전기기사 실기에서 전선 굵기를 선정할 때 허용전류와 전압강하를 모두 보는 이유는 무엇인가요?

Question

전기기사 실기 문제를 풀다 보면 전선 굵기를 선정할 때 단순히 부하전류보다 큰 허용전류를 가진 전선을 고르면 되는 것처럼 보이지만, 실제로는 전압강하까지 계산해야 한다고 합니다. 허용전류 기준만 만족하면 전선이 과열되지는 않을 것 같은데, 왜 전압강하 조건까지 같이 검토해야 하는지 궁금합니다. 또 배선 길이가 길거나 부하전류가 클수록 전압강하가 커진다고 하는데 실제 설비에서는 어떤 문제가 발생하는지도 알고 싶습니다. 전선 굵기를 너무 작게 선정했을 때와 너무 크게 선정했을 때의 차이도 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 전선 굵기는 전선이 과열되지 않도록 하는 허용전류 기준과 부하에 정상 전압이 공급되도록 하는 전압강하 기준을 모두 만족해야 안전하고 효율적인 설비가 됩니다. 허용전류는 전선이 장시간 전류를 흘려도 절연물이 손상되지 않을 정도의 전류 한계를 의미합니다. 전선에는 저항이 있기 때문에 전류가 흐르면 열이 발생하고, 이 열이 과도하면 절연 피복이 열화되어 누전이나 단락, 화재 위험이 커집니다. 그래서 부하전류보다 허용전류가 큰 전선을 선정하는 것이 기본입니다. 하지만 허용전류만 만족한다고 항상 좋은 설계는 아닙니다. 전선이 길어지면 전선 자체의 저항과 리액턴스 때문에 부하 쪽 전압이 낮아지는 전압강하가 발생합니다. 전압강하가 커지면 조명은 어두워지고, 전동기는 기동 토크가 부족해지거나 과전류가 흐를 수 있으며, 전자기기는 오동작할 수 있습니다. 특히 전동기는 전압이 낮아지면 같은 출력을 내기 위해 더 큰 전류를 끌어와 권선 과열로 이어질 수 있습니다. 따라서 긴 배선이나 대전류 부하에서는 허용전류는 만족해도 전압강하 때문에 전선 굵기를 더 키워야 하는 경우가 많습니다. 전선 굵기를 너무 작게 선정하면 발열과 전압강하가 동시에 문제가 되고, 장기적으로 설비 수명과 안전성이 떨어집니다. 반대로 너무 크게 선정하면 전기적으로는 안정적이지만 공사비가 증가하고 시공이 어려워질 수 있습니다. 실기 문제에서는 먼저 부하전류를 구해 허용전류 기준 전선을 선정하고, 이후 전압강하 계산을 통해 기준 이내인지 확인한 뒤 둘 중 더 큰 굵기를 최종 선택하는 방식으로 접근하는 것이 가장 정확합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전선이 과열되지 않더라도 전압강하가 심하면 설비 오작동이나 효율 저하가 발생할 수 있습니다. 그래서 두 조건을 모두 따지는 것이 중요해요. 전선이 너무 가늘면 에너지 손실이 커지고 기기 수명이 깍이지만, 너무 굵으면 시공비가 과다하게 들고 작업이 힘드러지는 단점이 있습니다. 결국 안전성과 경제성의 적절한 균형을 맟추기 위해 허용전류와 전압강하를 동시에 고려해야 하는 것이지요.