일단 제 블로그에 원문은 있고 URL은 다음과 같습니다.      

수식이나 이미지가 좀 일그러져 보기 불편하시면 아래 주소로 접속하셔서 보시기 바랍니다.  고맙습니다.    

      

https://blog.naver.com/somang8991/221457045668

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안녕하세요? 소망 김기사입니다.

이번 포스팅에서는 전기 자격증을 공부하시면서 조금은 난해한 단어 뜻을 가볍게 알아가보고자 합니다. 사실 전기자격증 공부의 어려움중에 하나가 바로 단어 자체 뜻이 쉽지 않기 때문인데요. 이런 단어들의 뜻을 알고 있으면 전기를 이해하는데 많은 도움이 됩니다.

단락(短絡, short)은 한자로 짧을 단(短), 이을 락(絡)을 사용합니다. 짧게 이어진다. 여기서 짧게 이어지는 것은 무엇일까요? 바로 전기가 저항(부하)없이 연결된 것을 말합니다.

보통 우리가 사용하는 전자제품 내부엔 저항을 비롯한 인덕터, 커패시터 등 여러가지 소자가 있다는 것을 기억하시나요? 과거 R-L-C 회로를 설명 했던 것을 보시면 이해 하실 듯 합니다. 

이들이 있어서 전자제품 안에 큰 전기가 들어와도 문제 없이 전자제품이 자신의 일을 하였습니다. 이들중에 가장 중요한 것이 바로 저항입니다. 저항은 전력을 소비하면서 일을 합니다. 그래서 보통 부하(load)라고도 하는데. 저항이 극도로 0에 가까울 정도로 작게되면 어떻게 될까요?  옴의 법칙을 이용해서 예를 들어봅니다. 보통 교류에서는 저항 뿐만 아니라 리액턴스도 고려 해야 하는데 저항과 리액턴스의 벡터 합 개념이 바로 임피던스 입니다.

V=IZ, I=V/Z

                

위의 공식에서도 알 수 있듯 저항이 커질수록 임피던스값도 커지게 됩니다. 달리 말하면 저항이 작아질수록 임피던스 값도 작아지게 되고 이에 전류값도 커지게 됩니다.

즉, 저항이 0에 가깝게 될정도로 무척 작은 숫자가 되면 전류는 무척 큰 숫자가 됩니다. 

 소망 아버지도 전기 사고 현장에 가셔서 고객분들에게 사고의 원인을 설명 하실때 '쇼트 났다'는 말씀을 종종 하십니다.  쇼트라는 단어는 전자에서도 많이 사용하는데 이는 단락의 영어 단어인 short를 그대로 읽으신 것입니다.

합선(合線, interruption of circuit)이라는 단어도 사실 단락과 거의 같은 말입니다. 합할 합(合)과 줄 선(線)의 한자로 만들어진 합선은 서로의 전깃줄이 부딛힐때 일어나는 현상입니다. 전선의 도체 부분이 서로 벗겨진 상태로 전기적 접촉이 나면 접촉 하는 부분에 과전류가 흐르는 것을 말합니다. 왜 과전류가 생기느냐? 저항(부하)가 걸려 있지 않기 때문에 전류값이 커지기 때문입니다. 앞서 옴의 법칙을 생각하시면 됩니다.

얼마전에 소개한 사고 자료인 나사로 전선 찍는 사고도 비슷한 예라고 볼 수 있습니다.

https://blog.naver.com/somang8991/221429956116

                                                  

일반적으로 이 두가지를 크게 구분 하지 않지만 사고가 날때 고압 이상인 경우는 단락사고, 저압에서는 합선이라는 표현을 많이 합니다. 전기 자격증은 저압보단 고압 위주로 설명 되어 있기에 단락이라는 단어를 많이 합니다.

지락(地落,grounding)사고에 대해 알아보겠습니다. 땅 지(地)에 떨어질 락(落)이라는 표현을 쓰는 지락사고는 그대로 해석하면 땅으로 떨어지는 것을 말합니다. 여기서 떨어지는 대상은 전기이겠지요. 현장에서는 '아스되었다'고 표현 합니다.

그런데 그런 궁금증이 생길 수 있습니다. '전선도 없는데 땅에 어떻게 전기가 떨어지느냐?' 그렇습니다. 전기는 전선을 타고 다녀야 합니다. 그래서 땅에 떨어지는 일을 사고라고 합니다. 보통 집안에서 일어나기보단 전봇대나 송전탑같이 외부에서 특고압으로 전기가 흐를때 생깁니다.

지락사고가 생기는 원인은 송전선에 뭔가 접촉이 되거나 애자 부분의 절연이 파괴되거나 벼락에 맞는 경우등에 생깁니다. 외국 영화 같은데 보면 엄청난 바람으로 전선이 흔들리다 못해 뿌리채 뽑혀 나가고 지지직~ 소리를 내다 근처 나무 같은데 부딛혀서 불이 나는 경우를 보셨죠? 이러한 경우가 바로 지락사고 입니다. 물론 고압 이상의 경우 전기가 전선으로 가지 않고 그냥 새는 경우도 지락사고라고 합니다. 누전보다 훨씬 많은 전류가 새기 때문에 달리 부르는 것입니다.

누전(漏電, electric leakage) 사고는 샐 누(漏)에 번개 전(電)을 쓰는 단어로 전기가 새는 경우를 말합니다. 전기가 전선을 따라 가지 않고 어디론가 샌다는 점이 앞서 말한 지락사고와 비슷합니다. 

가끔 '습기로 인해 누전 되었다'는 경우를 보신 적이 있을 겁니다. 실제로 전기는 습기에 취약한 것이 사실입니다. 그런데 이는 엄밀히 말하면 누전 된 구간에 전선의 절연이 파괴되었고 이곳에 습기가 찼기에 그런 표현을 하는 말입니다. 절연이 파괴 되었다는 것은 전기가 샐 수 있는 조건이 된 것이지요. 습기 그 자체가 누전의 원인이 되는게 아니라 절연이 파괴 된 것이 누전의 원인입니다.  

그럼 왜 이렇게 멀쩡할 것 같은 절연이 파괴가 되는 것일까요? 일단 전선 자체의 설계가 잘 못된 경우가 있습니다. 한동안 차세대 전선이라고 하는 HFIX 전선 같은경우가 대표적인데요. 절연 설계를 잘못해서 누전 사고의 가능성이 높다고  합니다.  그리고 애초 시공시 작업자의 부주의도 한몫 합니다. 전선을 함부러 굴리다 절연 부분이 어디 날카로운데 찍히거나 쇠 복스 안에 작업할때 절연이 긁히는 것도 모르고 그냥 작업하는 경우에 생기기도 합니다. 전선을 보호하는 것이 전선관인데 전선관을 사용하지 않는 경우에도 생길 수 있습니다. 

하지만 가장 흔한 것은 역시 세월이지요. 일반적으로 케이블 보단 알선이라고 하는 일반 전선에서 누전이 자주 일어나는데 이는 오래되어 노후화에 따라 절연이 약해지고 이곳에 수분등이 침투하다가 소위 불어버린 경우입니다.  화장실 같은데 바닥 방수가 잘 안되어 있고 바닥으로 전선관이 지나가면 이 전선관 안으로 수분이 침투하는 경우가 있습니다. 이렇게 되면 전선은 본래 사용 할 수 있는 기간보다 급격히 짧아지게 됩니다. 결국엔 절연 파괴로 연결이 되어 누전이 되는 것이지요.

누전 사고로 인한 전선의 절연 파괴 모습은 아래 링크를 클릭해 보시기 바랍니다.

https://blog.naver.com/somang8991/221379704204

                                                  

보통 이 두 가지를 구분 하는 것은 고압 이상의 경우는 지락이라고 하고 저압에서는 누전이라는 단어를 사용합니다. 결국 정해진 회로를 벗어나 전기가 새는 상황인 것은 같지요.

누전을 예방 하는 방법은 간단합니다. 바로 누전 차단기를 설치하면 됩니다. 

그렇다면 지락은 어떻게 예방 할 수 있을까요? 

영상 변류기(ZCT, Zero Current Transformer)를 설치 하면 됩니다. 이는 일반인들은 잘 모르지만 전기실에서 근무하시거나 전기 자격증을 준비하는 분들은 들어보시거나 잘 아실겁니다. 참고로 여기에서 영상은 영상 전류를 이야기 합니다. 

영상이라 함은 무슨 화면 같은거 보여주는 그런게 아니라(소망 김기사는 처음에 그런줄 알았습니다. ;;;)  3상 전력의 경우 본래 평형을 이루며 각상에서 들어오고 나와야 하는데 그렇지 않은 상태를 말합니다. 즉, 불평형 상태가 되면 영상전류가 흐르게 되고 이는 문제가 있다고 판단 해주는 것이 영상 변류기 입니다. 

잘못된 형식의 이미지 링크입니다.

화살표에 위치한 후크 모양의 것이 영상 변류기(ZCT)

위의 사진에서 처럼 3상의 전력이 차단기를 통해 나가는 2차측에 수갑처럼 선을 감싸고 있는게 바로 영상 변류기(ZCT)입니다. 보통 전선에 전류가 얼마나 흐르는지 보는 후크메타 같이 전선을 감싸고 있어서 평형상태를 측정 하면서 뭔가 이상하다 싶으면 이를 인식하는 것입니다. 이 영상 전류는 중성선을 통해 흐릅니다. 이에 대한 자세한 이야기는 조만간 포스트를 하나 작성해 설명 드리겠습니다.

결국 큰 틀에서 보면 영상전류는 누설전류의 하위 개념입니다. 

영상 변류기는 자체적인 차단 능력은 없고 문제가 생길시 누전경보기 등을 통해 알려 줍니다. 보통 사람들이 생각하기에 전류가 어디선가 새는 현상이면 무조건 전기를 차단해야 한다고 생각하지만 큰 건물이나 산업현장에서는 갑자기 전기가 차단됨으로 인한 손해가 더 클수 있기 때문에 경보기가 알려주는 경우가 많습니다. 즉, 누전 경보기는

"전기가 새고 있으니 작업을 모두 멈추시기 바랍니다."라는 식으로 경고를 주는 것이지요. 자동으로 차단 되는 경우도 있으나 직접 수동으로 전기를 차단해야 하는 경우도 많습니다.

결국 우리가 잘 아는 분전함(두꺼비집) 안에 있는 누전 차단기는 영상 변류기에 차단기능까지 갖추고 작게 만든 녀석이라고 보시면 됩니다. 누전 차단기 역시 전류가 들어오고 나가는 과정에 오차가 어느정도 있으면 이는 누전이다 싶으니 전기를 스스로 차단 하는 것입니다. 이때 전자석의 힘을 빌려 차단 시키는 것이지요.

전기자격증을 준비하시는 분들은 중요하게 아셔야 할 것이 하나 있습니다. 바로 차단기의 AF와 AT입니다.

AF란 Ampere Frame의 이니셜 입니다. 프레임은 우리 말로 뼈대, 구조, 틀 이런 것을 말합니다. 즉 차단기가 물리적으로 버틸 수 있는 전류의 최대 한계 입니다. 앞서 단락/합선 사고시 순간적으로 큰 전류가 흐른다고 했었지요. 이렇게 큰 전류가 흐르면 차단기가 너무 놀라 스스로 망가져 버리는 경우가 있습니다.

보통 합선사고가 나면 차단기도 함께 교체 해야하는 경우가 자주 있는 이유가 바로 그 때문입니다. 그래서 AF값은 차단기 정격 용량보다 크게 설계가 되기 마련입니다.

AT란 Ampere Trip의 이니셜 입니다. 트립이라는 것은 우리 말로 정지를 이야기 합니다. 즉 차단기에서 전류를 정지 시키는 전류값을 말합니다. 전기를 많이 써서 과부하가 나거나 또 다른 전기 사고등으로 전류가 크게 흐르게 되면 화재등의 위험이 있기에 차단기는 서둘러 전기를 차단해야 합니다. 보통 AT의 규격은 공장에서 맘대로 찍는 것이 아니라 15A, 20A, 30A, 40A, 50A, 60A, 75A, 80A,100A,125A, 150A, 175A, 200A, 225A, 250, 300A로 정해져 있습니다.  달리 말하면 AT값은 차단기가 안전하게 전류를 지나가게 해주는 제한선이라고 보시면 됩니다. 

따라서 안전하게 쓰는 [전류량<AT<=AF ]값이 된다고 보시면 됩니다.

잘못된 형식의 이미지 링크입니다.

정격전류 30A, 정격차단전류 2.5kA 누전 차단기

보통 누전 차단기는 AF와 AT라고 표기 하지 않고 정격차단전류와 정격전류로 표기 합니다. 위의 차단기의 경우 정격차단전류=AF=2.5kA 입니다. 즉 순간적으로 큰 전류가 흐르면 물리적으로 2500A까지 이 차단기는 버텨준다는 이야기를 하는 것입니다. 그 이상이 되면 고장 난다는 것이지요. 그리고 정격전류=AT=30A는  전기를 많이 사용해 30A가 되면 차단기가 과부하를 막고자 전류를 차단 한다는 것입니다. 

즉 위의 차단기 같은 경우는 30A까지는 문제 없이 전기를 사용 할 수 있지만 30A보다 많이 사용하게 되거나 큰 전류가 흐르면 차단이 되고 2500A가 되면 차단기가 망가진다는 것을 말해줍니다.

따라서 위의 차단기는 누전 뿐만 아니라 과부하(30A), 단락보호(30A~2500A) 기능까지 가지고 있음을 이야기 합니다.

보통 차단기의 가격은 정격전류보다도 정격차단전류 크기에 따라 좌우 되는 경우가 많습니다.

이번 포스팅 내용은 어떠신가요? 간단하게 이야기 하려고 했는데 쓰다보니 길어지네요. 그만큼 전기에 대해 많은 분들이 더 쉽고 편하게 접근하시길 바라는 소망 김기사의 생각 때문이었습니다. 즐겁게 읽어주셨길 바라며 다음 포스팅에서는 뭔가 또 흥미로운 주제를 가지고 오겠습니다. 감사합니다.