위험한 환경에서 사용되는 전기모터의 선택은 매우 신중해야 할 문제이다. 사고 발생 시 생산 중단은 물론 대규모 인명피해까지 발생할 수 있기 때문이다.
일례로 가연성 물질을 포함하는 환경에서 전기모터가 작동될 경우, 심각한 위협을 초래할 수 있다. 전기 아크나 스파크는 물론 모터 표면의 높은 온도가 위험 물질을 발화시켜 폭발로 연결될 수 있기 때문이다. 이 경우 생산 중단은 아주 경미한 피해이며, 심각한 부상자, 심지어 사망사고로까지 이어질 수 있다. 따라서 주어진 환경에서 안심하고 사용할 수 있는 적합한 모터를 선택해야 한다. 이를 위해서는 문제의 위험 물질이 갖는 자연발화온도(AIT)를 비롯하여 Class, Division, Group 등 애플리케이션에 대한 주요 위험 정보를 알아야 한다.
위험 환경에 대한 분류
북미 지역에서는 위험한 등급 분류가 NECNational Electrical Code, CECCanadian Electrical Code 등에 의해 정의된다. 또 이들 코드는 이러한 환경에서 작동하도록 허용된 모터의 설계와 라벨링에 대한 요구 사항을 규정하고 있다. NEC와 CEC는 존재하는 물질 유형에 따라 세 가지로 위험 등급(Class)을 정의하고 있다.
ClassⅠ은 인화성 가스 또는 증기가 포함되어 폭발이나 발화의 위험이 있는 환경으로, 기체 탄화수소로 인한 폭발 위험이 있는 석유 처리 시설이 Class Ⅰ위험 지역이다. ClassⅡ는 전기전도성이거나 공기와 혼합되어 폭발할 수있는 분진이 있는 지역이다. 예를 들어 밀가루는 위험하지 않은 것처럼 여겨질 수 있지만, 밀가루가 높은 농도로 공기 중에 분포될 경우, 이 혼합물은 폭발 가능성이 높다. 마찬가지로 전기 전도성을 지닌 알루미늄과 마그네슘 분진의 경우에도 공기 중에서 폭발할 가능성이 존재한다. ClassⅢ는 쉽게 점화될 수 있는 물질들이 많은 환경이다. 섬유 공장은 ClassⅢ의 전형적인 형태로 섬유 분진이 고온 발생 기기 주변에 쌓여 화재로 연결될 수 있다.
Class가 존재하는 물질 유형에 따라 위험 지역을 분류한 것이라면, 조건에 따라 분류(Division)할 수도 있다. Division1은 정상적인 작동 조건에서 폭발성 또는 인화성 물질이 있는 장소로, 정기적인 작동 및 예정된 유지 관리 중에 폭발성 물질이 일상적으로 대기에 노출되는 환경을 의미한다. 이와 달리 Division2 지역은 유해 물질을 격납고와 같은 곳에서 보관하여 비정상적인 조건에서만 위험 가스가 누출되는 환경을 의미한다.
Class는 다시 점화 후 위험물의 움직임에 따라, Group으로 분류되는데, Group A/B/C/D는 ClassⅠ 영역에, Group E/F/G는 ClassⅡ 영역에 적용된다. 예를 들어 Group A는 무색 탄화수소 가스인 아세틸렌만을 포함하며, Group D는 암모니아와 프로판과 같은 물질을 함유한다. 아세틸렌과 암모니아/프로판 모두가 위험 물질이지만, 아세틸렌이 점화될 때 더 격렬한 폭발을 일으킨다.
위험 환경에서의 모터 선택을 위해 반드시 알아야 할 네 번째 요소는 AIT이다. AIT는 스파크, 화염 또는 다른 점화원이 없더라도 화학 물질이 자발적으로 발화하기에 충분한 에너지가 있는 최소 온도(점화점)을 말한다. 이론적으로 유해 물질의 AIT는 표준 시험 절차를 통해 결정된다. 그러나 AIT는 산소 농도, 압력 등 여러 요소의 영향을 크게 받기 때문에 실제 AIT는 발표된 값과 크게 다를 수 있다. 따라서 AIT의 문헌 값은 전기 모터의 안전한 작동을 위한 결정적인 매개 변수가 아닌 참조 가이드로 간주되어야 한다.
그런데 변수가 많은 환경에서 유해 가스 혼합물의 AIT는 쉽게 결정될 수 없다. 따라서 모든 성분 가스 중 가장 낮은 AIT에 기준하는 것이 일반적인 해법이지만, 이 접근법은 지나치게 보수적인 경향이 있다.(다양한 Class I 및 Class II 유해 물질의 AIT는 <표 1> 참조)
