 간접적으로 접촉하는 경우 대피 또는 대응할 수 있는 시간적인 여유가 없습니다.
감전(感電) 재해는 전기 에너지에 의해 인체의 건강이 손상되는 것으로 인체를 통하여 흐르는 전류에 의한 감전(感電)과 아크(arc)에 의한 화상, 전기 화재 등으로 나뉘는데, 다른 재해에 비해 발생율은 낮으나, 감전 재해가 발생하는 경우 근육 수축, 호흡 정지, 심장 마비 등 신체 기능 장해와 고소 구간 등에서 작업하는 중에 발생하는 경우라면, 떨어짐, 넘어짐 등 2차 재해로 이어질 수 있기 때문에 매우 위험합니다.
| ① 감전 | ▶ 전기 에너지가 인체에 통하였을 때 발생하는 재해로 직접 접촉과 간접 접촉으로 구분한다. · 직접 접촉 : 충전부에 인체의 일부가 접촉하여 전압이 인가되는 형태로 활선 작업 중 부주의 또는 정전 작업 중 타인이 전원 스위치를 투입하였을 때 발생 · 간접 접촉 : 전선 피복의 절연 손상 또는 아크 발생에 의하여 평상 시 충전되지 않는 기기의 금속제 외함 등에 누전이 되어 있는 상태에서 인체의 일부가 접촉하였을 때 발생 |
| ② 아크에 의한 화상 |
▶ 전기가 흐르고 있는 전기 회로를 개폐할 때 아크(arc)가 발생하는데 큰 전류가 흐르거나 고전압이 가압된 회로에서 단락 또는 지락 사고가 발생할 때에는 강한 아크가 발생되며, 이때 작업자가 근처에 있을 경우 아크의 복사열에 의해 화상을 입게 된다. |
| ③ 전기 화재 | ▶ 전류는 발열, 방전 등의 현상을 수반하는데, 발열과 방전 에너지가 화재원이 될 수 있다. (전기 에너지 1Kwh = 약 800Kcal의 열량으로 환산) |
1. 감전 사고
감전 사고는 일반적으로 누전으로 인한 경우와 정전 또는 활선 작업시 발생하며, 고압 전류가 상대적으로 위험하지만, 대부분의 전기 재해는 고압보다 저압에서 많이 발생되며, 감전시 전류에 의한 충격과 심실세동이 동반된다.
① 감전 사고의 원인
- 충전부에 직접 접촉하거나 안전거리 이내 접근 시
- 절연 열화, 손상, 파손 등에 의해 누전된 전기기기 등에 접촉 시
- 잔류 전하가 충전된 콘덴서, 고압케이블 등에 접촉 시
- 전기 기기 등의 외함과 권선 사이 또는 외함과 대지간의 정전 용량에 의한 전압이 인가된 경우
- 지각 전류 등이 흐르고 있는 도체 부군에 발생하는 전위차에 의한 경우
- 고전압 송전선의 정전 유도 또는 유도 전압에 의한 경우
- 정전 회로에 오조작 또는 자가용 발전기 운전으로 인한 역송전에 의한 가압의 경우
- 낙뢰에 의한 경우 등
② 전류에 의한 충격 (전격)
- 맥박이 점점 빨라졌다가 급격이 약해짐 / 피부가 거칠어지고 윤기가 없어짐
③ 심실세동 (심장 근육이 불규칙적이고, 조화롭지 않게 수축하는 현상 즉, 심장 박동이 비정상적인 상태)
- 심장 수축 기능의 소실 / 체내 혈액 공급 저하로 급격한 혈압 감소 및 실신
2. 인체를 통과하는 전류의 크기 (*사망의 위험성은 통전 전류에 의해 결정)
감전 되었을 때 인체에 가장 크게 영향을 미치는 인자는 인체를 통과하는 전류의 크기입니다. 충전부에 인체가 접촉하였을 때 인체를 통과하는 전류에 의한 영향은 전극과의 접촉된 인체의 면적과 접촉 상태 (피부가 젖거나 건조한 상태, 압력, 온도 등), 그리고 개인의 생리학적 특성 등의 변수에 따라 좌우됩니다.
| 통전 전류의 크기 |
1mA | 7~8mA | 10~15mA | 20~50mA | 50~100mA |
| 증상 | 약간 느낄 정도 |
경련 유발 | 통증 유발 | 강한 경련 유발 |
사망 |
| 감지 한계 (최소 감지전류) |
고통 한계 | 이탈 한계 (남자10mA, 여자6mA) |
이탈 불능한계 (불수 전류) |
심실 세동한계 (치사 전류) |
① 감지 한계 (Threshold of perception)
- 전류가 인체를 통하여 흐르는 것을 감지할 수 있는 최소 통전 전류 값이며, 접촉한 전극과 접촉된 인체의 면적, 접촉 상태 (피부가 젖거나 건조한 상태, 압력, 온도 등) 및 개인의 생리학적 특성 등과 같은 여러 변수에 따라 달라짐
② 이탈 한계 (Threshold of let-go)
- 인체를 통과하는 감전 전류가 증가하면, 매우 고통스러우나 감전 전류가 일정 값 이상이 되면, 근육의 수축으로 인해 접촉된 전극으로부터 스스로 손가락 등 인체를 떼어내는 것이 어렵게 됨
- 사람이 자신의 의지로 접촉된 전극을 놓을 수 있는 최대 통전 전류 값을 이탈 한계라 함 (성인 남성은 약 10mA)
③ 심실세동한계 (Threshold of ventricular fibrillation)
- 심실세동은 심장 박동이 불규칙하고 제대로 수축하지 못하여 혈액을 전신으로 전달하지 못하게 되는 상태를 말하며, 산소를 뇌에 제대로 공급하지 못하여 뇌 손상을 입을 수 있고, 수분 이상 지속될 경우 사망할 수도 있다. 심실세동한계는 심실세동을 일으키는 최소 통전전류 값을 의미한다.
- 심전도에서처럼 P-Q-R-S-T 순서로 발생하는 심장의 주기적인 팽창과 수축 과정에서 감전과 같은 외부 영향이 발생하면, T파의 시점에서 심실의 근육이 불규칙하게 진동하고, 이완되어 심장 밖으로 혈액을 내보내지 못하고, 혈압이 급격히 떨어지는 위험한 상태를 말한다.
3. 인체를 통과하는 전류의 경로
인체를 통과하여 흐르는 전류는 근육을 수축시키며, 동일한 크기의 전류가 흐르는 경우 전류가 심장을 통과하여 흐르는 경우에는 심장 근육을 수축시켜 심장 박동의 불규칙, 호흡곤란 등의 영향을 미치기 때문에 훨씬 치명적이다.
| 통전경로 | 위험도 | 통전경로 | 위험도 |
| 왼손에서 가슴 | 1.5 | 왼손에서 등 | 0.7 |
| 오른손에서 가슴 | 1.3 | 한손 또는 양손에서 앉아있는 자리 |
0.7 |
| 왼손에서 한발 또는 양발 |
1.0 | 왼손에서 오른손 | 0.4 |
| 양손에서 양발 | 1.0 | 오른손에서 등 | 0.3 |
| 오른손에서 한발 또는 양발 |
0.8 |
4. 감전 전류의 통전 시간과 위상 (*같은 크기의 전류에 감전되더라도 통전시간이 길수록 치명적)
인체를 통과하여 흐르는 전류의 크기와 통전 시간이 증가하면 인체에 미치는 영향이 더욱 커진다. 다음 그림은 통전 전류와 통전 시간과의 관계를 설명하는 것으로 X축은 인체를 통과하는 전류의 크기[mA]이고, Y축은 인체 통전 전류의 지속시간[ms]이다. 각 영역[AC1-4]에서 인체 영향은 다음과 같다.
① AC-1 (무감각, 무반응)
- 0.5mA 이하의 전류에서는 인체를 통과하는 전류를 감지하는 것이 가능하지만 놀라는 반응이 나타나지 않는 영역
② AC-2 (유해한 생리적 영향 없음)
- 0.5mA에서 b까지의 영역에서는 인체를 통과하는 전류를 감지하고, 고통스럽고 근육 수축이 일어날 수 있으나 유해한 전기 생리학적 영향은 없는 영역
③ AC-3 (근육 수축, 호흡 곤란, 회복 가능한 심장 기능의 장애, 마비 발생)
- b와 c1 사이에서는 강한 근육 수축, 호흡곤란, 회복 가능한 심장 기능의 장애나 마비 등이 발생할 수 있으나, 인체의 손상은 예측되지 않는 영역
④ AC-4 (AC-3의 반응에서 심장마비, 호흡 정지 및 심각한 화상 등이 더해짐)
- 심장마비, 호흡 정지, 화상 등의 병리 생리학적인 영향을 일으킬 수 있으며, 전류의 크기 및 시간에 따라서 심실세동의 가능성이 커지는 영역
- AC-4.1 (c1~c2) : 약 5% 정도까지 심실세동이 발생할 가능성 있음
- AC-4.2 (c2~c3) : 약 50% 정도까지 심실세동이 발생할 가능성 있음
- AC-4.3 (c3 초과) : 50%를 초과하는 심실세동이 발생할 가능성이 있음
5. 전원의 종류 (교류 또는 직류)
전원은 교류와 직류로 구분되며, 교류는 직류와 다르게 파형을 가지기 때문에 직류에 비해 더 높은 전압을 사용하여야 같은 전기에너지가 될 수 있다. 교류는 시간에 따라 극성(방향)이 바뀌어 감전 사고 발생시 근육을 빠르게 수축, 이완시켜 심장마비가 발생하게 된다.
감전 사고 발생시 자신의 의지에 따라 전극을 놓을 수 있는 최대 통전 전류인 이탈 한계에 대해서도 교류가 직류에 비해 훨씬 낮다. 즉, 교류의 경우 직류에 비해 더 낮은 전류에서 이탈하기 어렵기 때문에 직류보다 위험하다고 할 수 있다.
6. 감전사고 예방대책
① 절연 (절연 저항이 클수록 안전)
전기 에너지가 통하고 있는 전로가 대지 또는 기타 주변의 물질과 전기적으로 연결되지 않도록 하는 것을 말하며, 절연에는 기본/ 이중/ 강화 절연 등으로 나뉜다.
- 기본 절연 : 충전 부위를 단일의 절연체로 밀폐하는 가장 기본적인 절연 방식으로 열과 충격을 입을 경우 절연 파괴가 발생할 수 있다.
- 이중 절연 : 열과 충격으로 인한 절연 파괴를 방지하기 위해 기본 절연 후, 한번 더 절연체로 밀폐하는 방식을 말한다.
- 강화 절연 : 이중 절연 방식에 준하는 절연 보호 수준을 가지는 단일 절연 방식을 말한다.
② 접지 (Grounding, *접지의 주 목적은 인체의 감전 보호이며, 접지 저항이 낮을 수록 안전)
여러 종류의 전기, 전자, 통신설비 기기를 대지와 전기적으로 연결하여 기기의 전위를 "0"으로 유지하는 것으로 감전 등 전기 사고를 예방하기 위한 목적으로 적용되며, 기기 접지(보호접지)와 계통접지, 피뢰접지 등 안전을 위한 보호용 접지와 노이즈 방지접지, 전위기준용 접지 등 기능용 접지로 나뉜다. 즉, 보호용 접지는 대전류, 저주파 영역이고, 기능용 접지는 소전류, 고주파 영역의 특성을 가진다.
전류는 저항이 적은 쪽으로 흐르는데, 접지는 일반적으로 100Ω 이하, 인체의 저항은 약 1,000Ω 이상이기 때문에 접지를 잘 연결하는 경우 전류가 인체로 흐르기도 전에 접지선을 통해 대지로 해소되기 때문에 감전 사고를 예방할 수 있다.
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③ 본딩 (Bonding)
A 도체에는 접지가 되어 있고, B 도체에는 접지가 되어 있지 않은 경우 A 도체와 B 도체를 본딩(Bonding) 처리하여 전기적으로 연결시켜준다면, B 도체에 누설 전류가 흐르더라도 본딩을 지나 A 도체의 접지된 부분으로 흐르기 때문에 감전 사고를 예방할 수 있다. 배관 사이 절연 가스켓 등으로 연결이 차단되어 있거나 금속끼리 연결된 것 처럼 보이지만 안전을 생각하여 본딩 처리를 하여야 한다.
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④ 누전차단기 (ELCB : Earth Leakage Circuit Breaker / ELB : Earth Leakage Breaker)
누전차단기는 *배선용차단기의 역할인 과부하 및 단락 전류 차단에 더하여 '누전'을 탐지하면, 차단되는 기능이 있는 차단기를 말한다. 누전차단기 동작 원리의 핵심은 영상변류기(ZCT : Zero Current Transformer)인데, 영상변류기를 통해 들어오고 나가는 전류의 차이를 비교하고, 일정 값 이상의 차이가 발생하였을 때 동작(트립, Trip)하여 전기를 차단한다.
일반적으로 국내에서 가정이나 사무실 등에서 사용하는 전기기계기구에 설치되어 있는 누전차단기는 정격감도전류가 30mA 이하에서 작동시간은 0.03초 이내여야 한다. 다만, 정격전부하전류가 50A 이상인 전기기계기구에 접속되는 누전차단기는 오작동을 방지하기 위하여 정격감도전류는 200mA 이하, 작동시간은 0.1초 이내로 할 수 있다.
* 산업 현장에서는 누전차단기의 오동작을 방지하기 위해 중감도의 누전차단기를 사용하는데 이 경우 정격감도전류를 100mA, 200mA, 500mA 중 선택이 가능하도록 Select switch가 있다. (200mA 이하로 정격감도전류를 설정하여야 심실세동의 가능성을 낮출 수 있음)
* 배선용차단기(MCCB : Molded Case Circuit Breaker)는 과부하 또는 단락 전류를 차단하여 기기의 고장이나 화재 발생을 방지하는 전기 설비를 말함
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| 누전차단기 차단 원리 (영상변류기를 통해 들어오고 나가는 전류의 차이를 비교하고, 차이 발생시 동작/ 차단) | |
누전차단기는 "전류가 들어가는 곳과 나오는 곳의 합은 항상 같다"인 '키르히호프의 제1법칙인 전류 법칙'이 적용되었으며, (1)의 값과 (3)의 값이 같다면 누설되는 전류가 0이기 때문에 차단기가 정상 동작하지만, (1)의 값과 (3)의 값의 차이가 발생한다면, 누전차단기는 차단(트립, Trip) 된다.
(1) 누전차단기에 공급되는 전류 lL + lg / (2) 누설되는 전류 lg / (3) 누전차단기에 다시 들어오는 전류 lL
산업안전보건 기준에 관한 규칙 제304조(누전차단기에 의한 감전방지)에 의거 누전차단기를 설치하여야 하는 장소는 다음과 같다.
- 대지 전압이 150볼트를 초과하는 이동형 또는 휴대형 전기기계기구
- 물 등 도전성이 높은 액체가 있는 습윤장소에서 사용하는 저압(1.5천볼트 이하 직류전압이나 1천볼트 이하의 교류전압을 말한다)용 전기기계기구
- 철판 또는 철골 위 등 도전성이 높은 장소에서 사용하는 이동형 또는 휴대형 전기기계기구
- 임시배선의 전로가 설치되는 장소에서 사용하는 이동형 또는 휴대형 전기기계기구
⑥ 절연 보호구
정전 또는 활선 / 활선 근접 작업시 감전 사고를 방지하기위해 작업자는 아래 절연 보호구를 착용하여야 한다.
- 절연 안전모 : 물체의 낙하, 비래, 추락 등에 의한 위험을 방지하는 기능에 7,000V 이하의 전압을 견디는 내전압성을 가진 안전모를 말한다. (절연 안전모는 AE형, ABE형 두 종류가 있다.)
- 절연 장갑 : 전선로나 전기기계기구의 충전부에 손가락이 접촉되어 감전되는 것을 방지한다. (최대사용전압에 대한 등급별 색상으로 구분, 예 : 2등급 / 노란색 / 교류 17,000V / 직류 25,500V)
- 절연화 : 물체의 낙하, 충격 또는 날카로운 물체에 의한 찔림 위험으로부터 발을 보호하고, 저압(직류 1,500V 이하 / 교류 1,000V 이하)에 의한 감전을 방지한다.
- 절연 장화 : 고압(직류, 교류 7,000V 이하)에 의한 감전을 방지한다.
- 절연복 : 고압 활선 작업 또는 고압 활선 근접 작업시 발생할 수 있는 감전 사고로부터 작업자의 상체를 보호하기 위해 착용하며, 절연성이 있는 표면 시트와 내면 필름으로 구성된다. (아크플래시보호복 등)
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