전기장치 및 배선에서의 발화
엔진의 전기장치는, 엔진을 시동시킬 때 사용되는 배터리와 기동모터 등 시동장치, 실린더내의 연료(혼합기)에 점화하는데에 필요한 점화용 전기장치, 배터리의 소모된 전기를 충전해 주는 충전장치 등으로 구성되어 있고 그 외에 이들을 접속해주는 컨넥터, 배선 등이 있어 이들로부터 기인하여 발화하고 있다.
특히 전기배선은 절연피복이 다른 물체와 부딪치고 마찰되어 부서지거나, 각부의 소켓(컨넥터)의 헐거움이나 이탈에 의한 스파크열, 또는 이들 배선의 반단선 부분의 주울열에 의해 배선피복과 누설가솔린에 착화한다.
자동차 전기회로에는 단락(쇼트)이나 과부하 등에 의하여 이상전류가 흐를 경우 배선이나 부품의 손상을 방지하기 위하여 계통별로 퓨즈를 삽입하고 있다. 퓨즈는 퓨즈박스에 정리하여 부착하고, 각 장치의 배선은 전원에서 이 퓨즈를 경유하여 연결된다. 사용되는 전선은 전류의 크기, 전압의 고저(高低)에 따라 전선의 굵기, 절연피복의 종류가 다르며, 이것들을 점검하기 쉽도록 각 계통마다에 색깔별로 구별되어 있다.
일반적인 전기회로는 반드시 전원에서부터 부하까지 왕복경로가 필요하기 때문에 이것을 두 가닥의 전선으로 연결함으로써 닫혀진 회로를 형성한다. 그러나 자동차의 경우는 일반적으로 전원에서 장치까지 하나의 선으로 배선되며, 각 장치는 엔진 및 차체의 금속부에 어스되는 경우가 있으므로 되돌아오는 배선을 생략하고 차체를 마이너스(-) 회로로 사용하는 단선식(부하의 한끝을 외부에 접지하는방식) 배선이 사용된다.
이 방식은 배선이 간단하며, 부착작업이 용이하고, 단가면에서도 유리하지만, 배선과 차체 금속과의 사이에 단락을 일으키기 쉽고, 장치의 어스가 불완전하여 도통(導通)불량이 발생되기 쉽다는 단점도 있다.
(가) 배터리
배터리는 엔진의 시동과 조명 등 필요에 따라 전기에너지를 사용하며 충전과 방전을 반복해 가면서 사용된다.
배터리로부터의 발화를 보면, 터미널 접속의 헐거움, 노출된 플러스 터미널에 본네트 금구와 배터리 클램프 금구가 접촉되어 스파크가 발생해 발화하는 경우가 있다.
완전 충전된 배터리의 각 전층은 약 2.1V의 전압을 발생한다. 따라서 전층이 3개 있으면 약6.3V, 6개 있으면 12.6V가 된다. 전층에는 증류수와 전해액을 보충하기 위한 액보충구가 있고, 플라스틱제의 통기공이 설치된 밸브로 뚜껑이 되어 있다. 또한 최근에는 전해액의 보충이 필요없는 밀폐형도 있다.
자동차화재나 교통사고 등으로 차량의 엔진부와 전기배선에 손상이 있는 상태에서 조사에 임하는 경우는, 배터리를 차량으로부터 떼내어 버리든가, 플러스 터미널측의 리드선을 해체하여 터미널에 상자종이 등을 말아 절연시켜 전류를 차단하는 등 2차 재해의 방지가 필요하다.
(나) 점화장치
가솔린 엔진에서는 실린더내에서 압축된 혼합기에 외부로부터 점화불꽃을 공급하여 폭발연소시킨다. 이를 위해 강력한 불꽃을 가장 좋은 타이밍에 각 실린더에 공급하여야 하는데, 점화장치에는 고압전기 점화방식이 이용되고 있다. 그것은 연소실에 플러그를 삽입하고 플러그에 2만V 정도의 고전압을 걸어 불꽃방전을 일으켜 그 불꽃에 의해 혼합기에 점화시킨다.
이와 같은 점화를 배터리 점화방식이라고 하고 배터리에서 이그니션 스위치를 경유하여 이그니션코일에 전류를 흘리고 그 코일에서 고전압을 발생시켜 디스트리뷰터를 통해 각 실린더의 플러그에 2차 전류를 분배하여 순서대로 점화시키는 것이다.
1) 이그네션 코일 : 점화플러그의 전극사이에서 불꽃을 튀겨주기에 필요한 고전압을 발생시키기 위한 것으로, 1차코일에는 300∼400V의 전압을 발생시키고 2차코일은 15,000∼20,000V의 고전압을 일으킨다.
2) 배전기 : 배전기는 플라스틱제의 캡과 로터로 구성되어 있고, 캡에는 이그니션 코일의 2차코일에 연결되는 센터 터미널과 플러그 코드로 연결되는 터미널이 있다. 이 캡안의 로타가 회전하면 로타는 센터 터미널로부터의 고전압을 각 플러그에 분배한다.
디스트리뷰터의 캡에는 내부에서 발생된 열과 산화의 촉진을 막기 위한 구멍이 뚫려 있는 것도 있어서 엔진부에 연료누설이 있다든가 하는 경우에는 그 구멍으로부터 증기가 유입되어 로타의 불꽃(스파크)으로 인해 인화하는 것도 있다.
3) 스파크 플러그 : 스파크 플러그는 실린더내에 압축된 혼합가스에 이그니션 코일로 유기시킨 고전압을 전극간에 불꽃을 튀겨서 점화 폭발시켜 엔진의 회전운동을 만들어내는 중요한 역할을 하는 부분이다.
일반적으로 스파크 플러그는 엔진 작동중에는 10,000V이상의 전압을 받아 2,000℃나 되는 고온과 40㎏/sec나 되는 고압의 가스에 노출되는 것이므로 내열성, 절연성이 좋은 것으로 되어 있다.
플러그에 관계되어 있는 발화의 위험성을 보면, 배전기로부터의 배선이 플러그 터미널에 완전히 고정되어 있지 않은 경우와 헐거워진(이완) 때에는 전기불꽃이 발생되고, 이와 같은 경우에 가솔린이나 오일 등의 누설이 있으면 인화한다.
또한, 실린더의 연소실내에 있는 플러그 선단에서 불꽃을 튀겨주는 전극간은, 연소가스로 오염되어 효과적인 불꽃이 나오지 않게 되면 미연가스가 배기관과 기화기측으로 흘러 들어가 2차적으로 발화의 위험에 노출되는 것도 있다.
(다) 충전장치
배터리의 전기용량에는 한도가 있어 엔진의 시동, 조명, 기타 전기내장품에 연속적으로 필요한 전력을 보낼 수 없다. 때문에 배터리로 충전하는 장치가 필요하다.
현재 자동차의 충전장치에는 직류발전기와 교류발전기 2종류가 있는데 직류발전기는 특정의 경우를 제외하고는 사용되지 않고 있다.
엔진회전수에 따라 발생되는 전력과 시동, 조명 등에 사용되는 전력이 상호작용하여, 전력부족시에는 배터리전력도 사용하고 여유전력이 있을때는 배터리에 충전시킨다. 이때 과충전의 방지와 항상 배터리를 풀충전상태로 하기 위해 레귤레이터로 콘트롤 하고 있다.
(라) 시동장치
차량의 시동방식은 전동모터에 의한 방식이 이용되고 있다. 전자석의 힘으로 피니언을 움직여 링기어를 돌려주는 방식이 가장 많이 이용되고 있다. 엔진의 실린더 블록에 고정되어 있어 이그니션스위치를 넣으면 모터의 피니언이 플라이휘일의 링기어에 물려 크랭크 샤프트를 회전시킨다. 일단 엔진이 시동되면 피니언은 링기어로부터 자동적으로 원래 위치로 되돌아 간다.
시동에 기인한 발화의 사례를 보면, 엔진시동이 빈번하게 이루어져 주행거리가 많은 차량의 기동전동기는, 마그네트스위치부분에 있는 메인스위치의 배터리쪽의 접점과 모터에의 접점이 마찰하여 접점의 마찰로 발생한 금속분이 케이스내에 부착되기도 하고, 접점간의 ON, OFF시에 발생한 전기적 불꽃에 의해 케이스 재질의 페놀수지 등에 트래킹현상을 촉진시켜 발화로 이행되는 경우가 있다.
또한 기동전동기 내부에 금속편 등의 이물질이 혼입 되어 레버의 원위치가 나빠져 링기어에 물린 채로 장시간 회전하여 마찰열에 의한 발화와 배터리로부터의 접속배선의 결선불량부분에 빗물과 먼지 티끌 등이 부착되어 발화되고 있다.
|
