전자기학›8장 전자파

방전 현상

Electrical Discharge

절연이 깨지는 순간
⚡ 방전이란?
①기체(절연체)에 충분히 강한 전계를 걸면 → 전자 가속 → 충돌 이온화
②연쇄적 이온화(전자사태) → 기체가 도체로 변함 = 절연 파괴 = 방전!
③번개, 네온사인, 아크용접, 차단기 소호 — 모두 방전 현상입니다
파센 법칙

파센 곡선 — Vb=f(pd) U자형, 최소점에서 방전 가장 쉬움

파센 법칙
Vb = f(pd) — 파괴전압은 pd(기압×거리)의 함수
U자형 곡선 — 최소점(Vmin)이 존재
🔑 파센 곡선 해석
①pd가 작은 쪽(진공): 충돌 빈도 낮음 → 이온화 어려움 → Vb↑
②pd가 큰 쪽(고압): 전자 평균자유행정 짧음 → 에너지 부족 → Vb↑
③최소점: 충돌 빈도와 에너지가 최적 균형 → 가장 쉽게 방전
방전의 종류

방전 종류별 시각화 — 코로나·글로우·아크·불꽃

절연 파괴와 응용
💡 방전 종류별 특성
①코로나: 불균일 전계(뾰족한 부분)에서 국부 방전 → 송전선 손실 원인
②글로우: 저압(수torr) 균일 발광 → 네온사인, 형광등, 플라즈마 처리
③아크: 고온(수천°K) 저전압 대전류 → 용접, 차단기 소호 대상
④불꽃(스파크): 순간적 완전 파괴 → 번개, 점화플러그
기체 절연 내력 (공기)
Eb ≈ 3 MV/m = 30 kV/cm (표준상태 균일전계)
절연 파괴 전계 강도 — 습도, 온도, 기압에 영향받음
🛡️ 절연 강화 방법
①SF₆ 가스: 공기의 약 2.5배 절연 내력 → GIS(가스절연개폐장치)
②고진공: pd가 극히 작아 Vb↑ → 진공차단기
③고기압: 평균자유행정↓ → 절연 내력↑
시험 핵심 정리
🎯 시험 포인트
①파센 법칙: Vb = f(pd) — 파괴전압은 pd의 함수 (U자형 곡선)
②코로나: 불균일전계, 국부방전 → 송전선 손실, 소음, 방해전파
③아크: 고온, 대전류, 저전압 → 차단기 소호가 핵심 과제
④공기 절연 내력: Eb ≈ 30 kV/cm (표준상태)
⑤SF₆: 공기 대비 약 2.5배 절연 내력 → GIS에 사용
📝 대표 기출문제
①[파센] 파괴전압이 기압×거리(pd)의 함수인 법칙의 이름은? → 파센 법칙
②[절연내력] 공기의 절연 내력은 약 얼마인가? → 약 30kV/cm (표준상태)
③[SF₆] GIS에 SF₆ 가스를 사용하는 이유 → 공기 대비 약 2.5배 높은 절연 내력