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본질 안전 계측: 회로 설계 원리 및 IEC 60079 표준 설명

2025-08-25

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본질 안전 계측: 회로 설계 원리 및 IEC 60079 표준 설명

가연성 가스, 증기 또는 먼지가 존재할 수 있는 위험한 산업 환경에서 전기 안전은 선택 사항이 아닙니다. 그것은 설계된 것입니다. 가장 신뢰할 수 있는 접근 방식 중 하나는 본질 안전(IS)이며, 이는 고장 조건에서도 전기 회로가 폭발성 분위기에 점화될 수 없도록 보장하는 설계 철학입니다.

이 블로그는 본질 안전 계측기의 핵심 회로 설계 원리를 풀고, 해당 인증을 관리하는 IEC 60079 표준의 베일을 벗깁니다.

본질 안전이란 무엇인가?

본질 안전은 회로에서 사용할 수 있는 에너지(전기 및 열 모두)를 주변 분위기의 점화 임계값 아래로 제한하는 보호 기술입니다. 방폭 인클로저와 달리 IS는 소스에서 점화 방지에 초점을 맞춰 센서, 송신기 및 휴대용 계측기와 같은 저전력 장치에 이상적입니다.

IS 계측기의 회로 설계 원리

본질 안전 회로를 설계하려면 에너지, 내고장성 및 구성 요소 동작을 세심하게 제어해야 합니다. 주요 원칙은 다음과 같습니다.

1. 에너지 제한

  • 전압 및 전류는 안전 수준(일반적으로 <30V 및 <100mA)으로 제한됩니다.
  • 인덕터 및 커패시터에 저장된 에너지는 스파크 방전을 방지하기 위해 최소화해야 합니다.

2. 제너 장벽 및 갈바닉 절연

  • 제너 장벽은 전압을 고정하고 과도한 에너지를 접지로 전환합니다.
  • 갈바닉 절연기는 변압기 또는 옵토커플러를 사용하여 안전 구역과 위험 구역을 분리합니다.

3. 전류 제한 저항

  • 직렬 저항은 고장 전류를 제한하고 에너지를 안전하게 소산시킵니다.

4. 구성 요소 선택

  • 예측 가능한 고장 모드가 있는 인증된 구성 요소만 사용됩니다.
  • 커패시터와 인덕터는 점화 에너지를 초과하지 않도록 신중하게 크기를 조정합니다.

5. 중복성 및 고장 분석

  • 회로는 단일 또는 이중 고장 조건에서도 안전하게 유지되도록 설계되었습니다.
  • FMEDA(고장 모드, 영향 및 진단 분석)는 종종 안전성을 검증하는 데 사용됩니다.

IEC 60079: 관리 표준

IEC 60079 시리즈는 폭발성 분위기에서 사용되는 장비에 대한 국제 벤치마크입니다. 특히:

IEC 60079-11: 본질 안전 “i”

  • IS 장비 및 시스템에 대한 요구 사항을 정의합니다.
  • 최대 허용 에너지, 내고장성 및 테스트 절차를 지정합니다.

IEC 60079-25: IS 시스템 설계

  • IS 장치 및 관련 장치의 상호 연결을 다룹니다.
  • 개별 구성 요소뿐만 아니라 시스템 전체의 규정 준수를 보장합니다.

인증 및 마킹

  • 인증된 IS 장치는 Ex ia IIC T4와 같은 마킹을 표시하며, 이는 다음을 나타냅니다.
  • 보호 유형: “ia” (이중 고장 내성)
  • 가스 그룹: IIC (수소, 아세틸렌)
  • 온도 등급: T4 (최대 표면 온도 ≤135°C)

수출 및 규정 준수를 위해 중요한 이유

계측기 제조업체 및 수출업체(특히 석유 및 가스, 화학 및 세라믹과 같은 분야)의 경우, IEC 60079 규정 준수는 글로벌 시장 접근에 필수적입니다. 본질 안전 설계는 규제 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 무거운 방폭 인클로저를 제거하여 설치 비용을 절감합니다.

우아함으로서의 안전

도교적 설계 정신으로, 본질 안전은 더 적게 하여 더 많이 달성하는 것—과도한 에너지를 제거하고, 회로를 단순화하며, 억제를 맹목적인 힘보다 신뢰하는 것입니다. 그것은 우아함이 엔지니어링과 만나는 조용한 형태의 보호입니다.

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