전기 화재는 다양한 원인이 있지만 허용 전류를 초과해서 발생하는 발열로 인한 화재도 빈번히 일어납니다. 그렇기 때문에 전기 공사를 할 때 허용 전류는 중요한 사안인데요, 허용전류와 전선의 굵기의 관계에 대해 알아보겠습니다.
허용전류란?
전기 공사 업무 수행에서 중요한 부분 중 하나가 전선의 허용 전류입니다. 여기서 허용 전류는 전선에 흘릴 수 있는 안전상의 최대 전류를 말합니다. 얇은 배관에 강한 수압으로 물을 흘려보내면 배관에 문제가 생기게 됩니다. 이처럼 전선에 흘릴 수 있는 전류량은 각각의 종류에 따라 최대 값이 정해져 있습니다.
전선에는 당연히 전류가 흐르지만, 저항 값은 0옴이 없습니다. 그렇기 때문에 전류가 흐르면 도체는 자연히 발열합니다. 큰 전류가 흐를수록 발열량이 증가하기 때문에, 도체를 덮는 절연 피복이 열에 견딜 수 없게 된다고 녹을 수 있습니다. 절연 피복이 녹게 되면 결국 단락 및 화재로 이어지게 됩니다. 따라서 허용 전류의 지표를 기준으로 전선을 선택하는 것은 상당히 중요하다고 할 수 있습니다.
전선의 굵기와 허용 전류의 관계
전선 크기와 허용 전류의 관계를 이해하기 위해서는 저항과 발열량이 기본이 돼야 합니다.저항 값의 계산식은 다음과 같습니다.
R = l / s
(R [Ω] : 저항 ρ [Ω · m] : 저항 l [m] : 도체의 길이 S [m²] : 도체의 단면적)
이 식을 보면 도체의 단면적 (S)가 넓어 질수록 저항 값이 낮아집니다. 배관이 넓을수록 물이 잘 흐르는 것과 같은 이치입니다. 즉, 굵은 전선이나 케이블이면 전류를 흐르기 쉬운 것입니다. 반대로 가는 전선 및 케이블이라고 전류가 흐르지 않게 됩니다. 전선을 배관, 전류를 물이라고 생각하면 이해하기 쉽습니다. 발열량의 계산은 모듈의 제1 법칙이라고 하며, 다음과 같습니다.
Q = I^2*R*T
(Q [J] : 발열량 I [A] : 전류 값 R [Ω] : 저항 값 t [s] : 시간)
이 식으로부터 저항 값이 클수록 발열량이 증가하는 것을 알 수 있습니다.따라서 전선의 굵기가 작으면 저항 값이 올라, 결국 발열량이 높아지는 것을 알 수 있습니다. 이와 같이 전선의 굵기와 허용 전류는 비례 관계에 있습니다. 다만 그렇다고 해서 무조건 굵은 전선을 사용하는 것은 비용에 문제가 발생합니다.
허용 전류의 초과로 인한 사고
전기 릴선의 발열
허용 전류의 사고 예로 가까운 것이 전기 릴선의 열화입니다.전기 릴선을 감은 상태로 전기를 흘리면 전선의 열이 쌓여서, 발화할 수 있습니다. 릴선에 15A 차단기가 장착되어 있다고 해서, 무조건 15A까지 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 이것은 릴선이 모두 풀려있거나, 지연시켜 사용하는 등의 최적의 상태에서 가능한 용량입니다.
만약 릴선을 감은 채로 사용할 경우 드럼 릴의 표시를 확인합시다. 정격 전류 등 감은 채 사용 가능한 전류 값이 명시되어 있습니다. 그럼에도 불구하고 발열은 화재로 이어질 수 있기 때문에 최대한 릴선을 풀은 상태에서 사용하는 것을 권장합니다.
쌓여있는 전선 랙
케이블 랙이나 케이블 베어에 전선이 쌓이는 상황이 종종 발생합니다.그 경우도 방열 성능이 저하되고, 발화 사고가 발생할 위험이 있습니다. 또한, 기존의 시설에서 증설하는 상황에서는 케이블 랙의 크기도 제한되어 있기 때문에, 더 전선을 축적해야 하는 경우도 있을 수 있습니다. 이러한 상황에서는 더욱더 허용 전류를 신경 써서 설계해야 합니다.
요약
허용 전류와 전선의 발열은 밀접한 관계가 있으며, 이것으로 인한 화재 사고도 빈번히 발생하므로 설계 시 주의 깊게 살펴봐야 한다.또한 허용 전류는 주변 환경의 온도가 30℃ ~ 40℃를 기준으로 하므로 주변 환경의 온도가 이것보다 높다면 추가적으로 고려해야 하는 요소다.
