배선용차단기 선정시 고려사항

배선용 차단기(MCCB: Molded Case Circuit Breaker)는 전기 회로에서 과부하 전류와 단락(합선) 전류를 모두 차단하여 전선(배선)과 연결된 기기를 보호하는 중요한 장치입니다. 올바른 배선용 차단기 선정은 전기 시스템의 안전과 신뢰성을 위해 필수적입니다. 선정 시 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.

1. 정격 전압 (Rated Voltage):
   • 차단기의 정격 전압은 사용하려는 회로의 계통 전압(System Voltage)보다 크거나 같아야 합니다.
   • 이는 차단기가 정상 작동 및 사고 전류 차단 시 절연 성능을 유지하고 아크를 안전하게 소호(끄는 것)하기 위해 필수적입니다.
2. 정격 전류 (Rated Current): 프레임(AF)과 트립(AT)
   • 프레임 전류 (AF: Ampere Frame): 차단기의 외형(크기)과 최대 통전 가능한 전류 용량을 나타냅니다. 동일한 프레임 내에서 여러 트립 전류 값을 가질 수 있습니다.
   • 트립 전류 (AT: Ampere Trip) 또는 정격 동작 전류: 차단기가 트립(차단 동작) 없이 연속적으로 흘릴 수 있는 최대 전류값입니다. 이 값이 부하의 정상 운전 전류 및 전선의 허용 전류를 고려하여 선정하는 기준이 됩니다.
   • 선정 기준: 부하의 정상 전류보다는 커야 하고, 보호하려는 전선의 허용 전류보다는 작거나 같아야 합니다. 일반적으로 부하 정격 전류의 1.1배~1.25배 이상, 전선 허용전류 이하에서 선정합니다 (관련 규정 및 부하 특성 고려 필요).
   • 관계: 트립 전류(AT)는 항상 프레임 전류(AF)보다 작거나 같습니다 (AT ≤ AF).
3. 정격 차단 전류 (Rated Breaking Capacity / Interrupting Capacity):
   • 차단기가 설치될 지점에서 예상되는 최대 단락(고장) 전류보다 크거나 같아야 합니다. 단위는 보통 kA(킬로암페어)로 표시됩니다.
   • 만약 예상 단락 전류보다 차단 용량이 작으면, 단락 사고 발생 시 차단기가 파손되거나 폭발하여 제 기능을 하지 못하고 더 큰 사고로 이어질 수 있습니다. 이는 안전과 직결되는 매우 중요한 요소입니다.
4. 극수 (Number of Poles):
   • 보호하려는 전원 시스템의 방식에 맞춰 극수를 선택해야 합니다.
   • 단상 2선식: 1P (Hot 라인만 차단) 또는 2P (Hot + Neutral 라인 동시 차단)
   • 3상 3선식: 3P
   • 3상 4선식: 3P 또는 4P (중성선까지 차단 필요 여부에 따라 선택)
5. 트립 특성 (동작 특성, Trip Characteristics):
   • 과부하 및 단락 전류 감지 후 차단기 트립 메커니즘이 작동하는 방식을 나타냅니다.
   • 열동전자식 (Thermal-Magnetic): 가장 일반적인 방식으로, 바이메탈(열동 요소)이 과부하를 감지하고 전자석(전자 요소)이 단락 전류를 감지하여 트립합니다. 일반적으로 트립 설정값 조정이 제한적입니다.
   • 전자식 (Electronic): 전류 변환기(CT)와 전자회로를 이용하여 전류를 감지하고 트립 설정을 더 정밀하고 넓은 범위에서 조정할 수 있습니다. 과부하(Long Time), 단락(Short Time, Instantaneous) 트립 전류 및 시간 지연 설정이 가능하여 보호 협조(Coordination)에 유리합니다.
   • 부하의 종류(모터, 일반 부하 등)와 보호 목적에 맞는 트립 특성을 가진 차단기를 선택해야 합니다.
6. 사용 목적 및 부하 종류 (Application / Load Type):
   • 주간선 보호용, 분기회로 보호용, 전동기(모터) 보호용 등 사용 목적에 따라 적합한 특성의 차단기를 선택해야 합니다. 예를 들어, 전동기 보호용 차단기는 기동 시 발생하는 높은 돌입 전류에 견딜 수 있도록 단락 트립(순시 트립) 전류 설정치가 일반 배선 보호용보다 높게 설정되어 있습니다.
7. 설치 환경 (Installation Environment):
   • 주위 온도: 차단기의 동작 특성, 특히 열동식 트립 요소는 주위 온도에 영향을 받습니다. 온도가 높은 곳에서는 정격 전류보다 낮은 값에서 트립될 수 있으므로, 제조사에서 제공하는 온도 보정 계수(Derating Factor)를 확인하고 필요시 정격 전류를 보정해야 합니다.
   • 습도, 고도, 분진 등 기타 환경 조건도 차단기 성능에 영향을 줄 수 있으므로 고려해야 합니다.
8. 보호 협조 (Selectivity / Coordination):
   • 전원측과 부하측에 여러 개의 차단기가 직렬로 연결되는 경우, 고장 발생 시 고장점과 가장 가까운 부하측 차단기만 동작하여 정전 범위를 최소화하도록 하는 것이 중요합니다. 이를 위해 각 차단기의 트립 특성과 설정값을 적절히 조절하여 보호 협조를 고려해야 합니다. 전자식 차단기가 보호 협조 설정에 더 유리합니다.
9. 규격 및 인증 (Standards and Certifications):
   • 국내의 경우 한국전기설비규정(KEC) 및 관련 KS 규격에 적합한 제품인지 확인해야 합니다. 수출 또는 특정 설비의 경우 IEC, UL 등 국제 규격 또는 해당 지역 규격 만족 여부도 중요합니다.
10. 부속 장치 (Accessories):
    • 필요에 따라 원격 트립(Shunt Trip, SHT), 부족 전압 트립(Undervoltage Trip, UVT), 경보용 또는 상태 표시용 보조 접점(Auxiliary Switch, AX) 등의 부속 장치를 추가할 수 있는지 확인합니다.

 

결론적으로, 배선용 차단기는 단순히 전류값만 보고 선정해서는 안 되며, 전압, 차단 용량, 극수, 트립 특성, 설치 환경, 보호 협조 등 다양한 기술적 요소를 종합적으로 검토하여 해당 회로와 부하에 가장 적합한 제품을 선택해야 합니다. 안전 규정을 준수하고, 제조사의 기술 자료를 충분히 확인하며, 필요한 경우 전기 전문가와 상의하는 것이 바람직합니다.