본질안전 방폭구조 (Intrinsic safety)
한 줄 정의: 정상·고장 상태에서도 회로의 전기·열 에너지를 점화에 필요한 수준 아래로 묶어 폭발을 막는 방폭구조입니다.
쉽게 풀면
가연성 가스가 있는 곳에서 전기기기의 작은 불꽃이나 뜨거운 표면은 폭발을 일으킬 수 있습니다. 본질안전 방폭구조는 처음부터 회로에 흐르는 에너지를 아주 작게 제한해서, 불꽃이 튀어도 가스에 불이 붙지 않게 만드는 방식입니다. 튼튼한 외함으로 폭발을 가두는 방식과는 발상이 반대입니다.
왜 중요한가
화학공장, 가스시설, 광산의 계측·통신 기기에 널리 쓰여 폭발위험장소 설계에서 반드시 비교되는 방식입니다. 가장 위험한 장소(Zone 0)에도 쓸 수 있는 몇 안 되는 방식이라는 점이 중요합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"Zone 0에 설치되는 레벨 센서는 제너 배리어를 거친 Ex ia 회로로 구성하였다."
본질안전 등급과 배리어 사용을 보여 주는 설계 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
IEC 60079-11에 규정되며, 보호 수준에 따라 ia, ib, ic로 나뉩니다. ia는 고장 두 개가 겹쳐도 안전해야 해 Zone 0에 쓸 수 있고, ib는 고장 하나까지 고려합니다. 위험장소 밖의 전원과 위험장소 안의 기기 사이에는 제너 배리어나 절연형 배리어를 두어 전압·전류를 제한합니다. 설계 시 케이블의 정전용량·인덕턴스까지 포함해 에너지가 가스의 최소점화에너지보다 충분히 작은지 검토합니다.
주의할 점
방폭구조의 한 종류이며, 내압방폭(Ex d)이 내부 폭발을 외함으로 견뎌 외부로 전파되지 않게 하는 것과 달리 점화 자체를 막습니다. 에너지가 작은 계측·신호 회로에만 적용할 수 있고 모터 같은 대전력 기기에는 쓸 수 없습니다.