여러분들은 혹시 건물 내 설비나 장비 그리고 구조물등 각종 시설물에서의 문제점을 파악하기 위해서 어떠한 방법을 이용하시나요? 보통 육안점검 및 간단한 측정장비를 통한 온도측정 또는 비접촉식 적외선온도계를 활용하여 대략적인 정보를 얻기도 합니다. 하지만 이러한 방법으로는 문제부위 확인만 가능할뿐 정확한 원인파악 과 대책수립 은 불가능하다고 할수 있습니다. 따라서 좀더 정밀한 검사방법 을 통해 현장상태 를 진단해야 하는데 이때 필요한것이 바로 열화상카메라 라고 할수 있습니다.
열화상카메라는 우리가 눈으로 볼수없는 물체의 표면온도 를 보여주는 장비 입니다. 쉽게 말해서 카메라 렌즈 로 촬영된 영상을 모니터 화면 으로 보면서 해당 지점의 온도분포 상태를 알수있는 장치 인데요. 기본원리는 이렇습니다. 카메라는 피사체로부터 방출되는 적외선 에너지를 감지하는데 이렇게 수집된 데이터를 이미지 형태로 변환시켜 표시합니다. 만약 정상적인 작동조건 이라면 디스플레이상 에 보여지는 모든 색상은 균일해야만 합니다. 반대로 비정상적인 상황에서는 색 분포가 왜곡되어 나타나게 되는데 이것을 통해서 현재 발생되고 있는 문제점 이나 결함여부 를 판단할수 있게 됩니다.
전기 용어중 하나인 정격차단전류란 단락사고 시 차단기가 동작하여 사고회로를 안전하게 차단할 수 있는 최소한의 전류값을 의미한다. 일반적으로 변압기나 전동기 보호용 과전류계전기 또는 퓨즈 용단특성 시험시에 적용된다. 본고에서는 정격차단전류 개념 및 필요성 그리고 정격차단전류 선정방법에 대하여 기술하고자 한다.
전력계통보호용 차단기 선정 시 고려해야 할 사항 중 하나인 정격차단전류에 대해 알아보자. 먼저 용어 정의부터 살펴보면 정격차단전류란 단락사고 발생 시 계통 보호를 목적으로 차단기가 동작할 수 있는 최대 전류값을 말한다. 일반적으로 표준정격전압/표준정격주파수 및 공칭단락용량 값을 이용하여 계산하며 고장전류 크기보다 충분히 큰 값이어야 한다. 한편 우리나라에서는 IEC 규격을 참고하여 국제규격화된 기준을 채택하고 있다.
전기기기에서는 과부하보호 및 단락보호를 위하여 규정된 전류값보다 큰 값의 정정치 차단전류를 적용하여서는 안된다. 즉 기기 내부 부품소자 또는 보호대상물체등으로부터 발생되는 과도현상파형중 충격성 파형부분만을 억제하기 위한 목적으로 설계된 회로에서의 최대정정치 차단전류보다도 크게 선정되어서는 안된다. 예를 들면 SCR회로의 경우 동작영역내에서 연속동작점 부근에서만 나타나는 급격한 포화상태 돌입전압 상승 현상을 억제하기위한 목적으로 설치된 회로의 경우 일반회로와는 다른 특징을 가지고 있기 때문에 이러한 특성을 고려하여야 한다. 또한 3상 유도전동기의 기동방식별 속도제어용 제동저항기에서도 마찬가지로 해당특성을 고려해야하며 기동시 저항기 자체만의 발열량도 고려되어야 한다. 따라서 본고에서는 각종 전동기 제어장치류 내지는 전자식 전력량계 그리고 부하개폐기류나 배선용 차단기류에서와 같이 정상운전 상태하에서의 일정구간동안만 허용될 뿐이며 순간충격성 전압상승효과를 억제하기 위해서 설정되어 있는 구간이외의 영역에서는 오동작하거나 파손되지 않도록 적정수준 이하로 제한시켜야 하는 범위이다.
우리 주변에는 다양한 종류의 모터가 사용되고 있다. 세탁기, 냉장고, 에어컨에서부터 자동차, 선박, 항공기 심지어 로봇청소기에 이르기까지 무궁무진하다. 이렇게 널리 쓰이는 만큼 고장 사례도 빈번히 발생하는데 이때 반드시 알아두어야 할 사항이 있다. 바로 정격차단전류(Rated Current)다. 쉽게 말해 정해진 기준치 이상의 전류가 흐르면 자동으로 전원을 차단시키는 기능인데 이것이야말로 안전사고를 예방하는 핵심 요소이기 때문이다. 만약 이걸 무시하고 계속 작동시킨다면 자칫 화재 사고로 이어질 수도 있다. 그러므로 관련 설비를 다룰 땐 항상 정격차단전류를 염두에 두고 작업하도록 하자.
주거 공간에서의 조명은 단순히 어둠을 밝히는 역할만 하는 것이 아니다. 적절한 조도 설정은 거주자의 눈 건강뿐만 아니라 정서 상태 및 작업 능률 향상에까지 영향을 미친다. 그렇다면 각 공간별로 적정 조도는 어떻게 될까? 또한 기존 형광등 대신 LED 조명을 설치했을 때 얼마나 더 밝은 빛을 낼 수 있을까? 그리고 마지막으로 이러한 변화가 우리 삶에 미치는 영향은 무엇일까?
우리나라 사람들은 대체로 집 안에서의 활동보다 집 밖에서의 활동을 더 선호하기 때문에 주거공간 자체로서의 의미보다는 주로 일터나 학교로의 이동수단으로서의 역할을 하는 경우가 많다. 하지만 미국에서는 반대로 주거공간으로서 주택의 중요성을 높게 평가하며 공간 구성에서도 효율성과 미적 가치를 동시에 추구하려는 경향이 강하다. 그렇다면 이러한 차이가 발생하는 원인은 무엇일까? 그것은 바로 문화적 배경 차이라고 할 수 있다. 한국문화권에서는 ‘개인’이라는 개념 보다는 ‘우리’라는 공동체 의식이 강한 반면 서양문화권에서는 개인주의 성향이 강해 각자의 사생활을 중시 여기는 편이다. 따라서 개개인의 취향도 존중되어야 한다는 인식이 보편화되어 있으며 자신만의 개성을 표출할 수 있는 인테리어 디자인 또한 각광받고 있다. 이렇듯 서로 다른 문화적 배경 속에서 탄생한 현대식 건축물 내 각종 설비 및 시설디자인 분야별 특징으로는 어떠한 것들이 있는지 알아보자.
먼저 주방설비로는 싱크대(개수대), 조리대, 가스레인지, 후드, 오븐, 냉장고, 식기세척기, 식탁, 의자, 수납장 등이 있다. 욕실설비로는 세면대, 양변기, 욕조, 샤워부스, 비데, 수전, 거울, 수건걸이, 휴지걸이, 선반, 타일, 조명기구 등이 있다. 거실설비로는 소파, TV, 오디오, 에어컨, 커튼, 카펫, 러그, 테이블, 책장, 장식장, 화분, 그림, 액자, 시계, 스탠드, 벽난로, 홈시어터 시스템 등이 있다.
먼저 거실(Living Room)은 가족 구성원 모두가 사용하는 공용 공간이므로 편안하고 안락한 분위기 연출이 필요하다. 그러므로 지나치게 화려하거나 장식적인 요소는 배제하고 심플한 가구 배치와 조명 계획을 통해 아늑한 느낌을 주는 것이 좋다. 다음으로 주방(Kitchen)은 주부 혼자 또는 부부 둘이서 사용하는 사적인 공간이기 때문에 동선을 고려하여 편리하도록 설계해야 한다. 그리고 싱크대 위 상부장 대신 선반을 설치하면 개방감을 줄 수 있어 좁은 공간을 넓어 보이게 하는 효과가 있다. 마지막으로 욕실(Bathroom)은 하루의 피로를 풀고 휴식을 취하는 장소로써 기능상 청결 유지가 용이하도록 수납공간을 충분히 확보하되 세면대 주변만큼은 최대한 간결하게 꾸미는 것이 좋다.
먼거리일 경우에는 비교표의 굵기보다 더 커야한다. 줄열 H=O.241"2Rt 도 고려사항임．
추가사항4) 전선의 허용전류가 큰순서로 나열하면 cv단심 > cv다심 > HIV
주의사항1.) 전선의 종류나 공사의 방법 전압강하등．..．여러조건에 따라서 틀려질수도 있습니다．. 주의사항2.) 전기실무현장에서 참고용으로 쓰일 수 있는 자료이 며
이론과 시험 자료로는 사용할 수 없습니다．.
가정용 전기선 굵기는 일반적으로 2.5mm2 이하이고 단면적으로는 0.75mm2 이다. 그리고 산업용 배선에서는 3.5mm2 와 4.0mm2 의 규격이 표준이며 공장 내 설비기기나 장치류와의 접속도 고려하여 10kV 까지의 허용전압 범위내에서 충분한 절연강도를 갖도록 선정해야 한다. 한편 건물 내부배선 또는 옥내배선공사에서의 전선굵기선정은 용도별 시설장소별로 구분해서 해야하며 조명기구 및 콘센트등 부하설비 용량산정후 적정전선규격을 산정하여야 한다. 또한 접지선의 굵기역시 각 기기마다 다르게 적용되며 금속체로부터 사람까지의 거리 즉 인체저항값과의 관계에서도 검토되어야 한다.
우리나라 전력 소비량은 세계 최고 수준이다. 그렇다 보니 매년 여름 폭염이 기승을 부릴 때마다 블랙아웃(대규모 정전 사태) 우려가 끊이질 않는다. 만약 정전이 발생한다면 당장 냉장고에 보관된 음식들은 물론 에어컨 가동조차 불가능해진다. 따라서 대규모 정전사태를 예방하려면 미리미리 대비책을 마련해둬야 한다. 우선 가정에선 불필요한 가전제품 사용을 자제하고 외출 시엔 반드시 전원 플러그를 뽑아놓아야 한다. 또 하나 중요한 건 노후되거나 손상된 전선을 교체하는 일이다. 보통 가정집 벽에 설치된 콘센트 안쪽을 살펴보면 먼지가 수북이 쌓여있는 경우가 많다. 이렇게 되면 화재 위험이 높아질 뿐만 아니라 누전 사고 역시 빈번하게 발생한다. 그러므로 주기적으로 청소를 해줘야 하며 필요하다면 새것으로 교체하길 권한다. 참고로 전문가들은 최소 2년에 한 번씩은 점검받을 것을 권장한다.
우리나라 전력 공급 체계는 크게 세 가지로 나뉜다. 먼저 주택용 저압전력(220V), 상업용 고압전력(22900V), 산업용 고압전력(22900V) 순이다. 이중 가정집에서 사용하는 220V 전압은 단상 교류 방식인데 전류 방향이 주기적으로 바뀌는 특징이 있다. 이때 1초 동안 60번 바뀌는데 이것을 주파수라고 부른다. 참고로 미국·일본·중국 등 다른 나라들은 110V 아니면 120V 를 쓴다. 아무튼 이러한 특성 때문에 전자제품끼리 서로 영향을 주고받는다. 가령 냉장고 모터가 돌아가면 TV 화면이 떨리는 식이다. 따라서 가전제품을 살 때는 반드시 정격소비전력을 확인해야 한다. 그래야 과부하로 인한 화재 위험을 막을 수 있다. 다음으로 차단기 용량 역시 신경 써야 한다. 만약 집에 들어오는 전체 전력량 보다 차단기 용량이 작으면 자칫 불이 날 수도 있기 때문이다. 마지막으로 누전차단기 설치 여부를 체크하자. 누전이 발생하면 자동으로 전원을 차단시켜주는 안전장치이기 때문이다.
그래프에서 X축은 방위각을 Y축은 경사각을 나타낸것이다. 서울지역의 분포 특성은 가장 우수한 발전량을 나타낸 설치조건은 방위각 0° 남측을 기준으로 경사각 30°이며, 방위각 –30°에서 +30°까지, 경사각 15°에서 45°까지의 범위에 상대적으로 높은 발전량 1,150kWh/kWp.year의 범위를 나타냈고, 이후 경사각과 방위각에 영역이 멀어질수록 낮은 발전량을 보였다. 방위각 +90°와 –90°를 초과할 경우 수평면을 제외한 모든 조건이 1,000kWh/kWp.year이하의 발전성능을 보이는 것으로 나타냈고, 경사각 기준은 75°를 넘어설 경우 1,000kWh/kWp.year 이하의 발전 수준을 보였다. 대전지역의 분포 특성은 서울지역과 대조적으로 넓은 범위의 높은 발전영역을 보인다. 설치 조건 중 가장 높은 발전량을 나타낸 조건은 방위각 0°, 경사각 30°이며, 방위각 –60°에서 +60°, 경사각 60°에 범위에서 높은 발전 범위 약 1,200kWh/kWp.year 이상의 발전량을 나타냈고, 방위각 – 120°이하, +120°이상 범위에서 연간 발전량 1,000kWh /kWp.year 이하의 수준을 보였다. 남측 방위각 0°를 기준으로 수직인 경사각 90°도 조건은 830.4kWh/kWp.year의 수준으로 나타내었다. 대구지역을 분석한 결과, 가장 높은 발전량을 나타낸 설치조건은 방위각 0°, 경사각 30°로 연간 발전량 1,296.2kWh/kWp.year의 발전수준을 보였다. 방위각 –30°에서 +30°, 경사각 15°에서 45°범위는 가장 높은 연간 발전량 1,250kWh/kWp.year의 성능을 나타냈고, 이후 방위각 –60°에서 +60°범위는 1,200.0kWh/kWp.year의 수준을 나타내었다. 남측을 기준으로 경사각 90°의 연간 발전성능은 805.4kWh /kWp.year이며, 수직을 기준으로 방위각 –90°과 +90°로 적용할 경우 약 620.0kWh/kWp.year 수준의 발전성능을 보였다. 부산지역의 경우, 가장 높은 발전량을 보인 설치조건은 방위각 0°, 경사각 30°로 연간 발전량 1,346.4kWh/kWp.year의 수준을 보였다. 부산 지역의 전체적인 분포특성에서 가장 높은 발전량 영역 약 1,300.0kWh/kWp.year로 방위각 –30내·외에서부터 방위각 +30°, 경사각은 15°에서 45°내·외의 범위로 나타냈다. 1,200.0kWh/kWp.year 연간 발전량 범위는 방위각 –90°에서 +90°, 경사각 60°이고, 방위각 –90°,+90°를 벗어날 경우 연간 발전량 1,000.0kWh/kWp.year 미만의 수준을 보였다. 광주지역의 발전성능 분포는 가장 높은 발전량을 보인 설치 조건이 연간 발전량 1,322.9kWh/kWp.year로 방위각 0°에 경사각 30°로 나타났다. 연간 발전량 분포 영역은 약 1,300kWh /kWp.year의 수준으로 방위각 –30°에서 +30°, 경사각 15°에서 45°범위를 보였고, 방위각 ±60°, 경사각 60°의 범위는 1,250kWh/kWp.year 수준을 보였다. –30에서 30°내외부로 분포되었으며, 발전량 1,200kWh/kWp.year의 범위는 방위각 –60°에서 +60°, 경사각 60°의 범위를 나타냈다. 남측을 기준으로 경사각 0°의 설치 조건은 803.1kWh/kWp.year의 연간 발전성능을 보였다.제주 지역의 가장 높은 발전 범위는 방위각 –30°에서 +30°, 경사각 15°에서 30° 내·외부로 발전량 1,150.0kWh/kWp.year 수준을 보였다. 설치 조건 중 가장 높은 발전량을 나타낸 조건은 방위각 0°에 경사각 15°이며, 연간 발전성능은 1,165.6kWh/kWp.year으로 나타냈다. 남측 수직면의 연간 발전량은 629.0kWh/kWp.year의 수준으로 나타냈으며, 방위각 –90°, +90°에 대한 수직면은 560.8kWh/kWp.year, 585.6kWh/kWp.year의 수준을 보였다. 위와 같은 분석을 통하여 각 지역별 최대 발전성능에 대한 분포범위를 나타냈으며, 지역별 분포 특성에 따라 BIPV 적용함에 있어서 최대의 발전성능을 도출하기 위한 방위각및 설치각의 적정 범위를 사전에 효과적으로 검토 할 수 있고, 보다 정량적으로 BIPV 설치사례에 대한 발전량 운영현황을 판단할 수 있다.
발전량이 가장 많은 설치조건을 100으로 기준하고, 100 조건기준 대비 방위각과 경사각에 대한 발전 능력비율로 나타냈다. 서울지역에 모노그래프를 분석한 결과, 기준 설치조건100%는 남측을 기준으로 경사각 30° 조건이며, 수평면 설치 조건은 기준 대비 89%의 발전성능 비율을 보였다. 경사각 30°에서 15°씩 증가할 경우, 발전성능 비율은 수평면을 기준으로 98%, 91%, 79% 순으로 감소를 보였고, 수직면 설치 조건은 63%의 성능을 나타냈다. 남측과 서측의 성능분포는 유사한 범위에서 대칭을 형성하였고, 남측을 기준으로 방위각 30°씩 변경할 경우 62%, 57%, 48%의 발전성능감소를 나타냈다. 대전지역에 대한 모노그래프를 분석한 결과, 100%를 나타낸 조건은 서울지역과 동일하게 남측을 기준으로 경사각 30°로 나타냈고, 남측 수직면에 대한 발전성능 비율은 62%이며, 경사각 15°씩 감소할 경우 98%,90%, 78% 수준의 감소를 보였다. 서측 수직면에 대한 발전성능 비율은 45%이고, 동측 수직면에 대한 비율은 49%로 나타냈다. 대구지역에 모노그래프를 기준으로 가장 높은 발전량을 나타낸 설치 조건은 서울지역과 동일한 조건이며, 남측 수직면 발전비율은 62%, 남측을 기준으로 경사각 15°씩 증가할 경우, 78%, 90%, 98%의 수준으로 발전성능 비율이 증가하는 것을 보였고, 서측과 남측의 조건은 대칭을 형성하였다. 부산지역에 대한 모노 그래프는 100%를 기준으로 남측 수직면은 62%, 서측 수직면은 42%, 동측 수직면은53%에 발전성능 비율변화를 보였다. 부산지역은 대구 지역과 달리 방위각 변화에 따른 발전성능 비율이 서측은 57%, 51% 수준이고, 동측은 65%, 61% 수준의 성능을 보였다. 광주지역 모노그래프를 기준으로 수평면에 발전성능 비율은 최적설치조건 대비 90%이며, 남측 수직면은 61%, 서측 수직면은 48%, 동측 수직면은 47%의 수준을 보였다. 제주지역에 대한 모노그래프는 최적설치조건(남측면, 경사각 30°)을 기준으로 수평조건에 설치할 경우 95%의 비교적 높은 발전성 능 비율을 보였다. 남측 수직면조건은 54%, 서측 수직면은 50%, 동측수직면은 48%의 성능을 나타냈으며, 방위각 변화 에 따라 약 3∼5%의 발전량 손실을 보였다. 이와 같은 발전성능 예측 모노 그래프를 통해 각 지역별 방위각과 경사각도에 따른 발전량 추이를 효과적으로 손쉽게 검토할 수 있고, 점차 증가하고 있는 BIPV 설치 사례에 대한 사후 평가에도 효율적으로 활용될 것이라 사료된다.
전선의 허용전류는 도체가 정상상태에서 도체의 온도가 절연물의 최고허용온도를 초과하지 않는 범위 이내에서 도체에 연속적으로 흘릴 수 있는 최대전류이다. 즉, 전선에 전류가 흐르면 Joule열(H= 0.24Ⅰ²R t ㎈)이 발생한다.
그 전류를 연속적으로 흘리거나 증가하여 발생한 발생열과 방산열의 차에 의한 온도상승 으로 절연물의 최고허용온도 이상이면 전선의 절연피복이 열화, 손상되어 지락 및 단락사고로 파급될수 있다.
이 때문에 전선의 종류, 배선공사 방법 및 주위온도에 따라 각각 안전하다고 간주되는 전류의 크기를 규정하고 있는데 이 안전전류가 허용전류이다.
절연물의 종류
전선 종류
허용온도(℃)
PVC
450/750 비닐절연전선, VV Cable
70
XLPE, EPR
HFIX, EPR, F-CV, FR-8 Cable
90
무기물(접촉우려 있음)
MI Cable
70
무기물(접촉우려 없음)
MI Cable
105
[표 1] 절연 형태별 최고사용온도
2. 전압강하 허용전류에 의한 전선의 굵기가 선정(필요조건)되면 전압강하를 고려하여 전선의 굵기 (충분조건)를 결정하여야 한다. (1) 전압강하란? 전선에 전류를 흘리면 전선의 임피던스로 인하여 부하측(수전단)전압이 감소한다. 이를 전압강하라 한다. 전압강하가 작을수록 그 배선은 전기적 특성이 좋으나, 도체의 단면적을 크게 하여 경제성이 저하하므로 전기적인 특성과 경제성의 양면에서 전체적인 특성을 평가하여야 한다. (2) 수용가 설비의 인입구로부터 기기까지의 전압강하는 표 5-2의 값 이하이어야 한다.
설비의 유형
조명(%)
기타(%)
A - 저압으로 수전하는 경우
3
5
B - 고압 이상으로 수전하는 경우a
6
8
[표 2] 허용전압강하 (KEC 표 232.3-1) a：가능한 한 최종회로 내의 전압강하가 A 유형의 값을 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. 사용자의 배선설비가 100 m를 넘는 부분의 전압강하는 미터 당 0.005% 증가할 수 있으나 이러한 증가분은 0.5%를 넘지 않아야 한다. 예) B-조명의 경우 200 m가 넘어도 허용전압강하는 6.5 % 이하이다.
