얼마 전 한 신축 공사 현장에서 누전 차단기를 설치하지 않은 채 핸드 철근 절단기를 사용해 작업하던 근로자가 고인 물에 의한 전기 누전으로 감전사했다. 우리나라 감전 재해는 주로 산업 현장에서 발생한다. 전기 공사 시 절연하지 않거나 노출된 전선 등에 접촉하거나, 전기 기기를 정비 또는 조작할 때 안전 조치에 소홀하기 때문이다. 감전 재해 예방 3대 안전 수칙은 ▲접지 실시 ▲누전 차단기 설치 ▲전기 기기 정비 시 전원 차단이다. 개정된 저압 차단기 KS 규정 및 선정 방법에 대해 살펴본다.
차단기(Circuit Breaker)는 개폐 장치의 한 종류로, 정상 상태뿐만 아니라 단락과 같은 이상 상태 전로電걟를 개폐하는 기기다. "정상 상태의 전류를 투입 · 통전 · 차단하며, 또한 단락과 같은 소정의 이상 상태에 있어 투입, 일정 시간 통전, 차단하도록 설계한 개폐 장치"—IEC(국제전기표준회의). "정상 회로 상태에서 전류를 투입, 통전, 차단할 수 있고, 또한 단락과 같은 규정된 비정상적인 회로 상태하에서도 전류를 투입, 규정된 시간 동안 통전 및 차단시킬 수 있는 기계식 개폐 기기"—KS.IEC와 KS의 차단기에 대한 정의다.
IEC는 차단기 표준을 적용 범위와 사용 장소에 따라 주택용과 산업용으로 구분한다. 주택용 차단기는 전기 설비 사용에 대한 지식이 없는 일반인이, 산업용 차단기는 지식이 있는 숙련자 또는 기능자가 조작하는 것을 전제로 한다. IEC는 일반인을 숙련자도 기능자도 아닌 사람으로 기능자를 전기 위험을 방지하고자 숙련자에게 적절한 지도와 감시를 받는 사람으로 숙련자를 전기 위험을 방지하고자 관련 교육을 받고 경험을 쌓은 사람으로 정의한다.
우리나라도 2011년 12월 29일, IEC 차단기 표준을 모체로 해 산업용 배선 차단기(KS C 8321), 산업용 누전 차단기(KS C 4613), 주택용 배선 차단기(KS C 8332), 주택용 누전 차단기(KS C 4621)규정을 개정했다. 기술표준원에서 밝힌 저압 차단기 규정 개정 배경이다.
"최근 원격 감시 통신과 제어 기능을 내장한 누전 · 배전 차단기 개발로, 이와 관련한 안전성 확보가 필요했으나, KS 표준을 마련하지 않아 일부 차단기와 관련해 KS 표준을 최신 IEC 규정과 차이가 난 상태로 운영했다. 이에 저압 차단기 분야에 대해 최신 IEC 표준에 맞게 KS 표준을 정비 또는 새로 개발했다. 표준 간 차이를 최소화해 국제 무역 기술장벽과 제반 부작용을 방지하며, 관련 산업 발전을 지원하기 위한 것이다."
2012년 시행, 저압 차단기 규정
기술표준원은 2009년에 주택용과 산업용 저압차단기에 대한 표준을 고시해 시행했으나, 주택용은 산업계의 준비 상황을 고려해 2012년까지 2년간 유예했다. 유예 기간 KS 인증 심사 기준 개정을 검토하며, 다음과 같은 문제점을 다시 논의했다. ▲산업용 배선 · 누전 차단기(KS C 8321 · KS C 4613)는 전기용품 안전 인증 단계부터 산업용 표준으로 인증을 취득해 온 상태이므로, 기존 KS 인증품을 계속 사용하려면 KS C 8321 · KSC 4613 개정이 산업용으로 이뤄져야 함 ▲주택용 차단기는 IEC에 부합한 신규 제품으로 안전 인증을 취득한 것이나, KS 인증 취득 시 성능을 검증해 안전성을 확보하므로, 신규 제품부터 주택용 배선 차단기는 KS C 8332, 주택용 누전 차단기는 KS C 4613의 신규 KS 인증 번호로 추진하는 것이 기술적으로 타당함 등이다.
이에 따라 기업체 간담회를 세 차례, 기술표준원 주관 공청회를 두 차례 개최해 2011년 12월 다음과 같이 KS 표준 4종을 개정하고, 해당 KS 인증심사 기준 4종을 전면 개정하기로 합의했다.
저압 차단기 개정안
KS 번호 변경(명칭 및 내용은 그대로 유지)
· 산업용 배선 차단기 : KS C 8332 ⇒ KS C 8321
· 산업용 누전 차단기 : KS C 4621 ⇒ KS C 4613
· 주택용 배선 차단기 : KS C 8321 ⇒ KS C 8332
· 주택용 누전 차단기 : KS C 4613 ⇒ KS C 4621
유예 기간을 위한 부속서(기존 버전) 삭제
· KS C 8332(기존 KS C 8321) 부속서 B 삭제
· KS C 4621(기존 KS C 4613) 부속서 C 삭제
4개 표준 적용 범위에 다음 문구 삽입(공통)
"이 표준은 3극 차단기에서 가운데 극을 변형(예를 들면 제거 등)하여 사용하는 2극 차단기에는 적용하지 않는다."
KS C 4621(기존 KS C 4613)에서 '꽂음 접속식 누전 차단기'부속서를 KS C 8305(배선용 꽂음 접속기)로 이동하고 삭제.
산업용 배선 차단기(KS C 8321) | 정격 전압 교류 1000V 이하, 정격 전류 2000A 이하, 정격 전류 차단 용량 200㎄ 이하인 주파수 60㎐ 교류 배선 차단기. 개폐기와 트립Trip 장치 등을 절연물의 용기 내에 일체 조립한 것으로, 통상 사용 상태 전류를 수동 또는 절연물 용기 외부의 전기 조작 장치 등에 의해 개폐하며, 과부하 및 단락 등의 경우 자동으로 전로를 차단하는 기구다.
산업용 누전 차단기(KS C 4613) | 정격 전압 교류 1000V 이하, 정격 전류 2000A 이하, 정격 전류 차단 용량 200㎄ 이하인 주파수 60㎐ 회로 전압 의존형 교류 전류 동작형 누전 차단기. 지락 검출 장치, 트립 장치, 개폐 기구 등을 절연물의 용기 내에 1조로 조립한 것이다. 지락 검출 장치, 트립 장치, 개폐기구를 분리해 사용하는 구조는, 조립한 상태에서 이 표준을 적용한다.
주택용 배선 차단기(KS C 8332) | 정격 전압 교류 380V 이하, 정격 전류 125A 이하, 정격 전류 차단 용량 2만 5000A 이하인 주파수 60㎐ 주택용 및 이와 유사한 용도의 배선용 차단기. 개폐기, 트립 장치 등을 절연물의 용기 내에 일체로 조립한 것으로, 통상 사용 상태 전로를 수동 또는 절연물 용기 외부의 전기 조작 장치 등에 의해 개폐하며, 과부하 및 단락 등의 경우 자동으로 전로를 차단하는 기구다.
주택용 누전 차단기(KS C 4621) | 정격 전압 교류 380V 이하, 정격 전류 125A 이하, 정격 전력 차단용량 2만 5000A 이하인 주파수 60㎐ 주택용 및 이와 유사한 과전류 보호 장지를 가진 회로 전압 의존형 교류 동작형 누전 차단기. 지락 검출 장치, 트립장치, 개폐 기구 등을 절연물의 용기 내에 1조로 조립한 것이다. 지락 검출 장치, 트립 장치, 개폐 기구를 분리해 사용하는 구조는, 조립한 상태에서 이 표준을 적용한다.
감전사고 예방, 누전 차단기
인체 감전, 누전 화재, 전기 기기 손상 등을 일으키는 주원인으로 지락地絡을 꼽는다. 전선이나 전로 중 일부를 직 · 간접으로 대지(접지)로 연결한 경우, 즉 전로와 대지 간 절연성이 떨어지면 아크 또는 도전성 물질의 영향으로 전로나 기기 외부에 위험한 전압이 나타나거나 전류가 흐르는 상태를 말한다.
목재나 스티로폼 등 건축 재료 또는 그 밖에 가연성 물질 등의 근처에 지락 전류가 흐르면, 그 줄 열(Joule's Heat)로 말미암아 누전 화재가 발생한다.
지락은 주로 아크Arc를 동반한다. 아크 중심 온도는 약 1만℃로 줄 열과 비교할 수 없을 정도며, 지락 전류가 낮은 경우에도 아크로 말미암아 전기 설비가 불에 타 부서진다.
인체 감전, 누전 화재, 전기 기기 손상 등을 예방하려면 누전 차단기를 설치해야 한다. 누전 차단기는 전기 기계 기구의 외함(외부 전기 공급함)이나 외피 등 금속제 부분에 누전 또는 절연 파괴 등으로 말미암아 발생하는 지락 전류가 일정 값 이상일 때, 주어진 동작 시간 이내에 전기 기계 기구의 전로를 차단한다. 누전 검출부, 영상 변류기, 차단 기구 등으로 이뤄진다. 누전 차단기는 정상 상태에서 영상변류기에 발생하는 자장이 서로 상쇄돼 누전 전류를 검출하지 못하므로 동작하지 않고, 지락 상태에서 전류 I에 의한 자계는 서로 상쇄돼 나타나지 않지만 사고 전류 ig에 의한 자장이 영상 변류기에 나타나 검출되기에 트립 코일에 의해 동작한다.
 누전 차단기 선정
누전 차단기를 선정할 때는 보호 목적을 명확히 이해해야 한다. 한국산업안전보건공단에서 2011년 12월 29일 공표한 <감전 방지용 누전 차단기 설치에 관한 기술 지침>에 따르면, ▲지락 보호 전용 - 자체 시험용 버튼 : 녹색 ▲지락 보호 및 과부하 보호 겸용 - 자체 시험용 버튼 : 적색 ▲지락 보호, 과부하 보호 및 단락 보호 겸용 - 자체 시험용 버튼 : 적색 등이다. 또한, 전로의 배전 방식에 따라 누전차단기 극수를 선정해 <표 1>, <그림>과 같이 결선한다.
 누전 차단기 용어 정의
누전 차단기 : 누전 검출부, 영상 변류기, 차단 기구 등으로 구성된 장치로, 이동형 또는 휴대형 전기 기계 · 기구(이하 전기 기기)의 금속제 외함, 금속제 외피 등에서 누전, 절연 파괴 등으로 지락 전류가 발생하면 주어진 시간이내에 전기 기기의 전로를 차단하는 것.
꽂음 접속기형 누전 차단기 : 누전 차단기의 기능을 갖춘 꽂음 접속형(콘센트형 포함).
지락 전류 : 접촉 또는 절연 파괴 등의 사고에 의해 전로 또는 부하의 충전부에서 대지로 흐르는 전류.
누설 전류 : 정전 용량 등에 의해 전로와 전로 또는 전로와 대지 사이로 흐르는 전류.
정격 전류 : 규정된 온도 상승 한도를 초과함이 없이 누전 차단기의 주 회로에 연속해 통전 가능한 허용 전류로, 누전 차단기에 표시된 값.
일상 사용 상태 : 주위 온도 -10∼40℃, 상대 습도 45∼85%로 이상한 진동이나 충격을 받지 않는 상태.
정격 감도 전류 : 일상 사용 상태에서 동작 전압을 정격 전압의 80∼110%로 한 경우, 지락 전류에 의해 누전 차단기가 반드시 차단되는 영상 변류기의 1차 측 검출 지락 전류값으로 누전 차단기에 표시된 값.
동작 시간 : 정격 감도 전류 이상의 지락 전류가 발생할 때부터 그 전로를 차단하기까지 시간.
정격 부동작 전류 : 일상 사용 상태에서 동작 전압을 정격 전압의 80∼110%로 한 경우, 1차 측 지락 전류가 있어도 누전 차단기가 차단 작동을 하지 않은 영상 변류기의 1차 측 검출 지락 전류값으로 누전 차단기에 표시된 값.
전류 동작형 누전 차단기 : 지락 전류를 영상 변류기로 검출하고 자동 차단시키는 누전 차단기.
감전 방지용 누전 차단기 : 정격 감도 전류 30㎃ 이하, 동작 시간 0.03초 이내인 누전 차단기.
또한, 누전 차단기를 선정할 때 정격 전압, 전격 전류, 정격 감도, 정격 차단 전류 등을 고려한다. ▲정격 전압 - 반도체 증폭식 누전 트립 방식으로, 제어전원을 주 회로에서 취하므로 정격 전압과 사용 회로 전압이 일치해야 한다. ▲전격 전류 - 부하 기기의전부하전류보다크게하고시동전류와같은사고가 아닌 일시적 과전류에 동작하지 않도록 선정한다.
▲정격 감도 - 보호 목적 및 지락 선택 협조의 필요성을 고려해 정한다. 예를 들면, 감전 보호용은 일반적으로 고감도형(정격 감도 전류 30㎃ 이하)의 고속형(동작 시간 0.1초 이내)을 선정한다. ▲정격 차단 전류- 회로의 규약단락 전류치이상으로 선정한다.
정격 전압 선정 | 배선용 차단기는 적용 회로 전압이 정격 전압 이하일 경우 어떠한 회로 전압에 적용해도 지장이 없지만, 누전 차단기는 반도체 증폭식 누전 트립 방식이면 제어 전원을 취하므로 적용 회로 전압에 정격 전압을 맞춰야 한다. 누전 차단기는 규격상 정격 전압의 110%까지 성능을 보증하고, 동작 범위는 정격 전압의 80~110%이므로, 이 범위에서 적용은 문제가 없다. 대부분의 누전 차단기는 가정용은 110/220V 겸용, 산업용은 220/460V겸용이므로 선정하기 쉽다.
 
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정격 감도 전류 선정 | 일반적으로 규제를 포함한 보호 목적 및 지락 보호 협조에 의해 정격 감도 전류를 선정하지만, 감전 방지를 목적으로 하는 경우 고감도형 15㎃, 30㎃ 등을, 누전 화재나 지락에 의한 기기 손상 등의 방지를 목적으로 하는 경우 중감도형 100㎃, 200㎃, 500㎃ 등을 선정한다.
감전 방지 측면에 따른 선정 | 감전 방지용으로 고감도 고속형을 선정하지만, 접촉 상태에 따라서 중감도형도 가능하다. 고감도형을 사용하고 싶어도 회로의 상시 누설 전류나 돌입 전류 등에 의해 고감도형을 적용할 수 없는 경우가 있다. 통상적으로 전동기 부하 50A, 전등 부하 100A를 넘는 경우 30㎃ 고감도형은 오작동 우려가 있으므로 주의한다. 이 경우 기기의 보호 접지 저항을 조정해 접촉 전압을 낮춰 인체 통과 전류를 작게 함으로써 감전을 방지하도록 한다. 즉, ' 허용 접촉 전압 > 정격 감도 전류 × 기기 보호 접지 저항치'를 만족하도록 정격 감도 전류에 대한 보호 접지 저항치를 선정한다.
누전 차단기 설치
누전 차단기는 종류, 설치 방법, 관련 규정 등을 포함한 교육을 받은 숙련자가 설치해야 한다. ▲전기 기기의 외함 또는 외피 등 금속 부분은 누전 차단기를 접속한 경우에도 접지한다. ▲누전 차단기는 분기 회로 또는 전기 기기마다 설치하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 정상 운전 시 누설 전류가 적은 소용량 부하 전로 분기 회로에 일괄해 설치할 수 있다. ▲누전 차단기는 배전반이나 분전반 등에 설치하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 꽂음 접속기형 누전 차단기는 콘센트에 연결하거나 부착해 사용할 수 있다. ▲지락 보호 전용 누전 차단기는 과전류를 차단할 수 있는 퓨즈 또는 차단기 등을 조합해 설치한다. ▲누전 차단기의 영상 변류기에 다른 배선이나 접지선이 통과하지 않도록 설치한다. ▲서로 다른 중성선이 누전 차단기 부하 측에 공유하지 않도록 설치한다. ▲중성선은 누전 차단기의 전원 측에 접지하고, 부하 측에 접지하지 않도록 한다. ▲누전 차단기의 부하 측 단자는 전기 기기 부하 측 전로에 연결하고, 누전 차단기의 전원 측 단자는 전원을 공급한 인입 측 전로에 연결한다. ▲단상용 누전 차단기는 3상 회로에 설치하지 않는다. ▲누전 차단기는 설치전에 반드시 개로시키고, 설치 후에 폐로시켜 작동한다. ▲누전 차단기의 설치를 마치면 회로와 대지간 절연 저항을 측정한다.
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누전 차단기 작동 상태 확인 | 다음의 경우 누전 차단기 시험기(RCD Tester), 또는 자체 시험용 버튼(Test Button)을 사용해 누전 차단기가 확실하게 작동하는지 확인한다.
- 전기 기기를 사용하려는 경우
- 누전 차단기가 작동한 후 재투입할 경우
- 전로에 누전 차단기를 신규로 설치할 경우
전로에 설치한 누전 차단기는 시험용 버튼을 이용해 월 1회 이상, 누전 차단기 시험기를 이용해 3개월에 1회 이상 정상 작동 여부를 확인한다. 누전 차단기가 작동하지 않거나 오작동하는 경우, 원인을 조사해 즉시 수리 또는 교체하는 등 조처한다.
<Energy News>
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