내인성 안전

Intrinsic safety
공정의 위험을 최소화하는 보다 일반적인 산업 기법은 고유 안전을 참조하십시오.

내인성 안전(IS)은 발화에 이용 가능한 에너지, 전기, 열을 제한함으로써 위험 구역에서 전기 장비의 안전한 작동을 위한 보호 기법이다. 저전류 및 전압으로 작동할 수 있는 신호 및 제어 회로에서는 내장형 안전 접근법이 회로를 단순화하고 다른 보호 방법보다 설치 비용을 절감한다. 가연성 가스나 먼지가 위험한 농도의 지역들은 석유화학 정유공장이나 광산 같은 응용분야에서 발견된다. 규율으로서 계측에 내재된 안전성의 응용이다. 전기 모터나 조명 같은 고출력 회로는 보호를 위해 본질적인 안전 방법을 사용할 수 없다.

작동 및 설계 원리

정상적인 사용에서, 전기 장비는 스위치, 모터 브러시, 커넥터, 그리고 다른 장소들에서 작은 전기 호(내부 스파크)를 만들어 내는 경우가 많다. 소형 전기 장비도 열을 발생시키므로 어떤 상황에서는 발화원이 될 수 있다.

폭발 위험이 있는 지역에서 장비를 안전하게 사용할 수 있도록 하는 방법은 여러 가지가 있다. 고유 안전성(ATEX 및 IECEx 폭발 분류에서 "i"로 표시됨)은 전기 장비에 사용할 수 있는 몇 가지 방법 중 하나이다. Others include explosion proof (NEC 500) or flameproof enclosures ("d" in IEC, ATEX and NEC 505), increased safety ("e"), encapsulation ("m"), enclosed-break device ("nC"), sealed device ("nC"), hermetically-sealed device ("nC"), restricted-breathing enclosure ("nR"), oil immersion ("o"), protection of optical radiation ("op"), venting ("p"), powder 또는 모래 주입("q"), 특수 보호("s") 및 인클로저에 의한 분진 점화 보호("t") 핸드헬드 전자제품의 경우, 기능적 장치를 폭발적으로 보호할 수 있는 유일한 현실적인 방법이 내재적 안전이다. "내부 안전"이라고 불리는 장치는 기기가 열화되거나 손상되었더라도 폭발 대기에 발화하기에 충분한 열이나 스파크를 발생시킬 수 없도록 설계되었다.

본질적으로 안전한 전자 장치를 설계할 때 고려해야 할 몇 가지 사항이 있다: 내부 스파크 감소 또는 제거, 구성 요소 온도 제어, 분진이 회로 단락을 유발할 수 있는 구성 요소 간격 제거. 구성 요소 내의 스파크 전위 제거는 주어진 회로와 시스템 전체에서 사용 가능한 에너지를 제한함으로써 이루어진다. 반도체 소자의 내부 단락과 같은 특정 고장 조건에서는 정상적인 사용에서도 부품의 온도가 일부 폭발성 가스를 발화할 수 있는 수준까지 상승할 수 있기 때문에 온도가 문제가 된다. 저항기와 퓨즈에 의한 전류 제한과 같은 안전장치를 사용하여 어떠한 상황에서도 구성품이 가연성 대기의 자동점화를 유발할 수 있는 온도에 도달할 수 없도록 해야 한다. 오늘날 사용되는 고도로 컴팩트한 전자장치에서 PCB는 먼지나 기타 입자 물질이 회로에 작용하는 경우 구성품 사이의 호가 발생할 가능성이 있는 구성품 간격을 가지고 있기 때문에 구성품 간격, 앉은 자세 및 격리가 설계에 중요해진다.

내인성 안전의 기본 개념은 위험 대기(폭발성 가스 또는 먼지)의 발화가 발생하지 않도록 시스템 내 가용 전기 및 열 에너지를 제한하는 것이다. 이는 낮은 전압과 전류만이 위험 영역으로 유입되고 유의한 에너지 저장이 불가능함을 보장함으로써 달성된다.

가장 일반적인 보호 방법 중 하나는 직렬 저항을 사용하여 전류를 제한하고(항상 개방되지 않는 저항기 유형을 사용), 다중 제너 다이오드로 전압을 제한하는 것이다. 제너 장벽에서는 위험한 유입 전위가 접지되며, 갈바닉 격리 장벽과 함께 두 회로 사이에 절연층을 삽입하여 안전 영역 회로와 위험 영역 회로 사이에 직접 연결되지 않는다. 내인성 안전 설계에 대한 인증 표준(주로 IEC 60079-11 그러나 2015년 이후 IEC TS 60079-39도)은 일반적으로 장벽이 제한 부품에 특정한 손상으로 승인된 수준의 전압 및 전류를 초과하지 않도록 요구한다.

위험 구역에서 사용하기 위한 장비나 계측기는 낮은 전압과 전류로 작동하도록 설계될 것이며, 스파크에서 방전될 수 있는 큰 캐패시터나 인덕터 없이 설계될 것이다. 계측기는 승인된 배선 방법을 사용하여 안전 장벽을 포함하는 비위험 구역의 제어판에 다시 연결된다. 안전장벽은 정상 작동 시 그리고 기기 보호 수준 EPL에 따른 결함의 적용으로 계기 회로와 다른 전원 사이에 우발적인 접촉이 발생하는 경우에도 승인된 전압과 전류가 위험 구역으로 유입되지 않도록 보장한다.

예를 들어, 해상 운송 작업 중, 해상 터미널과 유조선 또는 바지선 사이에 가연성 제품이 이송되는 경우, 유출 등 예기치 못한 이유로 이송을 중단해야 할 경우에 대비하여 양방향 무선 통신을 지속적으로 유지할 필요가 있다. 미국 해안경비대는 양방향 무전기가 본질적으로 안전한 것으로 인증되어야 한다고 요구한다.

또 다른 예는 정유소와 같은 폭발성 대기에서 사용되는 본질적으로 안전하거나 폭발성이 없는 휴대폰이다. 본질적으로 안전한 휴대전화는 UL, ATEX 지침 또는 IECEx 인증을 획득하기 위해서는 특별한 배터리 설계 기준을 충족해야 한다.

적절하게 설계된 배터리 작동형, 자급식 장치만이 본질적으로 안전할 수 있다. 다른 필드 장치와 배선은 적절하게 설계된 IS 시스템에 사용되었을 때만 본질적으로 안전하다. 이러한 시스템은 IEC 60079-25 표준에 따라 설계 및 문서화되어야 하며, IEC 60079-14에 따라 설치되고 IEC 60079-17에 따라 검사 및 유지 관리되어야 한다.

인증기관

주요 기사: 위험 구역의 전기 장비 § 라벨링

내인성 보호 표준은 주로 IEC에 의해 개발된다.국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission)와 다른 기관들 또한 고유의 안전성에 대한 표준을 개발한다. 기관은 정부에 의해 운영되거나 안전 표준에 관심이 있는 보험 회사, 제조업체 및 산업계의 회원으로 구성될 수 있다. 인증 기관은 제조자가 해당 장비가 관련 제품 안전 표준에 따라 설계되었음을 식별하기 위해 라벨이나 표시를 부착할 수 있도록 한다. 북미에서 그러한 기관의 예로는 라디오를 인증하는 공장상호연구회(Factory Mutual Research Corporation), 휴대폰을 인증하는 보험회사(UL), 캐나다에서는 캐나다 표준협회가 있다.[1] EU에서 본질적 안전 인증 표준은 CENELEC 표준 EN 60079-11이며 ATEX 지침에 따라 인증되어야 하는 반면, 세계 다른 국가에서는 IEC 표준이 준수된다. 세계 무역을 촉진하기 위해, 한 국가에서 제조된 본질적으로 안전한 장비가 결국 중복되고 값비싼 시험과 문서화 없이 다른 국가에서 사용하도록 승인될 수 있도록 전 세계의 표준 기관은 조화 활동을 수행한다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Intrinsic Safety Approvals for Radio Communications Equipment". Intrinsic Safety (IS) Approvals. American Communication Systems, Inc. Retrieved 25 Sep 2012.

추가 읽기