테슬라 주의사항 (펌)
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(221.♡.22.163),
작성일 12-12-01 14:35,
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니콜라 테슬라.
허치슨효과와 관련해 니콜라 테슬라의 테슬라 코일에 대해 다시한번 보기로 하자.
테슬라코일이란, 일반 코일('=.트랜스 포머) 와 비슷하지만,
철심을 제외하고, 비금속 자재에 1차, 2차 코일을 감은것을 말한다.
테슬라 코일의 특징이라면, 많이들 보았을 "코로나 방전"
미갤에도 올라왔던 사진인데, 같은 원리라 보면 되겠다.
테슬라에 관한 글이나, 테슬라 코일에 대한 개념글이야 워낙 많으니
각설하고, 테슬라 코일의 회로도 나간다.
- 회로도.
1) 0.3mm 에나멜코일
2) 1~3mm 에나멜 코일
3) 지름 5~10cm 원통 아크릴(PVC도 무방)
3) 아크릴 또는 나무등 절연재료 약간
4) 고압용 도선 및 악어클립
5) 7000~15000V 고압트랜스포머(네온사인 트랜스포머)
8) 고압콘덴서(자작 가능. 또는 실험용 440pf, 내압30kV 콘덴서 20~30EA)
9) 스파크갭(여러 가지 형태로 제작가능)
10) 그외 정확한 계측을 위한 오실로스코프, LRC미터등이 필요하지만 고가이므로 꼭 처음부터 준비할 필요는 없다.
1---고압트랜스포머로 들어간 230V, 60Hz 의 교류전기는 고압축전기에 충전되게 되고 이 전압이 스파크갭의 절연파괴 전압에 이르렀을 때 스파크 갭에서는 공기가 이온화되어 전기통로를 형성하므로써 1차회로부(스파크갭과 콘덴서, 1차코일을 형성하는 회로)에 전류가 흐르게 되고 이 순간 콘덴서와 1차코일 사이에는 공진주파수로 전류의 왕복운동이 발생하게 됩니다. 이 공진주파수는 대개 100~300kHZ의 진동수를 갖습니다. 이 공진은 마치 그네가 흔들 리는 것과 유사한데, 발생되는 원리는 콘덴서의 한 면에서 방출된 전자는 전압이 제로가 될 때까지 방전이 되고 코일의 전기적 관성에 의해 콘덴서의 다른 한 면이 반대 극성으로 충전이 된다. 반대로 충전된 콘덴서는 다시 방전을 시작하고 콘덴서는 다시 반대로 충전되고...를 반복하는데 영원히 이렇게 반복을 하는 것이 아니라 그 진폭이 점점 줄어들어 소멸된다. 이것이 스파크갭에서 한번의 스파크가 발생되는 사이에 일어나는 현상이다.
두 번째의 스파크가 발생되면서 다시 공진이 시작되고 같은 순환이 반복된다.
2---1차코일의 전류는 근접해있는 2차코일(2차회로부;2차코일+
토로이드)에 유도전류를 발생시키고 여기서 발생된 유도전류는 수십만~수백만 볼트가 된다. 토로이드라 불리우는 2차전극에서 번개가 발생되는 것은 토로이드와 접지 사이의 공간이 사실상 콘덴서의 역할을 하기 때문이다.
3---1차코일과 2차코일은 역시 공진주파수로 공진을 하는데,
1차코일의 전압이 감소되어 최저치가 될 때 2차코일에 유도되는 전압은 최대치로 상승하게 되고, 다시 2차코일의 전압이 감소되면서 역으로 1차코일에 유도전압이 발생하여 1차코일의 전압은 상승하게된다.
[ J.S.Park 이란 사람이 제작한 테슬라 코일 ]
- 주의사항
TESLA COILS SAFETY INFORMATION
이 문건은 테슬라코일과 관련하여 초보자나 아마추어가 그 위험을 쉽게 이해하도록하기위해
제공되었습니다.
이 글을 쓴 사람은 비전문가입니다. 여기에 기술된 안전에 관한 정보는 이 점을 명확히 하고 이해되어야 합니다.
이 정보의 제공자는 테슬라코일의 제작과 사용, 기타 다른 고압장치의사용과 관련하여 발생될 수 있는 인체의 손상이나 부상, 또는 재산의 파손에 대해 일체의 책임이 없음을 밝힙니다.
이 문건은 정보제공의 목적만을 가지고 있고, 완벽하거나 정확하지 않을수도 있습니다.
테슬라코일의 제작과 사용에 있어 이 문건에 나와있지 않는 다른 잠재적 위험도 있을수 있습니다.
테슬라코일은 기본적으로 매우 위험한 장치이며 이러한 위험성에 대해 충분히 자각하고 이해한 사람에 의해서 제작되고 동작되어져야 합니다.
테슬라코일은 고전압이며, 사망 또는 부상의 위험을 가지고 있다. 다음의 일반적인 안전수칙이 요구된다.
-전원이 연결되어있는 상태에서 테슬라코일을 고치거나 조절하지 말라.
-고압커패시터는 전원이 차단된 이후에도 오랫동안 전압을 유지 할 수 있다. 일차 회로를 조정하기전에 항상 커패시터가 완전방전이 되었는지 확인하라.
-변압기,모터,컨트롤패널,그리고 기타 장비들의 금속케이스가 적절히 접지되었는가를 확인 하라.
-코로나 방전이 당신을 치지않을만큼 충분히 멀리 떨어져 있어라. 2차방전으로부터 타격을 받을 수 있는 금속성의 물체에 접촉하지 말라.
-저전압 일차회로는 극도로 위험하다. 이 전압은 특별히 사람에게 치명적이다. 이 회로선들 이 잘 절연되어 있는지 확인하고 교류전원에 접촉되지 않도록 하라.
-인가되지 않은 사용을 방지하기위해 저전압회로에 안전키를 장치하라.
-컨트롤패널에 과도한 전류가 흐르지 않도록 적절한 휴즈와 써킷브레이커를 사용하라.
-과도전류방지를 위해 집안의 회로를 사용하지말라!
-절대 물이 고여있거나, 감전위험이 있는 장소에서 테슬라코일을 작동시키지 말라.
-애완견이나 아이들이 있는곳에서 테슬라코일을 작동시키지 말라.
-회로를 정리하는데 시간을 할당하라. 핫글루, 전기테입,또는 노출된 전선은 빠르고 쉽지만 치명적일 수 있다.
Information about electricity and humans
번개는 미국에서 해마다 300명의 생명을 앗아가고, 부상당하는 사람은 이 숫자의 3배 내지 4배가 된다.(유감스럽게도 다른 행성에서의 통계숫자는 가지고있지 못합니다.) 해마다 미국에서 일천명 이상의 사람들이 전기와 관련된 사고로 죽고, 몇천명의 사람들이 부상을 당합니다.(여기에는 아마도 테슬라코일제작자도 포함이 되어있을것입니다.)
번개의 경우 전압과 전류는 극히 높으나, 작용순간은 짧습니다.
전류는 몸의 표면으로 흐르는 성질이 있고, 화상과 호흡장애, 심박동장애를 일으킵니다.(호흡을 조절하는 뇌부위가 번개로인하여 치명적 영향을 받습니다.)
전선과 관련된 사망은 일반적으로 더 적은 전압과 전류가 관계되지만, 노출시간이 큰 영향을 미칩니다.
때때로 전류는 몸의 내부로 흘러서, 내부화상이나 심박동장애를 일으킵니다. 보통, 전원에 접촉된 사람은 근육의 순간적 수축으로인해 전원으로부터 이탈 할 수가 없는 경우가 많습니다.
뇌와 심장은 가장 민감한 부위입니다.
동물과 사람의 반응에 대한 많은 데이터들은 다음을 제안합니다:
10mA 미만의 50-60싸이클 전류가 손에서 발로 흐르면, 단지 간지럽고 짜릿한 쾌감만을 느낀다.
10mA 이상의 전류가 흐르면, 사람은 그 자리에서 마비되며 회로에서 떨어지지 못한다.
100mA에서 1A의 전류가 흐르면, 급사의 가능성이 가장높다.
1A 이상의 전류에서는, 심장이 급격히 수축되며, 내부 발열로 매우 위험하다.
사람은 전원으로부터 튕겨나갈 수 있으나 호흡장애와 심장장애를 갖게된다.
사람이 전류와 접촉되었을 때, 보통 6개의 요소들이 작용한다: 전압, 전류, 저항, 주파수, 노출시간, 그리고 흐르는 길. 여기에 대해 개별적으로 논의해 보려한다.
전압Voltage
저전압은 일반적으로 외부의 저항이 낮으면 급사를 일으키지 않는다.(그러므로 코일을 젖은곳에서 작동하지 말라)
전압이 상승할수록, 점점 더 많은 전류가 몸을 통해 흐르며, 뇌와 심장에 손상을 주고, 무의식적인 근육수축을 가져온다.
아마도 100-250 볼트A.C.가 가장 치명적인 전압이며, 그 이유는 몸으로 많은 전류가 흐를만큼 충분하며, 근육이 완전히 수축되고, 전원에서 이탈될 수 없도록 하기 때문이다.
낮은 전압은 때때로 충분한 전류가 흐르기에는 부족하며, 높은 전압은 감전자가 근육의 급작스런 수축으로 인해 전원으로부터 퉁겨나갈수도 있다. 전기방전은 고압에서 발생되지만, 일반적으로 전압이 증가함에 따라 화상의 위험이 더 심각해진다.
전류Amperage
큰 전류는 큰 손상을 의미한다. 이것은 세포가 열손상을 입기 때문이다.
10마이크로암페어의 전류가 곧바로 심장을 통해 흐른다면 심장섬유근육의 수축을 일으킬수 있으며(심장섬유근육이 불규칙하게 박동하여 혈액이 펌핑되지 않는다.) 심박동 장애를 일으킨다.
폐에는 공기가 가득차있으므로, 가슴을 통과하는 전류의 많은 양이 잠재적으로 심장을 통과하게 된다.
척수계통도 영향을 받아 호흡조절계통을 변화시킨다.
100-1000 milliamperes is sufficient to induce respiratory arrest and/or cardiac arrest.
100-1000 밀리암페어는 호흡장애와 심박동장애를 일으키기에 충분한 전류량이다.
세포조직의 열손상은 전류의 제곱에 비례하여 증가하고, 그러므로 높은 전류량은 내부적인 심한 화상을 가져온다.
저항Resistance
굳은살이 깊게 배긴 손바닥은 약 1 메가오옴의 저항을 갖는다.
가늘고 축축한 손바닥은 약 100오옴의 저항을 갖는다.
어린이들의 저항은 보통 매우 낮다.
신체의 부위별 세포조직은 여러범위의 저항값을 가지고 있다. 신경세포, 동맥, 근육은 저항값이 낮다. 뼈, 지방, 힘줄등은 상대적으로 저항값이 크다.
평균성인의 가슴을 흐르는 저항값은 70-100오옴이다. 전류로인한 열손상은 사망 또는 수족을 못쓰는 결과를 가져온다.
팔다리의 단면지름은 전류가 흐르는 도선의 면적과 같으므로 (보통의 전압과 저주파수에서) 그 결과 팔로 흐르는 전류는 복부로 흐르는 전류보다 더 많은 열을 발생하여 열손상을 일으킨다.
주파수Frequency
스킨이펙트는 인체에도 마찬가지로 적용된다. 500kH 이상의 주파수에서는, 내부장기로 적은량의 에너지만 통과한다.(나는 불행이도 대부분의 테슬라코일의 공진주파수인 50-250kHz주파수 대역에서의 데이터를 거의 갖지 못하고 있다. 집에 가지고있는 다른 참고자료들을 검토해볼려고 한다.) 주어진 전압에서, 50-60 A.C.전류는 D.C.전류보다 심장섬유세포의 수축을 일으킬 가능성을 훨씬 많이 가지고 있다. 추가해서, 50-60Hz에서는 근육의 급격한 수축이 매우심해 전원으로부터 이탈하지 못할수 있다.
이보다 더 높은 주파수는 이러한 급격한 근육수축에 미치는 영향은 더 적다.
노출시간Duration
분명히, 노출시간이 길수록, 세포의 열손상은 더 심해진다. 이것은 특히 감전자가 마비되어 움직일수 없는 110-240 볼트 A.C.에서 그렇다.
전류의 경로Pathway
만약 전류가 뇌 또는 심장을 관통해 흐른다면, 치명상을 입을 가능성은 배가 된다. 일례로, 손에서 손으로 흐르는 전류는 60%의 사망률을 가지고 있고, 손에서 발로 흐로는 전류는 20%의 사망률을 가지고 있다. 발에서 발로 흐르는 감전에도 주의해야한다. 이것은 만약 고압의 단자가 부주의로 발에 닺거나 접지가 적절치 못할 때 발생한다.
Electrical Precautions
전기에 대한 사전주의
분명히 테슬라코일에서 발생되는 고압의 전자파와 고압트랜스포머, 교류전선은 각각의 독특한 방식으로 잠재적 위험성을 가지고 있다.
실험자는 항상 이러한 위험을 인식하고 고전압 차폐, 안전인터락, R.F.와 A.C.접지를 주의해서 하고, 안전작동절차를 수립해서 동작해야한다.
무경험자가 코일을 작동하는 것을 방지할수 있는 안전잠금장치는 필수적이다.
고전압의 커패시턴는 치명적인 에너지를 함유하고 있을수 있으므로 일차회로를 조정하기전에 항상 적절한 접지를 확인하여야 한다. 가능하다면 언제나 당신을 도와줄수 있는 동료를 옆에 두는 것이 좋다.
전기부품을 만질 때 한손은 호주머니에 집어넣어라. 그렇게 함으로써 전류가 당신의 가슴을 관통해 흐르지 못하게 할 수 있다. 그리고 접촉시는 손등을 사용해라. 이렇게 함으로써 만약 감전시 신속하게 손을 뗄 수 있다. 대부분의 감전사망은 정격전류 110 A.C.에서 발생함을 기억하라! 과로한 상태거나 약을 먹은 상태에서는 절대 코일을 조작하지 마라. 대신 테슬라 비디오를 보는 것이 낫다.
More Tesla coils electrical danger information
지금까지는 일반적인 전기취급상의 위험과 주의를 언급했으나, 이제부터는 테슬라코일의 관점에서 위험을 논의하고자 한다.
전기적위험Electrical Dangers
노출된 변압기의 전극. 대부분의 변압기는 노출된 고전압의 전극을 가지고 있다. 테슬라코일에 이용되는 대부분의 네온사인 변압기는 내가 본 바로는 노출된 전극을 가지고 있다.
15000 볼트 변압기의 경우 125:1(입력전압120볼트의 경우) 의 turn ratio를 가지고 있다. 만약 당신이 입력전원을 차단하지 않는다면 당신은 아마도 놀라는 상황에 놓일지도 모른다.
2볼트의 미약한 전압이 변압기에 들어간다해도 네온사인 변압기에서 출력되는 전압은 250볼트가 된다!
언젠가 한번 나는 네온사인변압기의 (7500 볼트, 60mA)한쪽단자에 접촉하여 놀란적이 있다. 나는 단지 노출된 단자를 솔질하고 있었고, 아무것도 잡지 않았었다. 그것은 스파크플러그전선을 접촉하는 것 보다 훨씬더 고통스러웠다. 나는 전류가 내 팔을따라 다리쪽으로 흘러가는 것을 느꼈다. 그러므로 충전된 부품(커패시터, 2차코일등)가까이서 작업을 할때는 한쪽손을 주머니에 집어넣어라.
Richard Hull의 “테슬라코일입문” 테입에는 몇가지 훌륭한 안전권고가 있는데, 재미있고, 많은 정보가 있으며, 값어치를 하는것같다. 그의 권고중의 하나는 회로를 만질때는 언제나 한쪽손으로 변압기로 가는 파워플러그를 잡고 있으라는 것이다.
고압변압기와 테슬라코일을 연결하는 전선은 또하나의 잠재적 위험요소이다. 이것은 필히 네온사인 전선(40 kV) 또는 RG-8A/U, RG-11A/U와 같은 두꺼운 coaxial cable을 사용해야한다.
coaxial cable을 사용한다면, 안쪽케이블을 고전압케이블로 사용하고, 바깥쪽그물망은 양쪽끝에서 6-12 인치 벗겨내어 한쪽끝을 RF 접지시켜라. 그리고 다른 한쪽은 그대로 내버려두어라. 이렇게 함으로해서 이것은 current loop을 형성하지 않는다. 몇몇 제작자들은 고전압케이블을 바닥에 놓인 플라스틱도관에 넣는경우도 있다. 이것 또한 strike로부터 케이블을 보호할 수 있다.
충전된 커패시터.Charged capacitors
"Equidrive"시스템은 전원을 차단해도 거의 항상 잔여 전압을 커패시터에 가지고 있다."Equidrive"시스템은 일차코일회로에 두개의 커패시터를 사용한다. 갭은 변압기를 가로질러있고, 두개의 커패시터는 갭과 연결되어 일차코일의 양단에 연결되어있다. 갭이 열려있어도, 커패시터는 치명적인 전압을 유지한다. 만약 당신이 이러한 형태를 가지고 있다면, 절연손잡이가 있는 구리튜브또는 전선으로 shorting rod를 만들어 작동후 항상 각각의 커패시터를 쇼트하라. 그리고 일차시스템을 만질때도 항상 이것을 이용하라.
커패시터는 잔여전압을 정전요소에 의해서도 축적할수 있다.커패시터는 일반적으로 정전기와 전기장같은 여러 가지 source에 의해 전하를 저장할 수 있다. 당신이 커패시터를 충전한다면, 터미널을 가로지르는 전선으로 하라. IF YOU STORE A CAPACITOR, STORE IT WITH A WIRE ACROSS THE TERMINALS. (MAKE SURE YOU DISCHARGE THE CAPACITOR BEFORE PUTTING THE WIRE ON!!!)
기타위험요소Other sources of danger
당신이 콩크리트바닥위에 서서3kvA로 작동되는 스트리머를 금속막대로 접촉한다면 말그대로 당신은 러시안룰렛게임을 하는 것이다!!! 당신이 이러한 파워레벨(또는 더 적은)로 작동을 시작한다면 코일은 코로나현상을 보이고 심지어 가장접촉하기 좋은부위로 스트리머를 내려뿜는다.
접지된 strike ring이 스트리머가 자체의 일차코일을 강타하여 요소를 손상시키는 것을 방지하기위하여 종종 설치된다.
이러한 strike rail은 무조건 100% 효과를 보지는못한다. 스트리머는 여전히, 가끔씩 치명적인 60HZ회로의 일부분을 타격하고, 이러한 현상이 나타날 때, 어느 한사람이 이차코일의 스트리머에 연결되어있으면, 그는 이온화된 공기통로를 통해, 또한 치명적인 60HZ main전류에 연결된다.
당신은 테니스화를 신고 시멘트바닥에 서서 6분의1의 확률로 죽느냐사느냐를 스스로 테스트하느것이 된다.2차코일의 바닥이 접지되었다는 것이 당신을 구하지는 못한다!
만약 당신이 바닥과 간격을 둘 수 있는 절연물질위에 올라서서 몸을 격리시키고 거리를 충분히 유지했다면, 당신은 아마 위에 설명된 메카니즘에 노출된다해도 살아남을 것이다. 그러나 이 절연플랫폼을 설치하더라도 당신은 스트리머의 path가 접지와 직접 연결되어,당신의 몸을타고 다른 목표물에 연결되지않도록 고려해야 할 것이다.
전기사형의 위험은 플로센트램프를 들고 접촉을 할때도 여타 다른 금속도체를 접촉할때와 똑같이 존재한다.
또다른 관점.Another viewpoint
60싸이클을 갖는 물체는 전기사형이 일어날 수 있는곳이다. 60싸이클전극과 충분한 거리를 유지하라. 접지와 cage를 적절히 이용하라. 만약 RF아크가 60 싸이클을 갖는 물체위에서 일어난다면 (예를들면 1차회로의 한 부분) 높은전류량을 가진 60싸이클의 전류가 이온화된 공기중의 통로를 통해 전해질수 있음을 명심하라. 그것은 매우 위험할 수 있다.
테슬라코일로 화상을 입을수 있고, 특히 이차코일의 RF방전으로 화상을 입을 가능성이 있다. 테슬라코일의 바로 근접한 위치에서 떨어져있어라. 기억하라. 만일 당신이 커다란 테슬라코일시스템에 의해 다친다면, 대부분의 열손상을 내부적으로 입을것이며, 그것은 회복하기 힘든 손상이 될 것이다. 또한 스파크갭과 로타리가 과열되는것도 잠재적 화상의 원인이 될 수 있음을 기억하라.
테슬라코일은 전파의 파동에의해 작동된다. 그리고 강한 전기장과 자기장을 생산해낸다. 부가적으로, 접지가 불량하거나 스파크갭에서 절연파괴가 되기전에는 엄청난 양의 RF를 발생한다.이것은 테스트장비,컴퓨터,기타 전자장비같은 주변의 도체에 유도전류를 발생시키고,결과는 일반적으로 좋지않다. 컴퓨터와 민감한 전자장비들을 끄고, 코일의 주변으로부터 떨어지게 하라. 만약 당신이 가정의 전기접지를 바보처럼 RF그라운드로 사용한다면, 그것은 문제를 일으킬것이다.유도전류는 건물의 어느곳에서도 발생될 수 있고, 전선을 따라 발생된 전압은 코일과 멀리떨어져있는 전기장치들도 파괴시킬 수 있다. RF접지를 신중하게 연결하고 코일을 작동시키기전에 이것이 올바르게 연결되었는지를 꼭 확인하라.
유도전류에의한 화재.Fire from other induced currents.
테슬라코일은 유도전류를 잘 발생시킨다. 테슬라코일과 같은 접지를 가진 금속물질을 주의하라. 일례로, 나는 차고에서 테슬라코일을 동작시키는데, 나무로된 도어가 금속트랙위에 있다. 이 트랙은 콘크리트바닥에 반대가 되는데, 테슬라코일의 접지역할을 스트랩근처에서 한다. 코일이 작동할때면, 그것은 스파크가 차고문의 하드웨어와 트랙사이를 넘어가게 해준다.
정전하Static charges
테슬라코일의 동작중에, 많은양의 정전하가 2차코일에 축적될 수 있다.
만약 당신이 2차코일을 옮길 일이 있다면, 두손으로 그것을 들었을 때 가슴을 가로지르는 불쾌한 느낌을 가질 것이다. 2차코일을 접촉하기전에, 접지된 전선으로 그것을 가볍게 닦아내라. 그러면 딱,딱 하는 소리를 들을 수 있을 것이다. 쇽크위험외에, 신체적위험도 있을 수 있다. 당신은 2차코일을 떨어뜨리거나 부드럽지않은 다른 물건위로 점프하려 할것이다.
전자적위험.Hazards to electronics
가정접지로의 방전--? 테슬라코일은 가정의 접지전극이나 배수파이프와는 떨어져서 접지되어야한다. 당신의 테슬라코일을 이 둘중의 하나에 접지신킨다면 그것은 재난을 부르는 것이다. 당신의 스테레오, 컴퓨터, VCR, 등등이 세 개의 prong 플러그를 가지고 있다는 것을 생각하라. 또한, 당신의 전화기박스가 어디에 접지되어있는가 보라. 그것은 배수파이프에 연결되어있다.
예상치못항 긴 스파크가 전기소켓을 때렸다고 생각해보자. 그 엄청난 전압과 고주파가 이제 온갖 전자제품과 전화기가 연결되어있는 접지와 연결되었다. 더군다나, 스파크는 공기중에 형성된 전기통로이다. 이 전기통로를 형성함으로 인해, 당신은 모든 전기 시스템을 쇼트시키게 된다.
전기장은 전류를 유도하고 민감한 테스터를 파괴한다. 민감한 테스터와 측정장비만이다. 값싼 아날로그 볼트-옴미터(VOM)나 중고 진공관 오실로스코프는 다른 많은 디지털장비들이 고장나는 테슬라코일 주변에서도 괜챦을것이다.
좋은 전기실습 Good electrical practice
당신의 코일을 전기아울렛(소켓)이 타격을 당하지 않을 수 있는 곳에 위치시켜라.사람,동물,그리고 민감한 전기장비. 컴퓨터를 끄고 전원을 차단시켜라.
방전되는 테슬라코일은 오존, 질소-산소의 복합생성물, 그리고 아마도 잠재적으로 독성을가진 물질을 생산해 낸다. 큰 코일을 밀폐된 공간에서 오랜시간 작동시키지 말라. 항상 환기가 잘되도록 확인하라. 오존의 독성으로 인한 질환들이 참고로 될 수있다. 장기적인 생물학적효과는 아직 알려지지않았다.( 반대로 이것은 대기의 오존층을 생성하는데 도움을 줄수 있다!) 2차코일을 제작시 니스칠을 할 때, 환기가 잘되도록하라. 몇몇의 이러한 물질들은 또한 독성이 있다. 전기인두의 열선또한 잠재적 위험을 가지고있다.
테슬라코일동작시 스파크갭에서는 자외선이 방출된다. 사람의 눈은 통증을 느낄수 있는 감각이 없다. 그러므로 생체학적 효과는 나중에 나타나고, 그때는 이미 너무 늦는다.(태양이나 용접불꽃을 본적이 있는가?) 스파크갭에서 발생되는 빛은 불꽃용접기에서 발생되는것과 정확히 같다. 이것은 강한 자외선을 다량 함유하고 있다. 전문적인 용접기사는 불꽃을 쳐다보지말라고 말할 것이다. 스파크갭은 많은 양의 자외선과 가시광선을 발생한다. 가시광선은 극도로 밝고 강하며,자외선은 당신의 눈을 손상시키고,피부암을 유발시킬 수 있다. 만약 당신이 스파크갭을 연구해야만 한다면, 용접글라스를 써라. 일반적으로 플라스틱조각이나 마분지등으로 빛을 차단하는 것은 어렵지않다. 그것은 당신과 다른사람의 보호해줄것이다.
X-rays
엑스레이는 고전압이 있는곳에는 언제나 발생한다.설혹 많은 코일실험자들이 엑스레이 방출을 테스트하고 엑스레이가 검출되지 않는 것을 발견했다해도 엑스레이가 발생될 수 없다고는 말할 수 없다. 특히 진공관이나 전구등이 코일의 가까이 있을때에는 더 그렇다. 여기에 엑스레이에 대한 약간의 정보를 소개한다.
X-ray Production
몇 개의 진공관은 엑스선관으로서의 역할을 훌륭히 해낸다.몇 해 지난 Scientific American지에서는 여기에 대한 항목을 열거하고 있다. 엑스선은 가속된 전자가 원자핵이나 안쪽 전자껍질에 충돌할 때 발생한다. 가속전자는 보통 가열된 필라멘트(음극)에서 튀어나와 큰 전위차를 가지고 양극쪽으로 가속되는데, 의학용으로 쓰이는 장치는 보통 25-150kV 로 작동한다. 기본적으로 10 kV 이상에서는 언제라도 엑스선 방출의 위험이 있으며,전압이 증가함에따라 위험도도 증가한다. 또한 엑스선은 매우 강한 전기장이 작용하여 전자가 차가운 금속을 탈출하는 국지적 field emission 에서도 방출될 수 있는데,이것을 Schottky effect라한다. 이것은 아마도 최근에 아마추어들에의해서 방출된 엑스선의 형태일 것이다.
남은 장에서 나는 대부분 응용이 되는 필라멘트와 전극을 사용한 전통적인 엑스선튜브에 대해서만 논의할려 한다. 타겟이나 전극은 보통 높은 원자가를 갖는 텅스텐과 같은 물질로 만들어진다. 엑스선은 상대적으로 비효율적인 발생을 가진다. 대부분의 에너지는 열로 방출된다(보통 품질이 좋은 엑스선관은 약 99%). 텅스텐은 좋은 재료인데 그 이유는 높은 용융점을 가지므로 발생되는 많은 열에너지를 흡수할 수 있기 때문이다.
만약 음극과 양극의 전위차가 +100 kV D.C. 이면, 엑스선 스펙트럼은 0에서 100keV 까지 에너지를 생산한다. y축을 생산되는 엑스선의 수라하고 x축을 엑스선에너지라고하면, 이 그래프는 y=o에서 x=100 keV를 나타내는 역경사를 가진다. 그러므로, 높은 엑스선에너지에서보다 낮은 에너지의 엑스선이 더 많이 방출된다. 이 낮은 에너지의 일부 광양자는 tube housing 에 의하여 흡수된다.
의료용 엑스선장치에서는, 튜브가 창문을낸 납관의 내부에 위치해있다. 엑스선은 이 창문을 통해 밖으로 나간다. 이 창에는 작은 알루미늄조각이 있는데 그것은 저에너지 엑스선을 흡수,감쇠시키기위한 것이다. 전통적인 장비에서 튜브와 덮개, 알루미늄필터는 2.5-3.5mm의 알미늄 등가의 물질이 출구쪽에 부착되어있다. 이것은 환자에게 흡수되어 잘못된 영상을 발생시킬수 있는 저에너지 방사능을(<10 keV)을 효과적으로 감쇠시킨다.
엑스선 흡수X-ray Absorption
높은 원자가를 갖는 물질은 엑스선 방사를 쉽게 흡수한다. 고에너지 엑스선은 저에너지 에그선보다 더 투과성이 좋다. 예를 들면, 10 cm 두께의 물을 투과하는 비율은 20 keV에서 0.04%이고, 50kev에서 10%, 100 keV에서 18% 이다.
이것을 1 mm 의 납과 비교를 하면, 납은 50 keV에서 0.02%의 투과율, 100 keV에서 0.14%의 투과율을 가지고 있다. 인체는 엑스선을 매우쉽게 흡수한다(물과 비슷하다). 그러나 엑스선의 에너지가 증가할수록 투과율이 증가한다. 이것은 의료용 엑스선이 왜 50-150 keV를 사용하는지 말해준다.
저에너지 엑스선은 환자에게 도달되기전에 알류미늄 필터에 의하여 걸러지는데, 이것은 고에너지 엑스선이 최소한 감쇠되도록 조절한다.(필요한 것을 보기위해 충분히 대비되는 영상을 얻기위할때는 예외) 대부분의 엑스선은 환자에게 흡수되고, 1-5% 가 환자의 몸에서 빠져나간다. 저에너지 엑스선(0-15keV) 은 인체의 피부나 피부표면에 완전히 흡수되어 만약 인체에 도달된다면 나쁜 영향을 미친다. 이것은 일반적으로 피해야만한다.
차단Shielding
가장 좋은 물질은 납이나 비방사성 우라늄이다. 콘크리트나 강철역시 좋은 재료이다. 알루미늄은 저에너지가 아니면 방사능을 많이 흡수하지 못한다. 대부분의 프라스틱은 물과 같은 감쇠효과를 가진다(매우 안좋은 재료다).
Hazards
엑스선은 물질에 흡수되면,원자내의 전자를 이탈시켜 이온을 생산하며, 이것은 화학반응을 일으켜 화학적결합구조를 깨뜨린다. 이것은 인체에 해롭게 작용하며, 암과 백혈병, 백내장 등을 일으킨다.
그러나 자연에서 발생되는 방사능에 의해 인체는 낮은 에너지의 방사능에 대해서는 충분히 재생기능을 갖고 있다. 25 rem 이하의 방사능에대해서는 어떤 생물학적 효과도 관측되지 않는다. 약 300 rem 에서는 피부붉어짐이 발생한다. 자연적으로 발생되는 방사능의 량은 일년에 약 0.2-0.5 rem 정도이다.
대부분의 공인기관에서는 일년에 자연방사능보다 0.5 rem 이상되는 방사능의 노출을 권고하고 있지 않다. 방사능관련 근무자는 일년에 자연방사능보다 5 rem 이상의 방사능을 받을수 있다. 잘 설계된 엑스선 튜브는 0.5 m 에서 분당 10-50 rem 의 노출량을 가진다
방사능원은 백열전구와 같이 작용해서, 그 강도는 거리에 제곱의 비율로 감소한다. 그러므로 방사능이 의심되는 곳에 가까이 서있지 말고, 적절한 차단막을 하고, 노출시간을 최소한으로 하라. 엑스선튜브가 아닌 금속물질에서 일시적으로 발생되는 엑스선은 일반적으로 낮은 에너지를 가지지만, 말할 필요도 없이 피해야만 한다.
관찰Monitoring
이 시점에서 나는 당신이 만약 당신의 코일이 엑스선을 방출하면 어쩌나하고 근심하리라 생각한다. 여기에 대해서는 몇가지의 방법이 있다. 방사능 측정기를 장만하든가, 또는 가까운 소방서에서 근무하는 사람을 만나 방사능 측정기를 빌리는 것이다.(당신의 장치가 만약 그들을 방해한다면 소방서를 괴롭히지는 말라)
X-rays and Tesla Coils
나는 몇 대의 다른 종류의 측정기를 가지고 여러개의 테슬라코일을 관측했으나 측정가능한 방사능은 나오지 않았다. 나의 코일은 3-5 피트의 스파크를 발생하고 전통적인 15 kV 입력을 갖고, 에너지는 1.5 kVA 이상을 갖지 않는다.
결과적으로, 항상 안전을 염두에두고 모든 장비들을 취급하라. 인간은 엑스선이나 자외선을 감지할 수 있는 능력이 없다. 만약 의심스러우면, 정확한 확인을 위해 적절한 측정장비를 사용하라.
테슬라코일은 안테나와 같은 효율을 갖지는 못하지만, 많은양의 RF를 발생한다. 특히 커다란 커패시터를 장착하고 절연파괴가 일어나기전에 발생한다. 많은 야의 RF는 또한 RF 접지가 부적절할때도 발생한다. 이것은 TV 나 라디오, 기타 다른 전자장치에 영향을 줄수 있다.
만일 당신이 이것을 발견하면, 일단 접지상태를 확인하고 개선하라. 부가적으로 모든 테슬라코일은 파워라인과 일차코일이 직렬로 연결되어야 한다. 이것은 상대적으로 비용이 저렴하고 RF를 전선피복내에 유지시키는데 매우 효과적이다.
테슬라코일은 실질적인 화재의 위험을 가지고 있다. 항상 잘 작동되는 전기화재용 소화기를 준비하라. 화재는 과열된 스파크갭, 장비고장(변압기의 쇼트등), 코로나방전, 유도전류,등등으로 인하여 발생될 수 있다.
화재는 스파크가 발화성물질을 때림으로서 발생된다. 테슬라코일에서 발생되는 스파크는 뜨겁다. 그것이 무엇을 때리는가에 따라, 화재로 연결될 수 있다.
코일을 작동시킬때는 주변에 발화성물질이 없는지 항상 확인하라. 예를 들면,가스통이나 화약, 톱밥, 불꽃놀이 등등이다. 벽이나 천정도 불이 붙을 수 있다. 그러므로 항상 소화기를 준비하라.
추가적으로, 대부분의 코일러들은 폴리에칠렌이나 기타 플라스틱으로 커패시터나 기타 장비들을 제작한다. 이러한 플라스틱류는 상대적으로 낮은 온도에서 발화될 수 있고, 많은 양의 독성연기를 발생한다.
테슬라코일이 불을 뿜는 것은 간직하고픈 아름다움이지만, 가끔 당신의 이웃은 그렇게 생각하지 않는다. 가능하다면 집 안쪽에서 작동하라. 또는 당신의 이웃을 이해시켜라.
코일과 소음Coils are noisy
배우자The Spouse
또다른 잠재적 위험은 배우자가 당신이 당신의 취미생활에 너무많은 시간을 보내다고 생각하는 경우이다. 어떤 취미든!!! 아내가 이해하지 못할 것을 예상하라!
허치슨효과와 관련해 니콜라 테슬라의 테슬라 코일에 대해 다시한번 보기로 하자.
테슬라코일이란, 일반 코일('=.트랜스 포머) 와 비슷하지만,
철심을 제외하고, 비금속 자재에 1차, 2차 코일을 감은것을 말한다.
테슬라 코일의 특징이라면, 많이들 보았을 "코로나 방전"
미갤에도 올라왔던 사진인데, 같은 원리라 보면 되겠다.
테슬라에 관한 글이나, 테슬라 코일에 대한 개념글이야 워낙 많으니
각설하고, 테슬라 코일의 회로도 나간다.
- 회로도.
1) 0.3mm 에나멜코일
2) 1~3mm 에나멜 코일
3) 지름 5~10cm 원통 아크릴(PVC도 무방)
3) 아크릴 또는 나무등 절연재료 약간
4) 고압용 도선 및 악어클립
5) 7000~15000V 고압트랜스포머(네온사인 트랜스포머)
8) 고압콘덴서(자작 가능. 또는 실험용 440pf, 내압30kV 콘덴서 20~30EA)
9) 스파크갭(여러 가지 형태로 제작가능)
10) 그외 정확한 계측을 위한 오실로스코프, LRC미터등이 필요하지만 고가이므로 꼭 처음부터 준비할 필요는 없다.
1---고압트랜스포머로 들어간 230V, 60Hz 의 교류전기는 고압축전기에 충전되게 되고 이 전압이 스파크갭의 절연파괴 전압에 이르렀을 때 스파크 갭에서는 공기가 이온화되어 전기통로를 형성하므로써 1차회로부(스파크갭과 콘덴서, 1차코일을 형성하는 회로)에 전류가 흐르게 되고 이 순간 콘덴서와 1차코일 사이에는 공진주파수로 전류의 왕복운동이 발생하게 됩니다. 이 공진주파수는 대개 100~300kHZ의 진동수를 갖습니다. 이 공진은 마치 그네가 흔들 리는 것과 유사한데, 발생되는 원리는 콘덴서의 한 면에서 방출된 전자는 전압이 제로가 될 때까지 방전이 되고 코일의 전기적 관성에 의해 콘덴서의 다른 한 면이 반대 극성으로 충전이 된다. 반대로 충전된 콘덴서는 다시 방전을 시작하고 콘덴서는 다시 반대로 충전되고...를 반복하는데 영원히 이렇게 반복을 하는 것이 아니라 그 진폭이 점점 줄어들어 소멸된다. 이것이 스파크갭에서 한번의 스파크가 발생되는 사이에 일어나는 현상이다.
두 번째의 스파크가 발생되면서 다시 공진이 시작되고 같은 순환이 반복된다.
2---1차코일의 전류는 근접해있는 2차코일(2차회로부;2차코일+
토로이드)에 유도전류를 발생시키고 여기서 발생된 유도전류는 수십만~수백만 볼트가 된다. 토로이드라 불리우는 2차전극에서 번개가 발생되는 것은 토로이드와 접지 사이의 공간이 사실상 콘덴서의 역할을 하기 때문이다.
3---1차코일과 2차코일은 역시 공진주파수로 공진을 하는데,
1차코일의 전압이 감소되어 최저치가 될 때 2차코일에 유도되는 전압은 최대치로 상승하게 되고, 다시 2차코일의 전압이 감소되면서 역으로 1차코일에 유도전압이 발생하여 1차코일의 전압은 상승하게된다.
[ J.S.Park 이란 사람이 제작한 테슬라 코일 ]
- 주의사항
TESLA COILS SAFETY INFORMATION
이 문건은 테슬라코일과 관련하여 초보자나 아마추어가 그 위험을 쉽게 이해하도록하기위해
제공되었습니다.
이 글을 쓴 사람은 비전문가입니다. 여기에 기술된 안전에 관한 정보는 이 점을 명확히 하고 이해되어야 합니다.
이 정보의 제공자는 테슬라코일의 제작과 사용, 기타 다른 고압장치의사용과 관련하여 발생될 수 있는 인체의 손상이나 부상, 또는 재산의 파손에 대해 일체의 책임이 없음을 밝힙니다.
이 문건은 정보제공의 목적만을 가지고 있고, 완벽하거나 정확하지 않을수도 있습니다.
테슬라코일의 제작과 사용에 있어 이 문건에 나와있지 않는 다른 잠재적 위험도 있을수 있습니다.
테슬라코일은 기본적으로 매우 위험한 장치이며 이러한 위험성에 대해 충분히 자각하고 이해한 사람에 의해서 제작되고 동작되어져야 합니다.
테슬라코일은 고전압이며, 사망 또는 부상의 위험을 가지고 있다. 다음의 일반적인 안전수칙이 요구된다.
-전원이 연결되어있는 상태에서 테슬라코일을 고치거나 조절하지 말라.
-고압커패시터는 전원이 차단된 이후에도 오랫동안 전압을 유지 할 수 있다. 일차 회로를 조정하기전에 항상 커패시터가 완전방전이 되었는지 확인하라.
-변압기,모터,컨트롤패널,그리고 기타 장비들의 금속케이스가 적절히 접지되었는가를 확인 하라.
-코로나 방전이 당신을 치지않을만큼 충분히 멀리 떨어져 있어라. 2차방전으로부터 타격을 받을 수 있는 금속성의 물체에 접촉하지 말라.
-저전압 일차회로는 극도로 위험하다. 이 전압은 특별히 사람에게 치명적이다. 이 회로선들 이 잘 절연되어 있는지 확인하고 교류전원에 접촉되지 않도록 하라.
-인가되지 않은 사용을 방지하기위해 저전압회로에 안전키를 장치하라.
-컨트롤패널에 과도한 전류가 흐르지 않도록 적절한 휴즈와 써킷브레이커를 사용하라.
-과도전류방지를 위해 집안의 회로를 사용하지말라!
-절대 물이 고여있거나, 감전위험이 있는 장소에서 테슬라코일을 작동시키지 말라.
-애완견이나 아이들이 있는곳에서 테슬라코일을 작동시키지 말라.
-회로를 정리하는데 시간을 할당하라. 핫글루, 전기테입,또는 노출된 전선은 빠르고 쉽지만 치명적일 수 있다.
Information about electricity and humans
번개는 미국에서 해마다 300명의 생명을 앗아가고, 부상당하는 사람은 이 숫자의 3배 내지 4배가 된다.(유감스럽게도 다른 행성에서의 통계숫자는 가지고있지 못합니다.) 해마다 미국에서 일천명 이상의 사람들이 전기와 관련된 사고로 죽고, 몇천명의 사람들이 부상을 당합니다.(여기에는 아마도 테슬라코일제작자도 포함이 되어있을것입니다.)
번개의 경우 전압과 전류는 극히 높으나, 작용순간은 짧습니다.
전류는 몸의 표면으로 흐르는 성질이 있고, 화상과 호흡장애, 심박동장애를 일으킵니다.(호흡을 조절하는 뇌부위가 번개로인하여 치명적 영향을 받습니다.)
전선과 관련된 사망은 일반적으로 더 적은 전압과 전류가 관계되지만, 노출시간이 큰 영향을 미칩니다.
때때로 전류는 몸의 내부로 흘러서, 내부화상이나 심박동장애를 일으킵니다. 보통, 전원에 접촉된 사람은 근육의 순간적 수축으로인해 전원으로부터 이탈 할 수가 없는 경우가 많습니다.
뇌와 심장은 가장 민감한 부위입니다.
동물과 사람의 반응에 대한 많은 데이터들은 다음을 제안합니다:
10mA 미만의 50-60싸이클 전류가 손에서 발로 흐르면, 단지 간지럽고 짜릿한 쾌감만을 느낀다.
10mA 이상의 전류가 흐르면, 사람은 그 자리에서 마비되며 회로에서 떨어지지 못한다.
100mA에서 1A의 전류가 흐르면, 급사의 가능성이 가장높다.
1A 이상의 전류에서는, 심장이 급격히 수축되며, 내부 발열로 매우 위험하다.
사람은 전원으로부터 튕겨나갈 수 있으나 호흡장애와 심장장애를 갖게된다.
사람이 전류와 접촉되었을 때, 보통 6개의 요소들이 작용한다: 전압, 전류, 저항, 주파수, 노출시간, 그리고 흐르는 길. 여기에 대해 개별적으로 논의해 보려한다.
전압Voltage
저전압은 일반적으로 외부의 저항이 낮으면 급사를 일으키지 않는다.(그러므로 코일을 젖은곳에서 작동하지 말라)
전압이 상승할수록, 점점 더 많은 전류가 몸을 통해 흐르며, 뇌와 심장에 손상을 주고, 무의식적인 근육수축을 가져온다.
아마도 100-250 볼트A.C.가 가장 치명적인 전압이며, 그 이유는 몸으로 많은 전류가 흐를만큼 충분하며, 근육이 완전히 수축되고, 전원에서 이탈될 수 없도록 하기 때문이다.
낮은 전압은 때때로 충분한 전류가 흐르기에는 부족하며, 높은 전압은 감전자가 근육의 급작스런 수축으로 인해 전원으로부터 퉁겨나갈수도 있다. 전기방전은 고압에서 발생되지만, 일반적으로 전압이 증가함에 따라 화상의 위험이 더 심각해진다.
전류Amperage
큰 전류는 큰 손상을 의미한다. 이것은 세포가 열손상을 입기 때문이다.
10마이크로암페어의 전류가 곧바로 심장을 통해 흐른다면 심장섬유근육의 수축을 일으킬수 있으며(심장섬유근육이 불규칙하게 박동하여 혈액이 펌핑되지 않는다.) 심박동 장애를 일으킨다.
폐에는 공기가 가득차있으므로, 가슴을 통과하는 전류의 많은 양이 잠재적으로 심장을 통과하게 된다.
척수계통도 영향을 받아 호흡조절계통을 변화시킨다.
100-1000 milliamperes is sufficient to induce respiratory arrest and/or cardiac arrest.
100-1000 밀리암페어는 호흡장애와 심박동장애를 일으키기에 충분한 전류량이다.
세포조직의 열손상은 전류의 제곱에 비례하여 증가하고, 그러므로 높은 전류량은 내부적인 심한 화상을 가져온다.
저항Resistance
굳은살이 깊게 배긴 손바닥은 약 1 메가오옴의 저항을 갖는다.
가늘고 축축한 손바닥은 약 100오옴의 저항을 갖는다.
어린이들의 저항은 보통 매우 낮다.
신체의 부위별 세포조직은 여러범위의 저항값을 가지고 있다. 신경세포, 동맥, 근육은 저항값이 낮다. 뼈, 지방, 힘줄등은 상대적으로 저항값이 크다.
평균성인의 가슴을 흐르는 저항값은 70-100오옴이다. 전류로인한 열손상은 사망 또는 수족을 못쓰는 결과를 가져온다.
팔다리의 단면지름은 전류가 흐르는 도선의 면적과 같으므로 (보통의 전압과 저주파수에서) 그 결과 팔로 흐르는 전류는 복부로 흐르는 전류보다 더 많은 열을 발생하여 열손상을 일으킨다.
주파수Frequency
스킨이펙트는 인체에도 마찬가지로 적용된다. 500kH 이상의 주파수에서는, 내부장기로 적은량의 에너지만 통과한다.(나는 불행이도 대부분의 테슬라코일의 공진주파수인 50-250kHz주파수 대역에서의 데이터를 거의 갖지 못하고 있다. 집에 가지고있는 다른 참고자료들을 검토해볼려고 한다.) 주어진 전압에서, 50-60 A.C.전류는 D.C.전류보다 심장섬유세포의 수축을 일으킬 가능성을 훨씬 많이 가지고 있다. 추가해서, 50-60Hz에서는 근육의 급격한 수축이 매우심해 전원으로부터 이탈하지 못할수 있다.
이보다 더 높은 주파수는 이러한 급격한 근육수축에 미치는 영향은 더 적다.
노출시간Duration
분명히, 노출시간이 길수록, 세포의 열손상은 더 심해진다. 이것은 특히 감전자가 마비되어 움직일수 없는 110-240 볼트 A.C.에서 그렇다.
전류의 경로Pathway
만약 전류가 뇌 또는 심장을 관통해 흐른다면, 치명상을 입을 가능성은 배가 된다. 일례로, 손에서 손으로 흐르는 전류는 60%의 사망률을 가지고 있고, 손에서 발로 흐로는 전류는 20%의 사망률을 가지고 있다. 발에서 발로 흐르는 감전에도 주의해야한다. 이것은 만약 고압의 단자가 부주의로 발에 닺거나 접지가 적절치 못할 때 발생한다.
Electrical Precautions
전기에 대한 사전주의
분명히 테슬라코일에서 발생되는 고압의 전자파와 고압트랜스포머, 교류전선은 각각의 독특한 방식으로 잠재적 위험성을 가지고 있다.
실험자는 항상 이러한 위험을 인식하고 고전압 차폐, 안전인터락, R.F.와 A.C.접지를 주의해서 하고, 안전작동절차를 수립해서 동작해야한다.
무경험자가 코일을 작동하는 것을 방지할수 있는 안전잠금장치는 필수적이다.
고전압의 커패시턴는 치명적인 에너지를 함유하고 있을수 있으므로 일차회로를 조정하기전에 항상 적절한 접지를 확인하여야 한다. 가능하다면 언제나 당신을 도와줄수 있는 동료를 옆에 두는 것이 좋다.
전기부품을 만질 때 한손은 호주머니에 집어넣어라. 그렇게 함으로써 전류가 당신의 가슴을 관통해 흐르지 못하게 할 수 있다. 그리고 접촉시는 손등을 사용해라. 이렇게 함으로써 만약 감전시 신속하게 손을 뗄 수 있다. 대부분의 감전사망은 정격전류 110 A.C.에서 발생함을 기억하라! 과로한 상태거나 약을 먹은 상태에서는 절대 코일을 조작하지 마라. 대신 테슬라 비디오를 보는 것이 낫다.
More Tesla coils electrical danger information
지금까지는 일반적인 전기취급상의 위험과 주의를 언급했으나, 이제부터는 테슬라코일의 관점에서 위험을 논의하고자 한다.
전기적위험Electrical Dangers
노출된 변압기의 전극. 대부분의 변압기는 노출된 고전압의 전극을 가지고 있다. 테슬라코일에 이용되는 대부분의 네온사인 변압기는 내가 본 바로는 노출된 전극을 가지고 있다.
15000 볼트 변압기의 경우 125:1(입력전압120볼트의 경우) 의 turn ratio를 가지고 있다. 만약 당신이 입력전원을 차단하지 않는다면 당신은 아마도 놀라는 상황에 놓일지도 모른다.
2볼트의 미약한 전압이 변압기에 들어간다해도 네온사인 변압기에서 출력되는 전압은 250볼트가 된다!
언젠가 한번 나는 네온사인변압기의 (7500 볼트, 60mA)한쪽단자에 접촉하여 놀란적이 있다. 나는 단지 노출된 단자를 솔질하고 있었고, 아무것도 잡지 않았었다. 그것은 스파크플러그전선을 접촉하는 것 보다 훨씬더 고통스러웠다. 나는 전류가 내 팔을따라 다리쪽으로 흘러가는 것을 느꼈다. 그러므로 충전된 부품(커패시터, 2차코일등)가까이서 작업을 할때는 한쪽손을 주머니에 집어넣어라.
Richard Hull의 “테슬라코일입문” 테입에는 몇가지 훌륭한 안전권고가 있는데, 재미있고, 많은 정보가 있으며, 값어치를 하는것같다. 그의 권고중의 하나는 회로를 만질때는 언제나 한쪽손으로 변압기로 가는 파워플러그를 잡고 있으라는 것이다.
고압변압기와 테슬라코일을 연결하는 전선은 또하나의 잠재적 위험요소이다. 이것은 필히 네온사인 전선(40 kV) 또는 RG-8A/U, RG-11A/U와 같은 두꺼운 coaxial cable을 사용해야한다.
coaxial cable을 사용한다면, 안쪽케이블을 고전압케이블로 사용하고, 바깥쪽그물망은 양쪽끝에서 6-12 인치 벗겨내어 한쪽끝을 RF 접지시켜라. 그리고 다른 한쪽은 그대로 내버려두어라. 이렇게 함으로해서 이것은 current loop을 형성하지 않는다. 몇몇 제작자들은 고전압케이블을 바닥에 놓인 플라스틱도관에 넣는경우도 있다. 이것 또한 strike로부터 케이블을 보호할 수 있다.
충전된 커패시터.Charged capacitors
"Equidrive"시스템은 전원을 차단해도 거의 항상 잔여 전압을 커패시터에 가지고 있다."Equidrive"시스템은 일차코일회로에 두개의 커패시터를 사용한다. 갭은 변압기를 가로질러있고, 두개의 커패시터는 갭과 연결되어 일차코일의 양단에 연결되어있다. 갭이 열려있어도, 커패시터는 치명적인 전압을 유지한다. 만약 당신이 이러한 형태를 가지고 있다면, 절연손잡이가 있는 구리튜브또는 전선으로 shorting rod를 만들어 작동후 항상 각각의 커패시터를 쇼트하라. 그리고 일차시스템을 만질때도 항상 이것을 이용하라.
커패시터는 잔여전압을 정전요소에 의해서도 축적할수 있다.커패시터는 일반적으로 정전기와 전기장같은 여러 가지 source에 의해 전하를 저장할 수 있다. 당신이 커패시터를 충전한다면, 터미널을 가로지르는 전선으로 하라. IF YOU STORE A CAPACITOR, STORE IT WITH A WIRE ACROSS THE TERMINALS. (MAKE SURE YOU DISCHARGE THE CAPACITOR BEFORE PUTTING THE WIRE ON!!!)
기타위험요소Other sources of danger
당신이 콩크리트바닥위에 서서3kvA로 작동되는 스트리머를 금속막대로 접촉한다면 말그대로 당신은 러시안룰렛게임을 하는 것이다!!! 당신이 이러한 파워레벨(또는 더 적은)로 작동을 시작한다면 코일은 코로나현상을 보이고 심지어 가장접촉하기 좋은부위로 스트리머를 내려뿜는다.
접지된 strike ring이 스트리머가 자체의 일차코일을 강타하여 요소를 손상시키는 것을 방지하기위하여 종종 설치된다.
이러한 strike rail은 무조건 100% 효과를 보지는못한다. 스트리머는 여전히, 가끔씩 치명적인 60HZ회로의 일부분을 타격하고, 이러한 현상이 나타날 때, 어느 한사람이 이차코일의 스트리머에 연결되어있으면, 그는 이온화된 공기통로를 통해, 또한 치명적인 60HZ main전류에 연결된다.
당신은 테니스화를 신고 시멘트바닥에 서서 6분의1의 확률로 죽느냐사느냐를 스스로 테스트하느것이 된다.2차코일의 바닥이 접지되었다는 것이 당신을 구하지는 못한다!
만약 당신이 바닥과 간격을 둘 수 있는 절연물질위에 올라서서 몸을 격리시키고 거리를 충분히 유지했다면, 당신은 아마 위에 설명된 메카니즘에 노출된다해도 살아남을 것이다. 그러나 이 절연플랫폼을 설치하더라도 당신은 스트리머의 path가 접지와 직접 연결되어,당신의 몸을타고 다른 목표물에 연결되지않도록 고려해야 할 것이다.
전기사형의 위험은 플로센트램프를 들고 접촉을 할때도 여타 다른 금속도체를 접촉할때와 똑같이 존재한다.
또다른 관점.Another viewpoint
60싸이클을 갖는 물체는 전기사형이 일어날 수 있는곳이다. 60싸이클전극과 충분한 거리를 유지하라. 접지와 cage를 적절히 이용하라. 만약 RF아크가 60 싸이클을 갖는 물체위에서 일어난다면 (예를들면 1차회로의 한 부분) 높은전류량을 가진 60싸이클의 전류가 이온화된 공기중의 통로를 통해 전해질수 있음을 명심하라. 그것은 매우 위험할 수 있다.
테슬라코일로 화상을 입을수 있고, 특히 이차코일의 RF방전으로 화상을 입을 가능성이 있다. 테슬라코일의 바로 근접한 위치에서 떨어져있어라. 기억하라. 만일 당신이 커다란 테슬라코일시스템에 의해 다친다면, 대부분의 열손상을 내부적으로 입을것이며, 그것은 회복하기 힘든 손상이 될 것이다. 또한 스파크갭과 로타리가 과열되는것도 잠재적 화상의 원인이 될 수 있음을 기억하라.
테슬라코일은 전파의 파동에의해 작동된다. 그리고 강한 전기장과 자기장을 생산해낸다. 부가적으로, 접지가 불량하거나 스파크갭에서 절연파괴가 되기전에는 엄청난 양의 RF를 발생한다.이것은 테스트장비,컴퓨터,기타 전자장비같은 주변의 도체에 유도전류를 발생시키고,결과는 일반적으로 좋지않다. 컴퓨터와 민감한 전자장비들을 끄고, 코일의 주변으로부터 떨어지게 하라. 만약 당신이 가정의 전기접지를 바보처럼 RF그라운드로 사용한다면, 그것은 문제를 일으킬것이다.유도전류는 건물의 어느곳에서도 발생될 수 있고, 전선을 따라 발생된 전압은 코일과 멀리떨어져있는 전기장치들도 파괴시킬 수 있다. RF접지를 신중하게 연결하고 코일을 작동시키기전에 이것이 올바르게 연결되었는지를 꼭 확인하라.
유도전류에의한 화재.Fire from other induced currents.
테슬라코일은 유도전류를 잘 발생시킨다. 테슬라코일과 같은 접지를 가진 금속물질을 주의하라. 일례로, 나는 차고에서 테슬라코일을 동작시키는데, 나무로된 도어가 금속트랙위에 있다. 이 트랙은 콘크리트바닥에 반대가 되는데, 테슬라코일의 접지역할을 스트랩근처에서 한다. 코일이 작동할때면, 그것은 스파크가 차고문의 하드웨어와 트랙사이를 넘어가게 해준다.
정전하Static charges
테슬라코일의 동작중에, 많은양의 정전하가 2차코일에 축적될 수 있다.
만약 당신이 2차코일을 옮길 일이 있다면, 두손으로 그것을 들었을 때 가슴을 가로지르는 불쾌한 느낌을 가질 것이다. 2차코일을 접촉하기전에, 접지된 전선으로 그것을 가볍게 닦아내라. 그러면 딱,딱 하는 소리를 들을 수 있을 것이다. 쇽크위험외에, 신체적위험도 있을 수 있다. 당신은 2차코일을 떨어뜨리거나 부드럽지않은 다른 물건위로 점프하려 할것이다.
전자적위험.Hazards to electronics
가정접지로의 방전--? 테슬라코일은 가정의 접지전극이나 배수파이프와는 떨어져서 접지되어야한다. 당신의 테슬라코일을 이 둘중의 하나에 접지신킨다면 그것은 재난을 부르는 것이다. 당신의 스테레오, 컴퓨터, VCR, 등등이 세 개의 prong 플러그를 가지고 있다는 것을 생각하라. 또한, 당신의 전화기박스가 어디에 접지되어있는가 보라. 그것은 배수파이프에 연결되어있다.
예상치못항 긴 스파크가 전기소켓을 때렸다고 생각해보자. 그 엄청난 전압과 고주파가 이제 온갖 전자제품과 전화기가 연결되어있는 접지와 연결되었다. 더군다나, 스파크는 공기중에 형성된 전기통로이다. 이 전기통로를 형성함으로 인해, 당신은 모든 전기 시스템을 쇼트시키게 된다.
전기장은 전류를 유도하고 민감한 테스터를 파괴한다. 민감한 테스터와 측정장비만이다. 값싼 아날로그 볼트-옴미터(VOM)나 중고 진공관 오실로스코프는 다른 많은 디지털장비들이 고장나는 테슬라코일 주변에서도 괜챦을것이다.
좋은 전기실습 Good electrical practice
당신의 코일을 전기아울렛(소켓)이 타격을 당하지 않을 수 있는 곳에 위치시켜라.사람,동물,그리고 민감한 전기장비. 컴퓨터를 끄고 전원을 차단시켜라.
방전되는 테슬라코일은 오존, 질소-산소의 복합생성물, 그리고 아마도 잠재적으로 독성을가진 물질을 생산해 낸다. 큰 코일을 밀폐된 공간에서 오랜시간 작동시키지 말라. 항상 환기가 잘되도록 확인하라. 오존의 독성으로 인한 질환들이 참고로 될 수있다. 장기적인 생물학적효과는 아직 알려지지않았다.( 반대로 이것은 대기의 오존층을 생성하는데 도움을 줄수 있다!) 2차코일을 제작시 니스칠을 할 때, 환기가 잘되도록하라. 몇몇의 이러한 물질들은 또한 독성이 있다. 전기인두의 열선또한 잠재적 위험을 가지고있다.
테슬라코일동작시 스파크갭에서는 자외선이 방출된다. 사람의 눈은 통증을 느낄수 있는 감각이 없다. 그러므로 생체학적 효과는 나중에 나타나고, 그때는 이미 너무 늦는다.(태양이나 용접불꽃을 본적이 있는가?) 스파크갭에서 발생되는 빛은 불꽃용접기에서 발생되는것과 정확히 같다. 이것은 강한 자외선을 다량 함유하고 있다. 전문적인 용접기사는 불꽃을 쳐다보지말라고 말할 것이다. 스파크갭은 많은 양의 자외선과 가시광선을 발생한다. 가시광선은 극도로 밝고 강하며,자외선은 당신의 눈을 손상시키고,피부암을 유발시킬 수 있다. 만약 당신이 스파크갭을 연구해야만 한다면, 용접글라스를 써라. 일반적으로 플라스틱조각이나 마분지등으로 빛을 차단하는 것은 어렵지않다. 그것은 당신과 다른사람의 보호해줄것이다.
X-rays
엑스레이는 고전압이 있는곳에는 언제나 발생한다.설혹 많은 코일실험자들이 엑스레이 방출을 테스트하고 엑스레이가 검출되지 않는 것을 발견했다해도 엑스레이가 발생될 수 없다고는 말할 수 없다. 특히 진공관이나 전구등이 코일의 가까이 있을때에는 더 그렇다. 여기에 엑스레이에 대한 약간의 정보를 소개한다.
X-ray Production
몇 개의 진공관은 엑스선관으로서의 역할을 훌륭히 해낸다.몇 해 지난 Scientific American지에서는 여기에 대한 항목을 열거하고 있다. 엑스선은 가속된 전자가 원자핵이나 안쪽 전자껍질에 충돌할 때 발생한다. 가속전자는 보통 가열된 필라멘트(음극)에서 튀어나와 큰 전위차를 가지고 양극쪽으로 가속되는데, 의학용으로 쓰이는 장치는 보통 25-150kV 로 작동한다. 기본적으로 10 kV 이상에서는 언제라도 엑스선 방출의 위험이 있으며,전압이 증가함에따라 위험도도 증가한다. 또한 엑스선은 매우 강한 전기장이 작용하여 전자가 차가운 금속을 탈출하는 국지적 field emission 에서도 방출될 수 있는데,이것을 Schottky effect라한다. 이것은 아마도 최근에 아마추어들에의해서 방출된 엑스선의 형태일 것이다.
남은 장에서 나는 대부분 응용이 되는 필라멘트와 전극을 사용한 전통적인 엑스선튜브에 대해서만 논의할려 한다. 타겟이나 전극은 보통 높은 원자가를 갖는 텅스텐과 같은 물질로 만들어진다. 엑스선은 상대적으로 비효율적인 발생을 가진다. 대부분의 에너지는 열로 방출된다(보통 품질이 좋은 엑스선관은 약 99%). 텅스텐은 좋은 재료인데 그 이유는 높은 용융점을 가지므로 발생되는 많은 열에너지를 흡수할 수 있기 때문이다.
만약 음극과 양극의 전위차가 +100 kV D.C. 이면, 엑스선 스펙트럼은 0에서 100keV 까지 에너지를 생산한다. y축을 생산되는 엑스선의 수라하고 x축을 엑스선에너지라고하면, 이 그래프는 y=o에서 x=100 keV를 나타내는 역경사를 가진다. 그러므로, 높은 엑스선에너지에서보다 낮은 에너지의 엑스선이 더 많이 방출된다. 이 낮은 에너지의 일부 광양자는 tube housing 에 의하여 흡수된다.
의료용 엑스선장치에서는, 튜브가 창문을낸 납관의 내부에 위치해있다. 엑스선은 이 창문을 통해 밖으로 나간다. 이 창에는 작은 알루미늄조각이 있는데 그것은 저에너지 엑스선을 흡수,감쇠시키기위한 것이다. 전통적인 장비에서 튜브와 덮개, 알루미늄필터는 2.5-3.5mm의 알미늄 등가의 물질이 출구쪽에 부착되어있다. 이것은 환자에게 흡수되어 잘못된 영상을 발생시킬수 있는 저에너지 방사능을(<10 keV)을 효과적으로 감쇠시킨다.
엑스선 흡수X-ray Absorption
높은 원자가를 갖는 물질은 엑스선 방사를 쉽게 흡수한다. 고에너지 엑스선은 저에너지 에그선보다 더 투과성이 좋다. 예를 들면, 10 cm 두께의 물을 투과하는 비율은 20 keV에서 0.04%이고, 50kev에서 10%, 100 keV에서 18% 이다.
이것을 1 mm 의 납과 비교를 하면, 납은 50 keV에서 0.02%의 투과율, 100 keV에서 0.14%의 투과율을 가지고 있다. 인체는 엑스선을 매우쉽게 흡수한다(물과 비슷하다). 그러나 엑스선의 에너지가 증가할수록 투과율이 증가한다. 이것은 의료용 엑스선이 왜 50-150 keV를 사용하는지 말해준다.
저에너지 엑스선은 환자에게 도달되기전에 알류미늄 필터에 의하여 걸러지는데, 이것은 고에너지 엑스선이 최소한 감쇠되도록 조절한다.(필요한 것을 보기위해 충분히 대비되는 영상을 얻기위할때는 예외) 대부분의 엑스선은 환자에게 흡수되고, 1-5% 가 환자의 몸에서 빠져나간다. 저에너지 엑스선(0-15keV) 은 인체의 피부나 피부표면에 완전히 흡수되어 만약 인체에 도달된다면 나쁜 영향을 미친다. 이것은 일반적으로 피해야만한다.
차단Shielding
가장 좋은 물질은 납이나 비방사성 우라늄이다. 콘크리트나 강철역시 좋은 재료이다. 알루미늄은 저에너지가 아니면 방사능을 많이 흡수하지 못한다. 대부분의 프라스틱은 물과 같은 감쇠효과를 가진다(매우 안좋은 재료다).
Hazards
엑스선은 물질에 흡수되면,원자내의 전자를 이탈시켜 이온을 생산하며, 이것은 화학반응을 일으켜 화학적결합구조를 깨뜨린다. 이것은 인체에 해롭게 작용하며, 암과 백혈병, 백내장 등을 일으킨다.
그러나 자연에서 발생되는 방사능에 의해 인체는 낮은 에너지의 방사능에 대해서는 충분히 재생기능을 갖고 있다. 25 rem 이하의 방사능에대해서는 어떤 생물학적 효과도 관측되지 않는다. 약 300 rem 에서는 피부붉어짐이 발생한다. 자연적으로 발생되는 방사능의 량은 일년에 약 0.2-0.5 rem 정도이다.
대부분의 공인기관에서는 일년에 자연방사능보다 0.5 rem 이상되는 방사능의 노출을 권고하고 있지 않다. 방사능관련 근무자는 일년에 자연방사능보다 5 rem 이상의 방사능을 받을수 있다. 잘 설계된 엑스선 튜브는 0.5 m 에서 분당 10-50 rem 의 노출량을 가진다
방사능원은 백열전구와 같이 작용해서, 그 강도는 거리에 제곱의 비율로 감소한다. 그러므로 방사능이 의심되는 곳에 가까이 서있지 말고, 적절한 차단막을 하고, 노출시간을 최소한으로 하라. 엑스선튜브가 아닌 금속물질에서 일시적으로 발생되는 엑스선은 일반적으로 낮은 에너지를 가지지만, 말할 필요도 없이 피해야만 한다.
관찰Monitoring
이 시점에서 나는 당신이 만약 당신의 코일이 엑스선을 방출하면 어쩌나하고 근심하리라 생각한다. 여기에 대해서는 몇가지의 방법이 있다. 방사능 측정기를 장만하든가, 또는 가까운 소방서에서 근무하는 사람을 만나 방사능 측정기를 빌리는 것이다.(당신의 장치가 만약 그들을 방해한다면 소방서를 괴롭히지는 말라)
X-rays and Tesla Coils
나는 몇 대의 다른 종류의 측정기를 가지고 여러개의 테슬라코일을 관측했으나 측정가능한 방사능은 나오지 않았다. 나의 코일은 3-5 피트의 스파크를 발생하고 전통적인 15 kV 입력을 갖고, 에너지는 1.5 kVA 이상을 갖지 않는다.
결과적으로, 항상 안전을 염두에두고 모든 장비들을 취급하라. 인간은 엑스선이나 자외선을 감지할 수 있는 능력이 없다. 만약 의심스러우면, 정확한 확인을 위해 적절한 측정장비를 사용하라.
테슬라코일은 안테나와 같은 효율을 갖지는 못하지만, 많은양의 RF를 발생한다. 특히 커다란 커패시터를 장착하고 절연파괴가 일어나기전에 발생한다. 많은 야의 RF는 또한 RF 접지가 부적절할때도 발생한다. 이것은 TV 나 라디오, 기타 다른 전자장치에 영향을 줄수 있다.
만일 당신이 이것을 발견하면, 일단 접지상태를 확인하고 개선하라. 부가적으로 모든 테슬라코일은 파워라인과 일차코일이 직렬로 연결되어야 한다. 이것은 상대적으로 비용이 저렴하고 RF를 전선피복내에 유지시키는데 매우 효과적이다.
테슬라코일은 실질적인 화재의 위험을 가지고 있다. 항상 잘 작동되는 전기화재용 소화기를 준비하라. 화재는 과열된 스파크갭, 장비고장(변압기의 쇼트등), 코로나방전, 유도전류,등등으로 인하여 발생될 수 있다.
화재는 스파크가 발화성물질을 때림으로서 발생된다. 테슬라코일에서 발생되는 스파크는 뜨겁다. 그것이 무엇을 때리는가에 따라, 화재로 연결될 수 있다.
코일을 작동시킬때는 주변에 발화성물질이 없는지 항상 확인하라. 예를 들면,가스통이나 화약, 톱밥, 불꽃놀이 등등이다. 벽이나 천정도 불이 붙을 수 있다. 그러므로 항상 소화기를 준비하라.
추가적으로, 대부분의 코일러들은 폴리에칠렌이나 기타 플라스틱으로 커패시터나 기타 장비들을 제작한다. 이러한 플라스틱류는 상대적으로 낮은 온도에서 발화될 수 있고, 많은 양의 독성연기를 발생한다.
테슬라코일이 불을 뿜는 것은 간직하고픈 아름다움이지만, 가끔 당신의 이웃은 그렇게 생각하지 않는다. 가능하다면 집 안쪽에서 작동하라. 또는 당신의 이웃을 이해시켜라.
코일과 소음Coils are noisy
배우자The Spouse
또다른 잠재적 위험은 배우자가 당신이 당신의 취미생활에 너무많은 시간을 보내다고 생각하는 경우이다. 어떤 취미든!!! 아내가 이해하지 못할 것을 예상하라!
