누전경보기 설치대상 설치기준 동작원리 영상변류기에 대하여 알아보겠습니다. 누전경보기는 전기선에서 새는 전류(누설전류)를 감지해 화재 위험을 경고해주는 기기입니다. 쉽게 말해, 전기선에 문제가 생겨 전류가 이상하게 흐르면 이를 감지해 ‘삐-’ 하고 알려주는 장치입니다.
주로 불연재료가 아닌 벽이나 천장 등에 철망을 넣어 만든 건물에서 설치되며, 감지기(변류기)와 알림 장치(수신부)로 구성됩니다. 수신부는 사람 눈에 잘 보이고 점검하기 쉬운 장소에 설치하며, 누전 시 경고음을 내거나 전기를 차단하기도 합니다
1. 누전경보기 설치대상
누전경보기는 계약전류용량(같은 건축물에 계약 종류가 다른 전기가 공급되는 경우에는 그중 최대계약전류용량을 말한다)이 100암페어를 초과하는 특정소방대상물(내화구조가 아닌 건축물로서 벽·바닥 또는 반자의 전부나 일부를 불연재료 또는 준불연재료가 아닌 재료에 철망을 넣어 만든 것만 해당한다)에 설치하여야 한다.
다만, 위험물 저장 및 처리 시설 중 가스시설, 터널 및 지하구의 경우에는 그렇지 않다.
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 적용 전기 용량 | 계약전류용량 100A 초과 |
| 구조 요건 | 내화구조가 아님 + 불연 또는 준불연 아닌 재료에 철망 포함 |
| 적용 장소 | 특정소방대상물 |
| 설치 제외 | 위험물 저장 및 처리시설 중 가스시설, 터널, 지하구 |
1.1 계약전류용량
건축물(또는 특정 설비)이 한국전력공사(한전)와 전기 사용 계약을 맺을 때 약정한 최대 전류량(A)을 말합니다.
즉, 전기를 사용할 때 한전에서 미리 정해준 최대 허용치(전류 기준)이며, 이 값에 따라 차단기 크기, 케이블 굵기, 그리고 누전경보기 설치 여부도 결정됩니다.
1.2 계약전류용량에 따른 전력 환산표 (220V, 3상, 역률 0.8 기준)
| 계약전류(A) | 환산 전력(kW) | 용도 예시 |
|---|---|---|
| 30A | 약 9.2kW | 일반 주택, 작은 상가 |
| 50A | 약 15.3kW | 소형 점포, 소규모 사무실 |
| 75A | 약 22.9kW | 일반 상가, 음식점 |
| 100A | 약 30.5kW | 소규모 공장, 편의점, 프랜차이즈 매장 등 |
| 150A | 약 45.8kW | 중형 공장, 일반 업무용 건물 |
| 200A | 약 61.0kW | 대형 마트, 제조공장, 병원 등 |
계산식 : 전력(kW) = √3 × 220V × 계약전류(A) × 0.8 → √3 ≈ 1.732 기준 적용
2. 설치기준
2.1 1급 및 2급 누전경보기
| 구분 | 기준 | 적용 방식 |
|---|---|---|
| ① 1급 누전경보기 | 계약전류 60A 초과 | 반드시 1급 누전경보기 설치 |
| ② 1급 또는 2급 선택 가능 | 계약전류 60A 이하 | 1급 또는 2급 중 선택 가능 |
| ③ 분기회로 기준 적용 | 계약전류 전체는 60A 초과하되, 각 분기회로는 60A 이하인 경우 | 각 분기회로에 2급 설치 시 → 전체로는 1급 설치한 것과 동일하게 인정 |
2.2 변류기
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| ① 위치 | 옥외 입선 제1지점의 부하측 또는 제2종 접지선측 접점이 쉬운 위치 |
| ② 예외 허용 | 특정부위 구조상 옥외 설치 곤란한 경우, 옥내 근접부 설치 가능 |
| ③ 설치 방식 | 옥외 설치 시 옥외형 변류기 사용 필요 (내후성 확보) |
2.3 수신부
2.3.1 기본원칙
| 항목 | 설명 |
|---|---|
| ① 실내 설치 | 옥내 점검이 편리한 장소에 설치 |
| ② 차단기 포함 시 | 가연성 증기·분진 존재 장소에는 차단기구 포함형 수신부 사용 |
| ③ 차단기 외부 설치 가능 | 수신부 자체에 차단기가 없어도 해당 장소 외부 안전구역에 설치 가능 |
2.3.2 설치제한 장소
| 제한 장소 | 사유 |
|---|---|
| ① 소음 혼재 장소 | 수신부 음향경보가 기타 소음과 구별 안 될 수 있음 |
| ② 습기 또는 증기 많은 장소 | 기기 부식 및 오작동 우려 |
| ③ 온도변화 심한 장소 | 전자회로의 오작동 가능성 |
| ④ 대전류회로·고주파 발생장소 | 유도전류·전자파 간섭으로 오동작 가능 |
3. 동작원리
3.1 단상 2선식
3.1.1 기본 구성
| 구성요소 | 설명 |
|---|---|
| i₁ | 부하로 들어가는 전류 (L선) |
| i₂ | 부하에서 나오는 전류 (N선) |
| ZCT | Zero-Current Transformer = 변류기 (누전 감지용 고리) |
| i₀ | 누설전류 (접지로 새어나가는 전류) |
| 수신부 | 누설전류 감지 후 경보 발생 장치 |
3.1.2 정상 상태 (누전 없음)
- i₁ = +전류 (들어가는 방향)
- i₂ = –전류 (나오는 방향)
- 전류 합: i₁ + i₂ = 0
- 자속도 상쇄되어 ZCT에는 아무런 전류 유도 안 됨
- 즉, 누전 없음 → 경보 없음
3.1.3 누전 발생시
- i₁: 여전히 부하로 들어감
- i₂: 일부 전류는 접지(i₀)로 새고, 나머지만 되돌아옴 → i₁ + i₂ ≠ 0
- 자속 불균형 발생 → ZCT에서 전압 유도됨
- 수신부에 기전력(전류) 전달 → 경보 작동
3.2 3상 3선식
3.2.1 정상 상태 (누전 없음)
| 항목 | 설명 |
|---|---|
| 전류 조건 | iₐ + iᵦ + i𝒸 = 0 |
| 자속 합 | ϕₐ + ϕᵦ + ϕ𝒸 = 0 → ZCT 내부 자속 없음 |
| 결과 | ZCT에 유도기전력 없음 → 수신부 작동 X → 경보 없음 |
3.2.2 누전 발생시
| 항목 | 설명 |
|---|---|
| 전류 조건 | iₐ + iᵦ + i𝒸 ≠ 0 (일부가 접지로 샘) |
| 자속 조건 | ϕₐ + ϕᵦ + ϕ𝒸 ≠ 0 → 누설 자속 ϕg 발생 |
| 결과 | ZCT에 기전력 유도 → 수신부 전류 감지 → 경보 발생 |
4. 영상변류기
- 영상 변류기란?
전기회로의 모든 전선을 동일한 방향으로 감싸는 고리형 변류기로, 전선 사이의 불균형 전류(=누설전류)를 감지하는 장치입니다.
4.1 작동원리
| 상태 | 상황 설명 | 영상 변류기 반응 |
|---|---|---|
| 정상 상태 | 들어간 전류 = 나오는 전류 → 균형 잡힘 | 감지 X (전류합 0) |
| 누전 발생 | 일부 전류가 접지나 사람 몸을 통해 샘 → 불균형 발생 | 감지 O (전류합 ≠ 0 → 경보 발생) |
4.2 시간에 따른 유도기전력 e(t)
- N: 권선수 (ZCT 2차 측에 감긴 코일 수)
- ϕ(t): 시간에 따라 변하는 자속
→ 자속이 시간에 따라 변화하면, 그 변화량에 비례해서 유도기전력 발생
자속이 사인함수로 변할 때
- ϕₘ: 자속의 최대값
- f: 교류 주파수 (보통 60Hz)
미분 적용 (기전력 유도식 유도)
결국, 사인파보다 위상이 π/2 빠진 기전력이 발생
4.3 실효값 표현식
- 이 식은 교류 파형에서 최대값을 실효값(RMS)으로 바꾼 공식입니다.
- 1/21/2는 정현파의 실효값 변환 계수
간단한 상수로 정리
4.44는 교류 정현파의 실효값 변환과 관련된 상수입니다.
→ 이는 전기기기(변압기, CT 등)에서 기전력 유도 식의 표준 공식