표면 전위계를 사용하는 경우의 주의점

정전기의 측정

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정전기 대책을 강구하기 위해서는 우선 정전기의 유무를 판별할 필요가 있습니다.

정전기를 '찾아내기'가 시작이 되는 셈입니다.

하지만 귀찮게도 정전기 자체는 눈에 보이지 않습니다.

시트가 붙어 있거나 먼지가 붙어 있거나, 눈에 보이는 문제가 있는 장소가 있으면 거기에 정전기가 있다고 생각할 수 있습니다.

또한 전용 측정기를 이용하면 눈에 보이는 문제가 발생하지 않은 곳의 정전기도 찾을 수 있습니다.

측정기를 사용하면 조사를 하고 싶은 장소의 정전기의 양을 알 수 있습니다.

먼저 측정기에 대해 소개하겠습니다.

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정전기 측정기란?

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정전기를 조사하기 위해서는 정전기 측정기라고 하는 전용 측정기를 사용합니다.

정전기 측정기는 측정하고 싶은 것을 향하기만 하면 정전기의 양을 쉽게 측정할 수 있습니다.

 

측정기의 종류

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정전기를 측정하는 기기는 정식으로 '표면전위계' 또는 '정전위측정기'라고 부릅니다.

예를 들면 기판의 정전기를 측정하고 있습니다.

기판에 측정기를 돌리기만 하면 정전기의 양을 측정할 수 있습니다.

제조현장에서의 정전기 측정에서는 제조라인의 여러 장소를 측정하고 싶은 경우나 특정 장소를 계속적으로 측정하고 기록하고 싶은 경우 등 다양한 요구가 있습니다.

정전기 측정기에도 각각의 용도에 따른 다양한 타입이 있으므로 목적이나 조건에 따른 측정기를 선정하는 것이 중요합니다.

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정전기의 크기·단위

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정전기의 크기를 재는 '자'는 뭘까요?그것은 "전압"입니다.

정전기의 대소는 전압의 대소로 표시됩니다.

정전기 측정기를 사용한 것을 측정했다고 합시다.

제품 A는 100V였습니다.제품 B는 500V였습니다.

이 경우, 전압이 높은 제품 B 쪽이 정전기의 양이 많고, 많이 대전되어 있다는 것입니다.

전압이 크면 대전은 크고 전압이 작으면 대전은 작다고 판단할 수 있습니다.

측정기에는 이렇게 전압이 표시되고 정전기의 크기를 알 수 있습니다.

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표면 전위계를 사용하는 경우의 주의점

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사용 요령과 측정 환경에 관한 주의점 두 가지가 있습니다.

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1. 측정상의 주의점 초기 조정시와 측정 시에 측정 거리나 피측정 대상의 크기가 다른 경우 올바른 측정치를 얻을 수 없습니다.

• 거리의존성

피측정 대상까지의 거리에 따라 측정기에 도달하는 전기력선의 갯수가 달라집니다.

따라서 거리가 조정 시의 기준 거리보다 멀어지면 측정치는 작고 가까우면 커집니다.

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• 피측정 대상의 크기 의존성

피측정대상이 무한히 큰 것으로 환산하고 있는 측정기가 많습니다.

측정센서의 검출범위보다 충분히 피측정대상물이 크면 올바른 측정치를 나타내는데 작으면 측정치는 작은 값을 나타냅니다.

 

 

전압 피드백형 표면 전위계

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표면 전위계는 전위가 아닌 전계 강도를 검출하고 있기 때문에 거리의존성이 있습니다.

전압피드백형 표면전위계에서는 표면전위계와 동일한 표면전위센서에 전위를 부여하여 센서 출력이 제로, 즉 표면전위센서가 검출하는 전계강도가 0이 되도록 고전압 전원의 출력전압을 조절합니다.

표면전위센서가 검출하는 전계강도가 0이 될 때는 피측정대상 전압과 센서의 전압이 일치할 때입니다.

즉 고전압 전원의 출력 전압이 피측정 대상 전압입니다.

그림5에 전압피드백형 표면전위계의 구성 예를 나타냅니다.

 

2. 측정환경에 관한 주의점

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표면전위 측정에서 주의해야 할 것은 금속판에 부착된 필름이나 필름을 사이에 둔 금속판을 측정하는 경우입니다.이 경우 대전하고 있어도 전위는 0V에 가까운 값을 나타냅니다.

금속판은 대전되어 있지만 접지한 금속 측에 유도 전하가 나타나고 외부에서는 이에 상쇄되어 대전되지 않은

것으로 보입니다.

따라서 피측정 대상이 접지된 금속에 붙어 있는 경우는 주의가 필요합니다.

전압피드백형 표면전위계는 거리의존성이 작다는 장점이 있지만 측정할 수 있는 전압범위는 고전압전원이 출력할 수 있는 전압범위로 제한됩니다.

그러나 고전압 전원의 출력전압을 제어하여 그 출력전압과 표면전위계의 출력값에서 피측정대상의 표면전위를 측정하는 것도 있습니다.

이 타입으로 측정할 수 있는 전압범위는 고전압 전원의 출력전압범위로 제한되지 않고 더 넓은 전압범위를 측정할 수 있습니다.

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기타 측정 방법

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정전기 측정방법은 앞서 소개한 표면전위측정기를 사용한 방법 이외에도 아래의 세 가지 방법이 있습니다.

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1. 박검전기

2. 쿨롱 미터 (전류적분법)

3. 패러데이 케이지법

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1. 박검전기

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대전물에 가까이 대고 대전하고 있는지 여부를 확인할 수 있습니다.

그림 1에 박 검전기의 개요를 제시하였습니다.

상부에 금속 전극이 있고 이에 연결된 금속봉이 유리병 내부에 들어가 있습니다.

그리고 금속봉 끝부분에는 금속박이 박혀있습니다.

금속전극에 대전물을 가까이 대면 정전유도에 의해 전극에는 대전물과 역전성 전하가 유도됩니다.

금속박 측에는 대전물과 같은 극성의 전하가 나타납니다.

박끼리의 전하는 같은 극성이므로 전하끼리 작용하는 힘(쿨롱력)으로 반발하여 박이 퍼집니다.

대전물의 대전(が強い)이 강할수록 박(。)대전물을 멀리하면 전하의 유도는 없어지므로 박은 닫습니다.

전원이 불필요하므로 간편하게 사용할 수 있습니다.

그러나, 중력 전용의 영향을 받는다,

대전의 극성이 검전기 단체에서는 알 수 없다,

대전의 세기를 수치화할 수 없다, 라고 하는 이유로 생산 현장에서는 별로 사용되지 않습니다.

 

3. 패러데이 케이지법

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쿨롱 미터와 마찬가지로 대전된 전하량을 측정합니다.

측정 시에 전하를 잃지 않고 전하량을 측정할 수 있습니다.

패러데이 케이지법은 이름 그대로 패러데이 케이지라고 불리는 용기를 사용하여 전하량을 측정하는 방법입니다.

그림 3에 패러데이 케이지법의 원리도를 나타냅니다.

완전히 절연된 내측 전극과 접지된 외측 전극이 있습니다.

내측 전극 내부에 대전물을 넣으면 대전물의 대전 크기에 따라 내측 전극으로 전하가 유도됩니다.

외측 전극은 접지되어 있습니다.

내측 전극과 외측 전극의 전위차 Vm를 측정함으로써 대전물의 전하량이 요구됩니다.

패러데이 케이지법은 대전된 전하를 정확하게 측정할 수 있지만, 케이지 안에 들어가는 것 밖에 측정할 수

없습니다.

따라서 제조현장에서는 간편하게 측정할 수 있는 표면전위계를 이용하는 경우가 많습니다.

 

 

 

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