누전 차단기를 이해하기 위해 우리는 누설전류에 대해 먼저 이해해야 합니다. 누설 전류는 전기 설비나 장치의 이상으로 인해 정상적인 경로가 아닌 다른 경로로 전기가 흐르는 현상을 말합니다. 이는 절연체의 손상, 전기 설비의 노후화, 부적절한 설치 또는 설계 결함 등 다양한 원인에 의해 발생할 수 있습니다.
누설 전류란 무엇인가?
누설 전류는 대부분 소량이지만, 누적되거나 지속될 경우 전기적 화재, 장비 손상, 감전의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 또한 누설 전류는 대부분의 전기 설비에서 발생할 수 있으며, 특히 높은 습도, 먼지 많은 환경, 화학 물질이 있는 환경에서 더욱 자주 발생합니다.
누설 전류의 발생 원인
누설 전류의 발생 원인에는 워낙 다양한 요인들이 있어 이를 전부 파악하고 있기란 어려운 일입니다. 대표적인 몇가지들을 잘 지키기만 한다면 큰 사고를 막을 수 있어 이 글을 통해 알아보도록 하겠습니다. 첫번째로 전기 제품의 절연체 손상으로 인한 누설 전류의 원인을 들 수 있습니다. 전기 장치나 설비의 절연체가 노후화되거나 손상되면, 전류가 절연체를 통과해야 하는 정상적인 경로를 벗어나 다른 경로로 누설될 수 있습니다. 이런 경우에 누설 전류가 발생하여 위험할 수 있습니다.
마찬가지로 설비가 노후화되는 경우 시간이 지남에 따라 전기 설비의 성능이 저하되고, 절연 능력이 감소하여 누설 전류가 발생할 확률이 높아집니다. 또한 전기 설비 설계 및 설치시에 제대로 설치를 하지 않았다면 접지 문제를 포함한 다양한 누설 전류 문제를 유발할 수 있습니다. 이는 치명적인 사고를 유발 할 수 있으면 항시 주의하여야 합니다. 환경적 요인도 무시할 수 없습니다. 과도한 습기, 화학 물질 노출, 온도 변화 등 환경적 요인은 절연체를 약화시켜 누설 전류를 발생 시킬 수 있습니다.
누설 전류를 차단하는 기능
누전 차단기는 앞서 말한 누설 전류를 감지하고, 이를 통해 발생할 수 있는 감전 사고나 화재 등을 예방하기 위한 전기 안전 장치입니다. 누전 차단기는 특정 값 이상의 누설 전류를 감지하면 자동으로 전기 회로를 차단하여, 추가적인 피해를 방지하는 것이 주 목적입니다.
누전 차단기는 주로 가정, 사무실, 공장 등의 전기 설비에 설치되어 사용되며, 전기 사용 환경을 안전하게 유지하기 위해 필수적인 장치로 인식되고 있습니다. 특히, 습기가 많은 환경이나, 전기 사용량이 많은 곳에서는 꼭 설치 되어야 하는 기계입니다.
기본 원리는 전기 회로 내의 입력 전류와 출력 전류를 비교하는 것입니다. 정상적인 상황에서는 이 두 전류의 값이 동일해야 하지만, 누설 전류가 발생하면 출력 전류의 값이 감소하게 됩니다. 누전 차단기는 이러한 차이를 감지하여 작동하게 됩니다.
누설 전류 잡는 누전 차단기 동작 원리
원리를 이해하기 위해서는 먼저 어떻게 작동하는지 기본적인 메커니즘을 알아야 합니다. 누전 차단기는 전기 회로 내에서 누설 전류를 감지하고, 이를 통해 발생할 수 있는 위험을 방지하기 위해 자동으로 전기 회로를 차단하는 장치입니다. 이를 위해 누전 차단기는 크게 변류기, 비교 회로, 회로 차단으로 구성됩니다.
첫 번째로 변류기를 이용한 전류 감지를 통해 전류를 감지하는 것입니다. 누전 차단기의 핵심 부분 중 하나는 변류기(Toroidal current transformer)입니다. 변류기는 전기 회로를 둘러싸고 있으며, 회로를 통과하는 전류의 변화를 감지하는 역할을 합니다. 정상적인 상황에서는 회로를 통과하는 입력 전류와 출력 전류가 같기 때문에 변류기를 통과하는 순 전류의 합은 0이 됩니다.
하지만, 누설 전류가 발생하면 회로의 어느 지점에서든 전류가 유출되어 입력 전류와 출력 전류 사이에 차이가 발생하고, 이로 인해 변류기를 통과하는 순 전류의 합이 0이 아니게 됩니다.
그렇게 회로 내에서 두개의 값을 비교한 후에 회로를 차단할 지에 대한 결정을 합니다. 변류기를 통해 감지된 전류의 차이는 누전 차단기 내부의 비교 회로로 전달되며, 비교 회로는 감지된 전류가 설정 값(일반적으로 수 mA) 이상일 경우, 이를 누설 전류로 판단하고 차단 신호를 생성합니다. 이 설정 값은 누전 차단기가 작동하기 위한 최소 누설 전류의 기준이 됩니다.
차단 신호가 생성되면, 누전 차단기가 차단 되게 됩니다. 차단 프로세스는 대부분 스프링이나 전자기력을 이용하여 빠르게 회로 차단기의 접점을 끊어 전기 회로를 차단합니다. 이 과정은 매우 빠르게 일어나며, 누설 전류로 인한 감전이나 화재 등의 위험으로부터 인명과 재산을 보호할 수 있습니다.
그렇게 차단 된 후에 다시 재설정 하는 것은 대부분의 누전 차단기는 수동 또는 자동으로 재설정 할 수 있습니다. 차단 후에 문제의 원인이 파악되었거나 문제가 해결되었다면, 를 재설정 하여 전기 회로를 다시 사용할 수 있습니다. 하지만, 누설 전류의 원인이 해결되지 않았다면, 다시 작동하여 회로를 차단할 것입니다.