알아서 득이 되는

정전기 제거의 지혜주머니

다가야나기 마코도

주식회사 다가야나기 연구소

머 리 말

● ISO 9000과 정전기

ISO 9000으로 시작하는 세계적인 품질관리 붐이 일어나고 있는 중에, 우리들 생산활동에 종사하는 사람들에서 정전기는 눈의 가시가 되었다. 그것은 정전기가 IC (직접회로) 먼지를 흡수하여 불량품을 만들기 때문이다. 확실히 정전기를 처리하지 않고는 품질을 확보할 수 없다. 「품질」「품질」하며 외치면서 완벽하기를 목표로 삼지만 세상이 정밀해지면 질수록 정전기가 표면에 나서게 된다는 인과관계가 있다.

● 자연물질과 합성물질의 차이

돌이켜보면 우리 인류는 자연으로부터 주어진 나무를 사용하여 집을 짓고 흙을 반죽하여 그릇을 만들고 동물의 모피나 솜의 옷을 입고 생활해왔다. 그 시대에는 별로 정전기를 의식하지 않았다. 근년에 석유를 발견하고 나서 이것이 매우 유용하여 여러 방면에 사용하게 됨을 알게되고 내가 먼저라며 앞을 다투어 단숨에 연구개발을 하여 대량생산을 진행해왔다. 이와 같은 석유화학의 발달에 의하여 우수한 절연물(絶緣物)인 합성수지, 화학섬유가 탄생하여 우리들 인류의 생활을 지배하기까지 되었다. 지금에 와서는 이런 것들이 사용되지않고 있는 것을 찾아보기 어려울 정도로 여러 가지로 사용되고 있다. 그렇지만 이 재료가 정전기를 매우 잘 흡수 대전(帶電)한다. 싫든 좋든 정전기와 마주서지 않으면 안되게 되었다.

● 전자는 정전기가 두렵다

또 한쪽에서는 전자의 발달에 의해 진공관으로부터 트랜지스터, IC, LSI 등이 탄생하고, 파스콘(PC)을 비롯하여 각종의 기기(機器)에 활용되고 있다. 그러나 석유화학제품은 일반적으로 절연성이 좋으므로 정전기가 매우 흡수되기 쉽기 때문에 전자의 주역인 IC 등의 전자부품, 혹은 전자기기에는 정전기에 의한 여러 가지 장애가 발생하고 있다.

● 정전기는 귀찮은 것, 잘 알지 못하는 것으로서,

그 대책은 낡은 기술인 상태에서 뒤쳐져왔다.

정전기는 귀찮은 것, 잘 알지 못하는 것으로서 싫어함과 피함을 당해왔다. 그러나, 정전기가 발생시키는 현상을 자세히 관찰하면 정전기는 지극히 이론적으로 활동하고 있다. 아무런 이유를 모르는 것도 아니다. 수십년동안, 세상이 중후장대(中侯長大)에서 경박단소(經薄短小)로 바뀌면서 전기(電氣)로부터 전자(電子)로 큰 파도가 되어 달려온 시대배경에서는 정전기는 어느 쪽인가를 말한다면, 중후장대쪽이였기 때문에 돌아보지도 않은채 무시되어왔다. 정전기 대책기술도 옛날 그대로 몇십년전의 기술이 아직도 건재하다. 여기에서는 정전기에 의해 어떠한 재해나 장해가 발생하는가, 또 이것들을 방치하려면 어떻게 하는 것이 좋은가, 정전기의 이론이나 현상에 대해 알아보면서 종전의 낡은 발상에서 탈피한 정전기 제거의 획기적인 노하우를 소개한다.

목  차

머리말

· ISO 9000과 정전기

· 자연물질과 합성물질의 차이

· 전자는 정전기가 두렵다

· 정전기는 귀찮은 것, 잘 모르는 것으로서,

그 대책은 낡은 기술인 상태에서 뒤쳐져있다.

제 1 장  정전기란   ·····················	3

제 2 장  정전기의 대전(帶電)  ················	3

제 3 장  정전기를 발생시키는 현상 ··············	4

제 4 장  정전기의 두려움  ··················	5

· 정전기에 의한 피해

· 정전기에 의한 재해

· 정전기에 의한 장해

제 5 장  정전기의 측정  ···················	8

· 정전기의 재해, 장해를 일으키는 대전량(帶電量)

· 정전기, 대전량의 검출, 측정

제 6 장  정전기의 대책  ···················	11

· 인체의 대전방지법

· 반도체 등 전자부품의 정전기 대책

· 플라스틱 성형품의 정전기 대책

· 도장(칠)공장의 정전기 대책

· 필름의 정전기 대책

· 제전기의 종류와 그 활용법

제 7 장  정전기의 규격, 기준과 기술정보  ···········	20

부   록  정전기의 용어  ···················	21

후   기

제 1 장 정전기란

정전기의 반대어는 동전기(動電氣)다. 즉, 전자가 정적(움직이지 않는)인 전기가 정전기로서 동적(움직이는)인 전기가 동전기다. 절판체위에서 움직이지 않고 가만히 있는 전기가 정전기로 거꾸로 도체의 위에서 움직이는 전기가 동전기다

이와 같이 생각하는 정전기의 본질이 보여진다.

정전기는 「마찰전기」라고도 하듯이, 주로 마찰에 의해 발생한다. 즉, 물질과 물질이 접촉하면 그 접촉면에서 반드시 정전기가 발생한다. 특히 고체와 고체, 고체와 액체와의 접촉면에 있어서는 그것들이 같은 물질이라 하여도 정전기가 발생하기 쉽고 정전기의 발생량은 접촉압력이나 접촉면적이 클수록 크게된다.

또, 정전기는 접촉, 마찰뿐만 아니라, 서로 밀착해있는 물체끼리 떨어졌을 때, 혹은 물체가 변형되거나, 파괴되는 때에도 발생한다. 예를 들면, 수지성형(樹脂成形)에서는 금형을 떼어낼 때(분리시킬 때) 강렬한 불꽃이 나오고 플라스틱 필름이나 시트를 벗겨낼때는 정전기가 일어나 달라붙으려하며 좀더 가깝게 우리들의 옷을 벗을 때도 빠찍 빠찍 방전한다.

이것은 물질의 분리에 의해서는 큰 정전기가 발생하는 것을 나타내고 있다. 도전율(導電律)이 적으면, 이렇게 해서 발생한 정전기는 거의 그대로 물체에 대전되어 버리는 것이다. 그 밖의 정전기 발생의 메카니즘으로서는 물체의 가까운 곳에 이온이나, 대전된 입자가 있어, 이것이 물체에 부착하여 결과적으로 그 물체가 대전하는 즉, 정전기가 발생한 것과 같은 것이 되는 일도 있다.

제 2 장 정전기의 대전(흡수)

마찰이나 접촉에 의해 정전기가 발생해도 그물질의 도전율이 크고 즉, 비저항(比抵抗)이 적고, 또 그 물체가 대지(大地)와 도통(道通)해 있으며 발생한 정전기는 대지로 흘러서 물체에는 정전기가 쌓이지 않는다. 물질의 전도율이 적으면 발생한 정전기는 그곳에 쌓이고 만다. 이 정전기의 체류를 「대전-帶電」이라고하며, 정전기와 체류한 물체를 「대전물체」라 한다.

정전기의 대전, 물질의 전도율과 밀접한 관계에 있으며, 절연물에 정전기가 대전하기쉬운 것은 정전기가 흘러 빠져나가지 않기 때문이다.

그러나 금속과 같은 전도율이 커도 이것이 대지(大地)와 절연이 되어있으면 축적된 정전기가 대지에 흘러버리지 않기때문에 대전물체가 된다. 플라스틱이나 유리, 화학섬유 등은 정전기가 대전되기 쉬운 것은 전도율이 적기 때문이며 이것이 양말이나 구두와 신발류나 바닥 등의 절연물에 의해 대지와 절연되어있기 때문이다.

정전기는 공기의 상대습도가 50%이하가 되는 겨울(冬)의 건조기에 발생하기 쉽다. 건조기에는 습도의 저하와 함께 물체 습기가 줄어들어도 전율이 적어지고, 발생한 정전기가 대지에 빠져나가지 않기 때문에 대전하기 쉽다. 즉, 전도율이 적으면 물체에 발생한 정전기가 이동하지 못하게되므로 물체에 대전하는 것이며 그 물체가 가령 접지(接地) 되어있어도 정전기는 대전한다.

이와 같은 물체의 도전율이 작으면 (표면고유저항이 클 때) 대전하기 쉽다. 일반적으로 대전하기 쉬운 대전성 물질이라고 하는 것은 도전율이 10-10S/M(지멘스/미터)이하 (표면고유저항 10-11□이상)의 것이며 대표적인 재료의 도전율을 그림1에 표시한다. 단지 물질에 의해 흡수성이 강한 것은 상대습도가 60%이상이 되면 그림1에 표시한 전도율보다 크게되며 대전이 되지 않는 일도 있다.

	1.0 ×10-6 (20)		10-11 ∼ 10-8
	1 ×10-7 (25)		10-17 ∼ 10-8
	1.35 ×10-7 (20)		10-13 ∼ 10-10
	3.6 ×10-7		10-15 ∼ 10-10
	4.3 ×10-9 (25)		10-12 ∼ 10-11
	1 ×10-12 (35)		10-13 ∼ 10-11
	1.9 ×10-12 (20)		10-13 ∼ 10-12
	3.8 ×10-12 (20)		10-15 ∼ 10-12
	<1 ×10-13		10-15 ∼ 10-12
	1 ×10-16 (18)		10-14

표 1

제 3 장 정전기를 발생시키는 현상

정전기가 물체에 대전하면 그 전하(電荷)는 주위에 전기적(傳奇的)인 작용을 하며, 정전기 특유의 물리현상, 즉「역학현상-力學現想」과 「방전현상-放電現想」이 나타난다.

대전물체		←――― 흡인 ――――→ 반발 염주알 형성력

그림 1 정전기에 의한 역학현상

최초의 「역학현상」은 대전물체의 주위에 있는 가벼운 물체가 대전물체쪽에 흡인되거나 대전물체로부터 반발되는 현상에서 옛날 정전기의 발견은 이 현상이 실마리(계기)가 된 것 같다. 예를 들면, 책받침을 마찰하여 정전기를 일으키면 여기에 머리카락이나 종이쪽지가 흡인되는 현상으로 때로는 그림1에 표시한 것과 같이, 가벼운 물체가 염주알상태로 연결되어 흡인되는 일도 있다. 이 역학현상은 N극, S극의 흡인현상과 잘 닮았다. 그러나 이와 같은 역학현상을 일으키는 힘은 정전기가 자기의 1만분의 1정도로 힘의 크기는 수백 mg/cm이다. 따라서, 정전기에 의한 역학현상은 머리카락이나 종이쪽지와 같은 가벼운 물체에서만 볼 수 있다. 다음에 다른 한쪽의 「방전현상」은 대전물체의 주위의 공간이 절연파괴되어 물체에 대전되어있는 정전기가 주위의 공간에 유출하는 현상으로 흔히 「빠찟」하는 소리와 빛을 일으키는 일이 많다. 이 빛이 어두운 곳이 아니면 보이지 않는 일이 많지만 그림2에 표시한 것과 같이 빛이 나면서 방전이 일어난다. 정전기의 방전은 대전물체와 접지된 물체가 접근된 때에 일어나기 쉽고 고전압방전과 같이 대전물체나 접지물체의 상태나 방전공간의 특성 등에 의해 코로나방전이 되거나 불꽃방전이 되기도 한다. 또 정전기의 방전은 고전압방전과 같은 강력한 것은 아니지만 현상 그자체는 고전압방전이나 번개방전과 같은것이므로, 방전이 발생된때에는 소리나 번개빛을 일으켜 방전전류가 흘러 전자파도 발사된다. 때로는 방전에 의해 오존이 발생하거나 빛에는 자외선이 포함될때도 있다.

그림 2 정전기의 방전현상 (스타텍 마크)

제 4 장 정전기의 두려움

·정전기에 의한 피해

일반적으로 정전기에는 우리 인류에게는 유해한 현상과 유익한 현상이 보인다. 유해한 현상이라함은 정전기의 전기적(傳奇的)작용인 역학현상이나 방전현상이 우리 인간에게 있어서 불편한 결과를 초래하는 것이다. 이것에 대해 정전기를 공학적(工學的) 으로 유용하게 활용하는 일도하고 있었으며 예를 들어 정전기의 역학현상을 활용한것으로는 전자사진이나 분체도장(粉體塗裝), 정전자크 등이 있으며 방전현상을 활용한것으로는 압전식 착화장치(壓電式 着火裝置)등이 있다.

그러나 일반적으로 정전기가 재해(災害), 장해(障害)를 일으키는 쪽이 많으며 이것은 합성수지(合成樹脂)와 같은 우수한 절연물(絶緣物)의 보급과 에어컨의 보급에 의해 여기저기서 발생하며 그 내용도 천차만별로 되어있다.

예컨대, 역학현상으로서는 가루(家累)가 필타의 눈구멍이 막혀 버리거나 인쇄에 얼룩이 생기거나 먼지가 달라붙어, 도장(칠)이나 눌어붙은 제품이 불량품이 되어버리는 등의 장해가 다발(多發)하고 있다. 또, 옷이 몸에 달라붙는 따위의 생활상의 고통도 정전기에 의한 장해로서 역학현상에 의한 장해에는 주로 생산활동에 결부되는 것이 눈에 띈다.

역학현상에 대해 다른쪽의 방전현상으로서는 정전기의 방전이 가연성(可燃性)물질의 착화원(着火源)이 되어 발생하는 폭발, 화재가 있으며 이것이 정전기에 기인하는 가장 큰 재해이다. 예를 들면, 인체에 대전된 정전기가 방전된 때, 그곳에 프로판 가스가 새어있거나 가솔린, 알콜등의 용제증기(溶劑蒸氣)가 있었기 때문에 폭발 혹은 화재가 발생했다고 하는 등의 재해는 적은 것까지 포함하면 연간(年間) 100건 정도 발생하고 있다. 원인으로 가장 많은 것은 마찰분체(摩擦粉體)의 대전(帶電)에 의한 것으로 전체의 4분의 1을 정하고 있다. 또 정전기방전에 의한 것으로는 인체로부터의 방전 혹은 대전물체로부터 인체에의 방전에 의해 인체가 쇼크를 받는 일이 많지만 정전기의 경우 전압은 높지만 에너지는 적으므로 생체장해(生體障害)가 발생하는 일은 거의 없다. 이것은 심리적인 불쾌감을 느낄정도이지만, 전격(電擊)을 받은 쇼크로 몸의 균형을 무너뜨리고 추락 기계에의 접촉사고라고 할 수 있는 이차(二次)재해가 발생하는 일도 있다.

그밖에 방전에 의한 것으로는 IC, 액정등의 파괴, 혹은 그것들을 사용한 전자장치의 오동작(誤動作), 방전잡음의 장해, 방전때의 장해, 방전때의 발광(發光)에 의해, 필름의 감광(感光)등 최근에는 모든 것이 미묘해지고 있기 때문에 방전에 의해서도 여러 가지 장해가 발생하고 있다.

그림 3에 표시한 것과 같이 역학현상으로서는 주로 생산활동상의 장해가 또, 방전현상으로서는 폭발, 화재를 비롯한 재해나 생산상의 장해가 발생하고 있다.

						장해 : 먼지에 의한 접촉불량
			역학현상			장해 : 인쇄의 얼룩
						장해 : 눈구멍의 막힘, 더러움의 분리불능
정전기대전
						재해 : 폭발, 화재의 착화원
						재해 : 전격, 2차 재해(전락등)
			방전현상
						재해 : 반도체소자등의 파괴
						재해 : 방전잡음(제어기기의 오작동)

표 3 정전기에 의한 피해

·정전기에 의한 재해

정전기에 의한 큰 재해는 역시 폭발, 화재로 폭발한 가연물(可燃物)은 용제등의 증기인 가연성 액체의 증기가 압도적으로 많다. 또, 그 증기가 화원(火原)은 대개의 경우 가연물이외의 제3자로부터의 방전이며 금속제의 도구나 용기등 이동(移動)하는 물체가 대전하여 이것들로부터의 방전이 원인이 되고 있다.

실례로서 유리관, 금속부품등을 사용하는 모니터용 브라운관의 재료를 세정(씻음), 건조하는 공정(工程)에서 화재가 발생하여 작업원이 화상을 입는다는 사고가 있었다. 이 재해는 금속제 콘테이너에 넣은 재료의 세정이 끝났기 때문에 작업자가 들어올렸을 때 화재가 난 것인데 인체에 대전되어있던 정전기가 방전해 이것이 아세톤 증기의 화원(불씨)이 되었다. 작업자는 스웨터옷 위에 정전기가 발생하기 쉬운 화학섬유의 작업복과 개인용 운동화를 신고있었기 때문에 작업동작에 의해 발생한 정전기가 인체에 대전하여 이것이 금속제 콘테이너에 향해 방전한 것이다.

표 2 동작과 인체대전

동 작	인체대전 전위(kV)	비 고
카펫 위의 걷기(步行)	6.5	신발(고무바닥의 구두) 카펫트(나이론)
염화 비닐타일바닥의 걷기	6.0	신발(고무바닥의 구두)
세타의 탈이	10.0	세타(아크릴) 속옷(면)
쇼파에서 일어서기	7.0	쇼파(합성피혁)
작업복 착용으로 팔을 5번 돌림	2.0	작업복(포리에스텔)

(주)환경 22℃, 30%RH

옴사, 에렉트로닉스(79년 8월호)

실제, 화학섬유의 작업복을 입고 저항이 큰 신발(10-11□이상)을 신으면 표2에 표시하는 것과 같이 간단한 동작이라도 인체는 1,000∼5,000V 나 되는 전압이 된다. 또, 신발의 저항이 크면 신발과 바닥과의 마찰에 의해 발생한 정전기가 인체에 대전해 버린다. 따라서, 구두바닥이 합성고무, 합성피혁등의 신발은 인체대전의 큰 원인이 되므로 이러한 작업환경하에서는 사용하지 않는 것이 좋다.

실제로 인체로부터의 방전은 착화원이 되는 확률이 높으므로 위험한 분위기에서의 작업은 특히 주위가 필요하다. 이밖에도 정전기에 의한 전형적(典型的)인 재해의 폭발, 화재사고에서는 용제(溶劑)를 취급하는 경우에 사용하는 금속제용기나 금구(衾具), 수지(樹脂)를 취급하는 경우에 사용하는 파이프등 금속물체의 대전(帶電)에 의한것도 있다. 이것들은 금속물질을 접지 시키지 않았기 때문에 이것에 정전기가 대전에 쌓여있는 전하(電荷)가 큰 에너지를 가지고 한꺼번에 방전했기 때문에 발생한 재해이다. 이와 같이 정전기에 의한 재해로 접지가 불완전했으므로 발생한 것이 많고 이것들은 당연히 해야할 주의 의무를 게을리 하지 않았으면 방지되었을 것이다.

·정전기의 장해

다음에 정전기에 의한 장해는 매우 여러갈래에 걸쳐있지만 그중에서도 비교적 많은 장해가 분체(粉體)에 관례한것과 전자부품에 관한 것이다. 분체에 관한 것은 역학현상에 의한 장해와 전자부품에 관한 것은 방전현상에 의한 장해가 각각 대표적인 것이다. 이분체에 관계된 장해로서는 대전된 배관, 홉빠채, 용기등에 분체가 흡착(吸着)되, 분체이송(移送), 수송이 불가능하게 되던가, 계량용의 용기에 분체가 흡착돼, 계량한 분체를 전부 제거하지 못하므로 결과적으로 계량 오차를 일으킬 수 있다는 것이다. 또 분체를 포장하는 공정에서 분체가 포장재에 부착하여 포장의 히트실(Heat seal)이 잘되지 않는다는 장해도 발생하고 있다. 한편, 전자부품에 관계된 장해로서는 고집적도화(高輯績渡化)된 반도체의 파괴, 동작불량이 가장 많고 그 중에서도 정전기가 원인이라고 하는 위에서 설명한 것과 같은 장해는 절연내력(絶緣耐力)이 약한 MOSIC에서 발생하는 일이 많고 80∼100V의 전압이 인가(印可)되면 파괴되어버린다.  정전기의 방전에 의해 산화막(酸化膜) 파괴나 접합(接合)파괴, 배선의 용단(溶斷-녹아 끊어지는 것), 포리씨리콘저항의 소손(燒損-열에 타서 못쓰게 되는 것)등의 장해를 일으키고 있다. 또 일단 가벼운 정전기 장해를 받은 IC를 그것을 모르고 전자장치에 집어넣고 사용하면 후일 동작불량을 일으키며 출하(出荷)후 수개월이 지난 후 고장이 생겨 큰 클레임(손해배상)으로 발전되는 일도 있으며 정전기에 의한 가벼운 파손(대미지)이 더욱 두렵다.

이상과 같은 IC의 장해는 조사를 해보면 IC 그 자체의 대전(帶電)이 아니고 제3자의 대전에 의한 것이 많다. IC를 조립하는 프린트기판의 대전이라든가 몰드(성형)한 수지 IC를 취급하는 작업장 및 작업자가 사용하는 공구(工具)등의 대전이 원인이 되어 장해를 일으키는 일이 많다. 또 제품의 곤포(포장)에 사용한 발포 스티로폴에 정전기가 대전되거나 제품의 플라스틱 캐비닛에 정전기가 대전해 이들의 방전에 IC가 파괴된다던가 오작동으로 장해를 일으키고 있다.

제 5 장 정전기의 측정

·정전기 재해, 장해를 일으키는 대전량(帶電量)

정전기에 의한 재해나 장해는 정전기의 대전이 있는 레벨(수준)을 넘으면 발생하며 그레벨이하에서는 전혀 발생하지 않는다.  이 이유는 이하의 사실을 고려한다면 이해된다. 즉 폭발, 화재는 정전기의 방전에너지가 가연성(可燃性) 물질 착하에너지 이상이면 발생하는 재해로서 이것이 발생하는 레벨은 가연성 물질에 의해 달라진다. 그러나 보통은 착화에너지는 수소(水素)와 같이 수십□J 라고 하는 특별히 작은것과 이것보다 한둘레 더큰□J의 것으로 대별(大別)되어 가솔린, 프로팜, 각종 용제(溶劑)등 일반가연물의 착화에는 꾀 큰 에너지를 필요로 한다. 이 착화에너지는 대전량으로 환산하면 수소가 1KV정도 그밖에 것은 10kV정도이며 이것이 폭발, 화재가 발생 대전레벨이라고 한다. 그렇지만 절연물이 대전하며, 여기서 방전이 발생한다는 조건일 때 적용되는 것으로 대전물체가 인체와 같은 도체(道體)이면은 그 레벨은 더욱 적은 수치 즉, 저전압이라도 착화한다. 왜냐하면, 도체의 경우 용량(커패스턴스)이 크기 때문에 전압은 올라가기 어렵지만 전하(電荷)는 많이 가지고 있다. 따라서 일단 방전이 시작되면 많은 전하가 한꺼번에 방출되므로 꾀 큰 방전에너지가 되기 때문이다. 인체나 공구(工具)등 도체로부터 방전하는 때에는 크게되므로, 즉시 착화할 가능성이 높고 특히 주의하지 않으면 안된다.

인체대전 전위 (kV)	쇼 크 의 정 도	비 고
1.0	전혀 자극은 느끼지 않는다
2.0	손끝외부에 자극을 느끼지만 아프지 않음
2.5	방전한 부분이 바늘에 닿은 느낌이며 놀람을 느끼지만 아프지는 않음.
3.0	바늘에 찔린것같은 따끔한 아픔을 느낀다.
4.0	손가락에 바늘로 깊이 찔린 아픔을 느낀다.	손가락 끝에 방전의 발광을 본다
5.0	손바닥이나 앞팔까지 쇼크를 느끼고 아프다	손가락 끝으로부터 방전발광이 연장된다
6.0	손가락에 심한 아픔을 느끼고 쇼크를 받은후 팔이 무겁게 느낀다.
7.0	손가락, 손바닥에 심한 아픔과 마비된 느낌 을 받는다
8.0	손바닥이나 앞팔까지 마비된 느낌을 받는다.
9.0	손목에 심한 아픔과 손이 마비된 무거움을 느낀다.
10.0	손전체에 아픔과 전기가 흐른 느낌을 받는다.
11.0	손가락에 심한 마비와 손전체에 심한 쇼크를 느낀다.
12.0	심한 쇼크로 손 전체를 강타당한 느낌을 받는다.

표 3 인체대전전위(電位)와 쇼크와 관계

(주) 인체의 정전용량 : 약 100pF

산업안전 연구소편(정전기 안전지침)에서 전재

표 3에 표시한것과 같이 쇼크가 발생하는 레벨(수준)은 인체의 대전에서는 약3kV에 대전한 때이다. 이 이상(以上)의 대전이 되면 방전이 발생한때 쇼크를 느끼고 약 5kV이상이 되면 아픔도 심해진다.

쇼크는 인체가 대전되어 있지 않아도 대전물체로부터 인체에 방전이 발생하면 이 방전에 의해서도 쇼크를 받는다. 이 경우에는 대전전위로 말하자면 약10kV가 쇼크가 발생하는 레벨이다. 그렇지만 이것은 앞에서 설명한대도 대전 물체가 절연물의 경우에 한해서 적용되는 수치임을 유의하지 않으면 안된다.

OJ 맥가-다-저「에렉트로닉스의 정전기 대책」

반도체 소자의 종류	파괴전압
MOS형 IC 전크숀 전계(電界)효과 트란지스타 CMOS형 IC 어드반스트 쇼트키 다이오드 MOS 전계효과 트란지스타 바이포과 트란지스타 사이리스타	80∼100V 140∼1,000V 200∼2,000V 100∼450V 50∼300V 380∼5,000V 600∼1,000V

맥그로힐, 1992에서 발취

그림 4 IC 의 파괴전압

에렉트로닉스산업에서 자주 문제가 되는 반도체소자가 장해를 일으키는 레벨은 대전전위로 표현하면 약 1,000V 전후의 수치이다. 그러나 이 레벨은 전자소자 자신의 대전전위가 아니고 전자소자에 향해 방전을 일으키는 물체의 방전 전위로 그러면서도 대전물체가 인체와 같은 도체일 경우에 한정되는 수치이다. 그림 4에서 표시하는 거와 같이 이 레벨은 반도체소자에 해서는 50V∼80V에서 파괴되는 것도 있으며 또 인체의 정전용량에 의해서도 달라지므로 이 약1,000V는 일단 눈대중(눈가늠)으로 생각해주기 바란다.

·정전기, 대전량의 검출, 측정

정전기의 측정은 측정기를 가까이만 하여도 변화해버리기 때문에 엄밀한 의미에서는 측정할 수 없는것도 있다. 그러나 여기에서는 장해를 일으킬 만한 대전을 조기에 검출 또는 측정하는 방법을 아래에 소개한다. 현재, 정전기를 간단히 측정한다는 목적에서는 표4에 표시한 거와 같은 각종의 정전전위가 시판되고 있다. 하지만 전위계(電位計)는 정전기의 본질적인 물리량(物理量)인 대전량(帶電量)을 직접 측정하는 기기(機器)가 아니며 대전량과 비례관계에 있는 대용특성(代用特性)으로서의 대전전위를 측정하는 것이다. 따라서 가령 대전량이 동일하더라도 대전물체의 대지간(大地間) 대전용량이 틀려지면 전위(電位)도 틀려지는 것에 주의하지 않으면 안된다.

가까운 예로서 인체에 대전되있는 정전기의 양(量)이 동일하더라도 서있는 경우와 앉아있는 경우에는 서서 있는 편이 보통 정전용량이 적(小)음으로 전위를 측정하면 높은 수치가 되는 것을 잊어서는 안된다.

현재, 시판되고 있는 정전 전위계는 대전물체와 규정거리(規定距離)를 두고 전위계를 서로 마주보게하고 전위를 측정하는 비접촉방식의 계기(計器)이다. 따라서 대전물체와 전위계와의 거리 및 대전물체의 형상(形狀)이 직접측정치(直接測定値)에 영향한다. 표4에 표시하는 전위계에서는 비측정물체의 크기가 어느 정도 이상(以上) 즉, 「우편엽서크기」정도는 필요하며 형상(形狀)도 평만하지않으면 측정오차를 일으킨다.

표 4 정전 전위계의 종류

종류	검출원리	작동원리	극성판별	비고
회전섹타형	용량분할	검출전극전면의 회전섹타에 의해 교류변조, 증폭, 동기정류	가	보급형
진동전극형	□	검출전극의 진동에 의해 교류변조, 증폭, 동기정류	가	고분해능형
정전유도형	□	유도전하를 캐패시타로 이끌어 그 정전 흡인력으로 지침을 작동시킨다.	불가	간이형
집전형	저항분할	검출전극의 RI에 의해 공기를 이온화 하여 집전, 직류증폭	가	보급형

옴사, 에렉트로닉스(79년 8월호)에서

즉, 이들의 전위계는 피측정 물체가 비교적 큰 물체의 대전량을 검출, 측정하는데는 적합하지만, IC같은 대상(對象)적은 물체의 대전량, 혹은 대전의 분포상태등 정밀한 측정은 에렉트로메타, 진동용량형 전위계 등을 사용하여 연구하지 않으면 안된다.

또, 절연물 등에는 정전기가 대전되어 있는지 아닌지를 간단히 체크하려면 위와 같은 계기(計器)를 사용하지 않아도 된다. 즉, 정량적(定量的)인 검출, 측정은 아니지만 물체에 정전기가 대전됨으로서 발생하는 역학현상, 방전현상을 활용할 수도 있다. 예를 들어 화학섬유를 대전물체로 생각되는 물건에 접근시키면 물체가 대전되어있으면 섬유로 이것에 흡수되거나 반발되거나 하므로 이것에 의해 대전의 유무나 강약을 알 수가 있다.

제 6 장 정전기의 대책

우리들의 주위에서는 여러 가지 물질이 정전기를 지니고 있으나 의외로 정전기에 관해 무관심하다. 잘 이해되있지 않으며 대책도 현상태에서는 충분히 실시되고 있다고도 말할 수 없다. 완벽한 정전기대책을 실현하기에는 접지(接地), 제전기(際電器)의 사용은 하드웨어적인 기술만 가지고는 불가능하며 이 이외에 어떻게 해서든지 정전기에 의한 재해, 장해를 방지하려는 의식을 가지는 것이 중요한 요소가 된다. 즉, 정전기에 대한 올바른 지식을 가지고 정전기현상이 어떠한 재해, 장해를 발생하는가를 검토하려는 의식이 없이는 재해, 장해를 방지할 수 없다. 이것을 위해서는 정전기 그 자체에 대해서는 물론, 재해, 장해의 발생원인에 대해 숙지(熟知)한다는 소프트웨어적 측면도 잊어서는 안돼는 방지대책이 되어있다.

또 정전기는 재현성(再現性)이 충분하지 않는 현상으로서 매우 파악하기 어려운 물리량(物理量)의 하나이므로 정전기에 대한 올바른 지식과 높은 의식을 가지고 있지 않으면 제댈 보살피지 못하여 생각지도 않는 때에 장해를 일으키고 만다.

그렇지만 잘 현상을 관찰해가면 정전기는 매우 이론적(理論的)으로 작용(作用)하고 있는 것을 이해할 수 있다. 따라서 정전기 대책은 이론에 따라 행하면 좋으나 기본적으로는 정전기가 대전되지 않게 대책을 세우는 것부터 시작된다. 즉, 대전량을 억제할 수 있으면 대부분의 재해, 장해는 방지할 수 있다.

	원 리	특 실	사 용 레
전압인가식 제 전 기	고전압을 인가하여 방전을 일으켜 그때 발생하는 이온에 의해 제전한다.	·낮은 전위까지 제전할수 있다. ·손풍기를 단 방식등 기종이 풍부하다.	·필름, 종이, 헌컵 등 표면대전 물체의 제전 ·유동하는 분체 등 체적대전물체의 제전
자기방전식 제 전 기	대전물체의 정전기 에너지를 이용하여 스스로 이온을 만들어 이것으로 제전한다.	·대전전위의 높은 물체의 제전은 효과가 크다 ·부착이 간단하다 ·완전히 낮은 전압까지 제전할 수 없다.	필름, 종이, 헝겁등 표면 대전물체의 제전
방사선식 제 전 기	방사선의 전리작용으로 발생한 이온에 의해 제전한다.	착화원이 되지 않는 안전한 제전기이다. 폭격을 받으면 위험하기 때문에 충분한 차단이 필요	탱크에 저장되있는 가연성 액체 등의 제전
광 선 식 제 전 기	연X선을 쪼여서 전리작용으로 발생한 이온에 의해 제전한다.	착화원이 되지 않는 안전한 제전기이다. 폭격을 받으면 위험하므로 충분한 차단이 필요	반도체 제조장치

표 5 제전기(際電器)의 종류

정전기의 발생방지는 현재로서는 어렵기 때문에 발생한 정전기를 안전히 누설시키는 즉 접지를 확실히 실시하는 것이 좋다. 그러나 접지에 의해 대전방지가 가능한 것은 전도율이 10-10S/M 이상의 도전체(導電□)로서 도전율이 이보다 적은 절연물에서는 접지이외의 대책이 필요하다. 예컨대, 정전기가 발생하는 환경의 상대적 습도 65% 이상으로 한다든가 절연물에 대전방지제를 발라서 발생한 정전기가 대지(大地)에 흐르기 쉽게 하는등 다른 대책이 필요하다. 또 표5에 표시한것과 같이 절연물에 대전하고 있는 정전기를 적극적으로 제전하는 각종 제전기가 개발되어있으므로 이것을 활용하면 좋다.

또, 정전기에 의한 재해, 장해를 방지하려면 이들의 원인이 되는 강(强)한 정전기 방전을 억제하는 것은 유효한 대책이다. 즉, 코로나 방전과 같은 미약한 방전이면 이것은 재해, 장해의 원인이 되는 확률이 매우 적기 때문에 이것을 적극적으로 발생시키면 결과적으로 큰 정전기가 대전안되며, 재해도 발생하지 않는다. 예를 들면, 대전물체의 일부(一部)에 혹은 대전물체의 주위에 있는 접지체(接地□)의 일부에 예리한 침(바늘)을 설치해 놓으면 바늘의 선단(先端)에서 미약한 코로나방전이 발생하며, 전하(電荷)는 + 이든 - 이든 이온으로서 공기중에 반출되므로 대전물체에는 큰 정전기가 대전되지 않으며 재해, 장해를 미연에 방지할 수 있다.

정전기대책도 대상(對象)을 구체적으로 짜내면 여러 가지방법을 생각할 수 있으며 그중 몇 개를 아래에 요약한다. 더욱이 상세(詳細)하게는 노동성 산업안전연구소발행의 「정전기안전지침」등에 설명되어 있다.

·인체의 대전방지법

인체에 정전기가 대전하는 원인은 입고있는 의복(옷)이 정전기를 일으켜, 신발 바닥에 의해 인체가 대지로부터 절연되어 있다는 것을 알 수 있다. 이 경우의 대책은 이와같은 정전기가 대전하는 원인을 제거해주는 것이다. 예를 들면 인체는 대지에 접지시키기위해, 신발바닥은 도전성인것이며, 의복은 대전방지가공을 한 것을 착용하면된다.

구체적으로 우선 신발과 구두밑창이 도전성의 고무로 된 대전방지용 작업화를 사용하는게 좋다. 현재는 헝겁제, 고무제, 가죽제등 각종의 것이 시판(市販)되고 있어 이들의 대전방지용 작업화는 구두 밑창의 전기저항이 108□미만이 되도록 만들어져 있으며 인체의 동작에 의해 발생하는 정전기나 구두밑창과 바닥의 마찰에 의해 발생하는 정전기도 대지에 흘리고 만다.

적 용 장 소	바닥의 누설저항
수술실, 가연성가스 용제의 저장실 또는 그것들을 취급하는 공정	108□이하
분체(粉體)의 포장공정, 종이등을 감는 공정	1010□이하
크린-룸, 반도체 취급장소	1011□이하

표6 바람직한 바닥의 누설저항

다음에 바닥은 대전방지를 한 도전성(導電性)의 바닥으로 개조한다. 즉, 바닥재 대전방지제나 카본섬유등을 혼합한 도전성의 것을 사용하여 바닥과 대지간의 누설저항이 표6에 표시한 수치이하의 바닥이 바람직하다. 또 간편적으로 바닥에 물을 뿌려 도전성을 가지게해도 좋다. 바닥의 전면을 도전성 바닥으로하면 비용이 많아지지만 인체대전이 문제되는 장소에 한정해 도전성고무로 된 도전성 MAT을 사용하는 방법도 있다. 이 경우, 넓은 면적에서 사용하는 때에는 MAT의 정전용량이 크고 대지에의 누설도 일어나기 쉬우므로 비교적 문제는 되지 않지만, 좁은 면적의 도전성 MAT을 사용할때에는 꼭 MAT 자신을 접지하여 전하가 대지에 흐르게 해두는 것이 필요하다.

표7 세탁에 의한 작업복의 제전성능 경시 변화

작업복	작 업 복 의 전 위 (kV)
	착용전	착용1개월후	착용3개월후	착용5개월후	착용12개월후
데토론, 레이온 혼방, 포리비니루, 알콜, 면혼방, 목 면	42∼50 43∼52 42∼50	40∼50 40∼50 43∼57	47∼55 45∼50 45∼55	47∼53 50∼60 50∼60	47∼55 50∼60 50∼57
도전성섬유혼합-(5cm) (3cm) (1cm)	4∼7 2∼3 0∼2	4∼7 2∼3 1∼3	4∼8 2∼4 3∼4	4∼7 2∼4 2∼3	5∼7 2∼4 2∼3

(주)20∼25℃, 30∼40% RH 팔을 전후로 5번 돌린후 옷을 벗고 측정

옴사, 에렉트로닉스 (79년 8월호)에서

한편, 의류(옷)의 대전방지는 카본섬유, 금속섬유등의 도전성 섬유가 개발되어, 우수한 효과를 얻을 수 있게 되었다. 도전성 수지를 옷속에 좀 혼방함으로서 의류에 대전되있는 정전기가 제거된다. 또 이 도전성 섬유를 혼방해서 대전방지한 의류는 표7에 표시된거와 같이 세탁에 의해 대전방지효과가 거의 감소되지 않는다. 이와 같은 인체대전이 문제되는 환경에서 작업복의 대전방지는 도전성섬유를 혼방한 것이 잘 사용되며 큰 효과를 올리고 있다.

이상과 같이 인체의 대전방지는 옷의 대전을 방지하기위해 전하(電荷)를 누설시키는 도전성 섬유를 사용하지만 의복에서 발전되는 정전기는 결국, 인체에 머물게되므로 꼭 도전성의 양말과 도전성의 구두 및 도전성의 바닥을 함께 사용하며 머물러든 전하를 대지에 흘러 들어가게 하는 것이 중요하다. 전자부품을 취급하는 공장에서는 조립라인에 앉아서 작업하는 경우가 많으므로 이경우의 인체의 접지는 앞에서 말한 도전성의 구두와 도전성의 바닥을 함께 사용하지 않았다. 그림5에 표시한 것과 같이 리스트스트랲(팔을 묵는 끈)을 팔에 묶고, 반대의 끝을 접지전극에 묶음으로서 그림6에 표시한거와 같이 인체에 머문 정전기를 대지에 흘러 빠져나가게 할 수 있다.

그림 5 리스트스트랲을 사용한 제전기       그림 6 정전기를 대지에 빠져나가게함

그러나 팔묶음끈은 소정의 장소에서 움직이지 않으면서 작업하는 경우에 유효하지만 다소(多少)라도 이동이 필요한 경우 사용할 수 없다는 숙명이 있다. 예를 들면 전자기기 조리공장에서 IC 조립라인이나 칩마운타에 공급하기위해 손에 들고 운반작업을 하는 경우에는 팔묶음끈을 사용할 수는 없다. 또 동일한 전자기기 조립라인의 작업자는 작업지도를 하는 라인 리더나 감독자는 각 공정간을 돌아다녀야 하므로 팔묶음끈을 사용할 수 없다. 또 분야는 다르지만 예를 들어 ATM나 캣쉬 디스펜서 등의 은행단말이나 POS터미날의 수리를 현장에 나가하는 서비스맨은 전자기판에 손을 접촉시키므로 팔묶음끈을 사용하여 인체의 접지를 할 수 있는 작업지시를 받고는 있지만 실제 현장에서는 팔묶음끈을 연결할 접지단자가 없으므로 실제할수없어 어려운 것이 실정이다. 이러한 현실문제를 해결하기위해 최신의 인체 대전방지기술은 그림7과 그림8에 표시한거와 같이 에렉트로닉스를 구사(驅使)한 새로운 도구(道具)를 탄생시켰다.

그림 7 휴대형의 제전기

구체적인 설명은 줄이지만 종전과 같은 도전성의 의복이나 도전성의 구두라든가 도전성의 바닥이라든가 인간을 묶어두는 팔묶음끈등 철저한 정전기 대책용의 설비환경이나 도구를 갖추어 더욱이 소프트웨어라고 말하여 「철저한 작업자의 교육과 예절」을 전제로 한 정전기 대책을 하지 않아도 좋게 됐다. (자세하게는 「기술자료9050」주식회사 다카야나기연구소(간)을 참조해주시오)

·반도체 등 전자부품의 정전기 대책

반도체소자는 정전기에 의해 파괴되기 쉬우므로 정전기 대책은 매우 중요하다. 대책은 반도체소자 그 자체의 정전기에 대한 내구성을 높이는 것이지만 똑같이 이것을 취급하는 환경에 정전기가 대전하지 않게 정전기대책을 강구하는 것도 중요하다.

반도체 그 자체를 강하게 하기 위해 IC의 입력단자에 보호회로를 붙이거나 직열저항(直列抵抗)의 붙임, 다이오드의 붙임등을 하고 있다. 또 프린트기판의 패턴이나 부품의 배열을 공부(연구)함으로서 정전기에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.

IC 가 정전기에 의해 파괴되는 것은 많은 경우 IC의 외부에 있는 물체가 정전기를 방전하기 때문이며 더욱이 이 방전은 순간적으로 일어나는 경우가 많다. 따라서 방전의 에너지 즉 대전량은 크지만 코로나방전과 같은 전류의 적은 미약한 방전이 장시간에 걸쳐 발생하게끔 연구하면 IC의 파괴는 방지할 수 있다. 그러나 IC 의 내구성을 향상시키는 것은 IC 본래의 성능저하에 연결되거나 정전기와 같은 고전압의 파루스 방전은 원래 집적도를 향상시키는일에 의미가 있는 IC에게는 매우 어려운 것이다. 따라서 기본적으로는 IC이외의 대전을 방지하고 IC에 향해 큰 방전이 발생하지 않게하는 것외에 방법이 없다. 앞에서 설명한 인체의 대전방지가 최우익이며 그림8에 표시하는 인체용 제전기를 그림9와 같이 사용해 인체와 함께 전자기판등의 작업도 동시에 제정하는 것이 좋다.

그림 8 정전기를 공기중에 빠져나가게 함.

그림 9 전자기기 조립라인에서 인체와 작업의 제전

한편 도전성재료의 사용도 유효한 수단이 되어있어 IC를 취급하는 공구 혹은 IC를 포장하는 재료는 도전성이 있는 것을 사용함으로서 IC 파괴를 방지할 수 있다. 대전방지를 하기 위한 재료의 도전성은 도전성 10-9∼10-11 S/M이면 사실상 문제가 될만한 대전은 일으키지 않는다. 따라서 필요이상으로 우수한 절연물을 사용하지 않고 이정도의 도전율의 재료를 사용하여 대전을 방지하는 것도 중요하다.

·플라스틱 성형품의 정전기 대책

플라스틱 성형은 금형을 사용하여 수지의 고온, 고압으로 하여 용융(熔融)하며 금형내에 사출한다. 사출한 제품의 온도가 내려가 수지가 굳어지면 금형에서 제품을 끄집어내어 성형이 완료한다. 이 일연의 공정중에서 성형품을 금형에서 끄집어낼 때 큰 정전기가 발생하는데 이것은 박리(剝離)에 의한 정전기의 발생이다. 성형한 수지제품은 일반적으로 매우 절연성이 높으며 발생한 정전기는 그냥 성형품에 남아있다. 이렇게 하여 대전된 대로의 성형품은 주위의 공기중 미세한 먼지를 흡수하여 검은색에 가까운 파문과 같은 더러움이 되어 제품을 불량품이 되게한다. 성형한 직후의 제품은 전혀 더러워지지 않는 깨끗한 상태이지만 시간의 경과에 따라 제품의 표면을 더럽힌다. 이경우의 정전기 대책으로서는 그림 10에 표시하는거와 같은 제품을 금형에서 끄집어내는 즉시 방전식의 제전기(除電器)로 수지표면의 정전기를 중화(中和)하여 제전해버린다. 제전기의 타이프는 브로아(손풍기)가 붙은것도 좋겠지만 브로아로 바람을 보내는 것보다 미세한 먼지도 함께 불어보내기 때문에 다시 정전기가 발생하여 대전해버리므로 될 수 있으면 브로아없이 충분한 이온만을 조용히 방사, 공급하는 방식의 제전기가 좋다. 특히, 아크릴 수지를 사용한 광학계(光學系)의 부품 예를 들어 프라스틱 렌즈나 프리즘 , 거울을 만드는 공장에서는 먼지는 금물(禁物)이므로 공장전체를 크린-룸으로 하여 동시에 성형직후의 철저한 제전에 힘을 쏟는 것으로 공정의 진도를 향상시킨다.

그림 10 프라스틱 성형품의 제전

· 도장공장의 정전기 대책

도장공장에서는 금속이나 수지의 소지(素地)를 약품처리하거나 닦거나 하여 표면을 깨끗하게 완성하여 먼지를 말끔히 제거하여 그 위에 수지의 도료를 뿜어 도장을 한다. 소지의 완성은 표면을 연마해야하므로 실제는 먼지를 만들고 있는 것이 된다. 이렇게 먼지를 만든후에 먼지를 완전히 제거하지 않으면 안되므로 말하자면 먼지와 같이 살면서 먼지를 피해야하는 원래 어려운 작업을 강요받고 있다. 따라서 도장분야에서는 정전기 대책이 최중요과제가 되어 있다. 도장공장에서는 도료를 사용하므로 용제(溶劑)를 사용하는 관계상 항상 환기(換氣)에도 신경을 써야한다. 따라서 공기중에 수증기를 분무해 공장을 밀폐상태로하여 습도를 높여(65%이상)유지하며 정전기의 대전을 방지할 수도 없다. 따라서 제전대책으로서는 그림11에 표시한 거와 같이 주로 방전식의 제전기를 사용해 도장하는 직전에 에어건(공기총)식의 제전기로 정전기를 제거하여 떠다니는 먼지를 압축공기로 뿜어 날려버림으로서 제진(除塵-먼지를 없애버림)한다. 날려버린 먼지는 도장실 전체를 일정 방향으로 흐르는 고익의 층류(層流)를 만들어 이 흐름에 태워 집진(集塵)한다. 넓은 공장에서 눈에 보이지 않는 공기중의 미세한 먼지를 완전히 없애버리는 것은 불가능하다. 따라서 공기중에 떠돌고 있는 미진(微塵)은 끊임없이 제품에 충돌을 반복하고 있으므로 애써 제전하더라도 시간이 지나면 다시 정전기가 머문다. 따라서 도장하는 직전에 정전기와 먼지를 제거한 직후에 도장해 치우는 것이 좋은 방법이다.

그림 11 도장 공장에서의 제전, 제진

·필름의 정전기 대책

프라스틱의 엷은 필름이나 종이등의 마리를 되감거나 절단하거나 그외 여러 가지 가공을 할 때, 정전기가 대전해 먼지나 쓰레기 등을 흡착하거나 또는 자기자신들끼리 서로 달라붙어서 작업하기 어렵게 되거나 불량품을 만들었다거나 심한 경우에는 작업을 할 수 없게 되는 일도 있다. 이와 같은 공장에서는 기본적인 정전기 대책으로서 작업장의 공기의 습도를 높여서 발생한 전하(電荷)가 자연스럽게 누설하게 하는 것이 바람직하다. 또 필름등의 대상물(對象物)에 될 수 있는대로 접근하여 자기방전식의 제전부러쉬를 장착하는것도 정전기 경감에 효과가 있다. 그러나, 엷은 프라스틱 필름을 일반적으로 고속으로 되감은 일등을 하게되므로 정전기제거는 강력한 고속처리되는 장치가 필요하게 되며, 대형 노즐식의 방전식 제전기나 고주파 코로나 방전식의 제전기를 사용한다. 필름등의 쉬트상태에 특유한 정전기 대책으로서 주의하지 않으면 안될 일은 한쪽만 제전해도 정전기를 완전히 잡을 수는 없다는 것이다 그림 12에 표시한대로 반드시 표면과 이면(앞과뒤)의 양면을 제전하는 것이 필요하다.

그림12 필름의 제전

·제전기의 종류와 그 활용법

현재 사용되고 있는 제전기는 동작원리에 의해 분류하며 표5에 표시한거와 같은 4종이 있다. 이중 자기방전식 제전기는 주로 주행(走行)하고 있는 종이, 필름, 헝겁등 정전기가 물체의 표면에 대전해 있는 엷은 물체의 제전용으로 개발된것이라 방전선식 제전기나 광선식 제전기는 인체에 노출되면 위험하여 취급에 주의가 필요하며 더욱이 고가이므로 별로 사용하지 않는다. 에렉트로닉스(電子) 산업에서는 범용성(널리 사용됨)이 높고 제전능력이 큰 전압인가식(電壓印可式)제전기가 많이 사용되며 여기에서는 이런 타입의 제전기의 유효한 사용법에 대해 설명한다. 전압인가식 제전기는 제전전극의 현상이나 부가(附加)기능에 의해 분류되지만 그대표적인 것은 표8에 표시한대로이다. 표준형 제전기는 제전전극이 막대기상태이며 말하자면 필름, 종이 그밖에 표면대전물체의 제전에 유효하다. 송풍형(送風形)제전기는 제전에 필요한 이온을 미풍(微風)에 의해 운반하는 것으로 이것은 제전기와 대전물체와의 거리가 떨어져 있어도 제전하는 능력을 가지고 있다. 이 제전기는 전자부품을 취급하는 책상위등에 설치해두면 그 부근의 대전물체의 정전기를 제거할 수 있다. 이 제전기의 응용 예로서는 크린룸의 입구통로의 천장에 이제전기를 설치하여 이 실내에 들어오는 인체의 정전기 제거를 하고 있다. 이온바람을 보냄으로서 인체의 제전이나 적은 물체의 제전에 잘 사용되고 있다. 다음에 노즐형제전기나 에어건형 제전기는 형상이 복잡한 대전물체의 제전이나 제진(除塵)에 잘 사용된다. 노즐형제전기는 노즐을 몇줄합쳐서 대전물체 에어건형 제전기는 손에 들고 다니는 식의 제전기로서 이온과 함께 압축공기가 분출되게 되어있어 이 이온화 공기에 의해 제전을 하며 다음에 대전물체에 부착해있는 먼지를 뿜어날려버리는 목적으로 사용된다. 한편, 제전기를 유효하게 사용하려면 이온의 도달거리도 방향에 주의하고 확실히 이온이 닿도록한다. 설치는 제전기자신이 고전압의 장치이므로 가령 + - 역극성(逆極性)의 고전압에 접근하면 스파크할 가능성이 있으므로 다른 고전압기기에 접근하지 않게 한다. 또 먼지가 부착해 매우 더러워지기 쉽고 특히 제전전극에는 카본등이 부착하기 쉽고 더러움이 쌓이면 제전효과가 반감(半減)해 버린다. 따라서 제전효과를 유지하려면 제전전극의 청소가 불가결한데 이것은 1주일에 한번 될 수 있으면 매일 실시하는 것이 좋다. 성능을 유지하려면 정전기의 청소와 함께 코로나 방전의 발생상태를 가끔 점검하는 것을 잊어서는 안된다. 제전점검기도 시판되고있으나 간편하기는 이온 방출구에 손을 덮어보면 미약한 바람을 느낄 수 있으며 익숙해지면 이것으로 이온 방출 상황을 확인할 수 있다.

표 8 전압인가식 제전기

형 식	제전전극의 현상	부가기능	비고
표준형 제전기 송풍형 제전기 노즐형 제전기 에어건형 제전기 후란지형 제전기 방폭형 제전기 휴대형 제전기	봉상(막대기형) 각종 노즐상 노즐상 원형상 주로 봉상 각종	부로아 압축공기 안전장치 전지구동	일반용 주로 분체용 휴대가반용 파이프라인용 위험장소용 인체용

옴사 : 에렉트로닉스(79년 8월호)에서

또 최근 개발된 휴대형의 인체제전기도 있다. 이것은 종전의 사고방식과는 전혀 틀리는 것이며 인체에 붙여 자기의 제전을 하는 것이다. 도전성바닥이나 도전성의복, 도전성 구두, 더욱이 팔 묶음끈 등을 사용하지 않아도 인체의 제전이 되며 특히 늘 움직이는 사람의 제전이 된다. 반도체의 제조공정이나 전자기기 제조공장에서 사용되고 있으나, 부근에 접지단자를 찾기 어려운 현장, 예를 들어 전자기기의 현장 서비스맨이 소중히 사용하고 있다. 그밖에 안전면에서의 주의점으로서는 제전기를 설치하는 장소에 가연성(可燃性)가스나 증기등에 존재하면 제전기 자신이 이들 가연성 물질의 착화원이 되므로 이와 같은 경우에는 방폭형(防爆型) 제전기를 사용해야한다.

제 7 장 정전기의 규격, 기준과 기술정보

정전기 관련의 규격, 기준은 표9에 표시한거와 같이 국내 및 해외의 것이 있으며 재료, 용품, 기기 및 성능, 측정법, 표준시험법등에 걸쳐있다.

국 적	제 정 기 관	규격, 기준의 개요
일 본	통상산업성 공업기술원 표준부 및 각 성청의 JIS 주무부문	일본공업규격(JIS)
국 제	International Standardization Organization(ISO) International Electrotechnical Commission(IEC) Comite International Special des Perturbation Radioelectriques (CISPR)	재료, 제품등에 관한 정전기 TC-101로 정전기와 EMC관련 CISPR의 규격과도 정합 EMC 및 전자노이즈에 관한 규격
영 국	British Standards Institution (BS)	영국의 공업규격, 정전기안전에 관한 규격
독 일	Deutsches Institut fur Normung(DIN)	독일의 공업규격
미 국	American Petroleum Institute(API) National Fire Protection Association(NFPA) American Societ for Testing and Materials(ASTM) EOS / ESD Association	주로 용제, 액체관계의 규격 주로 폭발, 화재방지에 관한 규격 주로 재품에 관한 규격 반도체 및 EMC에 관한 규격

표 9 정전기의 규격, 기준

정전기에 관계한 대표적인 전문서적을 표10에 표시한다. 국내에 한정하지 않고 해외로 진출한 기술이 많다.

국 적	발 행 기 관	기술정보 등의 개요
일 본	정전기학회 노동성 산업안전 연구소 통상산업성 공업기술원 표준부 기타의 규격제정기관 자치성 소방청	「정전기 핸드북」 「정전기 안전지침」 각종의 공업규격 정전기 화재사고 통계
해 외	The Institute of Physics : Static Electrification Group EOS/ESD Association IEEE/Industry Application Society IEEE/Electromagnetic Compatibility Society Elsevier Science Publication	연구논문집 반도체 시스템에 관한 연구론문집 정전기 재, 장해 및 응용기술에 관한 연구론문집 전자시스템의 신뢰성 및 EMC에 관한 연구논문집 정전기전문의 논문집(J.Electrostatics)

표 10 정전기의 기술정보

부록  정전기의 용어

◆ 제전

제전이란, 물체가 대전하고 있는 정전기의 극성과 역극선의 이온에 의해 정전기를 전기적으로 중화시켜 물체에 대전되어있는 정전기의 량을 적게 하는 것을 말한다.

◆ 제전기

제전기란 공기를 전리(戰利)하여 제전에 필요한 이온을 만들어 대상물에 방사하므로 제전을 하는 기기를 말한다.

◆ 스터틱 마크

스터틱마크란 대전한 정전기가 방전함으로서 사진필름등을 감광(感光)하거나 혹은 프라스틱의 표면에 부착한 더러움이 방사상의 모양이 되는 도형(圖形)을 말한다.

◆ 접지

접지란 도체를 대지와 전기적(傳奇的)으로 접속해 도체의 전위를 대지와 거의 동전위(同電位)로 하는 것을 말한다. 절연체는 전하가 이동되지 않으므로 접지(接地)해도 의미가 없다.

◆ 대전방지제

대전방지제란 절연체의 전도율을 크게하기위해 사용되는 화합물(化合物)로서 금속, 카본등과 같은 도전율이 본래 큰 것이 아니며 화학적 방법에 의해 이온 혹은 전자 전도성을 크게한 전도율이 큰 화합물을 말하며, 절연체의 표면에 뿌려 대전을 방지할때에 사용한다.

◆ 대전열

대전열이란 물체를 상호접촉시켜 대전시키며 바로 대전되기 쉬운것부터 부에 대전하기 쉬운것까지를 일렬로 나란히 한 서열을 말한다. 보통, 발생량은 접촉하는 두 개의 물체가 대전열(帶電列)속에서 떨어져있을수록 크며 전하의 극성은 대전열의 위치에 의해 정해진다.

◆ 도체(導□)

정전기에서 말하는 도체란, 정전기를 누설시키는 것으로 어떠한 조건, 환경에 있어서도 도체율이 1×10-6 S/M이상의 물체를 말한다.

◆ 도전성재료

도전성 재료란 금속, 카본등 도전율이 큰물질 혹은 대전방지제를 절연물의 속에 균일하게 혼합함으로서 도전율을 크게 한 것을 말한다. 정전기의 대전을 방지하기위해 사용하지만 도전율을 크게 한 것을 말한다. 정전기의 대전을 방지하기위해서 사용하지만 질감(質感)을 자유롭게 선택하지 못하면 코스트(가격)가 비싸기 때문에 그다지 사용되고 있지 않다.

◆ 불도체

정전기에서 말하는 불도체란 정전기를 누설시키지 않는 것으로 어떠한 조건 환경에서도 도체율이 1×10-10 S/M이하인 물체를 말한다.

◆ 누설저항

누설저항이란 정전기가 발생 혹은 대전하는 물체와 대지(大地)간의 전저항(全抵抗)을 말하며 정전기가 대지에 빠져나가기 쉬운가 어떤가를 표시한다.

후기(後記)

옛날에는 나무집(木家)에 살고 솜옷을 입고 정전기도 그다지 걱정하지 않고 생활하였다. 그러나 최근에는 오히려 합성재료속에 몸담지 않으면 안되게 되었다. 대뜸 정전기와 가까이하는 괴로운 처지가 되었다. 때마침 IC에 대표되는 전자부품은 더욱 미세화, 더욱 고속화, 더욱 저전압화, 더욱 저전력화를 서둘러 점점 더 섬세해졌다. 또 세계적인 품질관리의 철저함이 진행되어 모든 업종에서 ISO9000이나 ISO14000을 취득하지 않으면 경쟁에서 탈락해 버린다. 이와 같은 사회의 큰 물결에 대해 여러 가지 악(惡)의 근원으로서 몰매를 당한 것이 이 정전기다. 그러나 두려워할일은 아니라고 생각한다. 정전기는 매우 이론적으로 장난치고 있으므로 우리들은 매우 이론적으로 대책을 세우면 된다. 차츰, 세상이 성숙해져서 모든 것이 고도화되어 왔으므로 지금까지는 하여간 무시하고 지났든 정전기도 정면으로 상대하지 않으면 안되게 되었다는 것이다. 최후에 이적은 책을 읽고 미미하지만 무엇인가 참고가 된다면 저자도 더할나위없는 기쁨입니다.

<참고문헌>

1. 정전기 핸드북	정전기학회편	(주)옴사발행

2. 에렉스 트로닉스	79년 8월호	(주)옴사발행

3. 정전기분쟁QQA	다하다야스유기감수	(주)메이고샤발행

4. 정전기 안전지침	노동성산업안전연구소발행