생활주변의 스위치와 차단기에 대한 간단한 상식

생활주변에 사용되는 스위치와 차단기를 간단하게 설명 드리겠습니다.

◆ 스위치

단순하게 전기를 통하게 하거나 끊기게 하는 역할만 합니다.

대개가 사람의 손으로 작동을 시키거나 리모컨 등에 의한 자동스위치도 있습니다.

특별한 기능이 없으니 긴 설명은 생략합니다.

이름 그대로 스위치일 뿐입니다.

◆ 차단기

전기를 끊거나 통하게 하는 역할은 스위치와 같지만 사람이 설정하여 놓은 일정조건이 되면 스스로 전기를 끊기게 하는 기능이 부가된 스위치입니다.

예전에는 주로 “두꺼비 집”이라는 사기로 만들어진 상자 안에 퓨즈라는 납과 주석의 합금 철사를 연결하여 전기를 통하게 했습니다.

차단기는 거의 모두가 자기용량의 1.25배 전류치 까지는 끈기지 않고 계속 전기를 통하게 해 주고, 그 이상으로 전류치가 상승하면 상승하는 값의 자승 또는 로그함수 값에 따라 급전직하로 차단되는 시간이 단축됩니다.

차단되는 시간은 사용하는 차단기의 목적이나 조건에 따라 다 다름으로 일일이 설명드릴 수는 없습니다.

요새 가정에서 흔히 사용하는 차단기[“노 퓨즈 브레이커”라고 부르고 약자로는 NFB(No-Fuse-Breaker)]는 과거에 두꺼비집을 개량해서 퓨즈를 없애고 두꺼비 집과 똑 같은 기능을 갖게 한 것입니다.

이것을 조금 더 구체적으로 설명 드리자면 금속은 열이 올라가면 팽창을 합니다. 그런데 그 팽창하는 정도는 금속마다 다 다릅니다.

그래서 열팽창계수가 다른 2개의 금속을 용접하여 하나의 판으로 만들면 열이 올라가면 한 금속은 팽창을 조금하고 한 금속은 팽창을 많이 하면 그 둘을 합친 금속판은 한 방향으로 휘어집니다.

이 바이메탈의 원리를 이용한 것이 바로 전기차단기입니다.

퓨즈대신 이 바이메탈금속판을 잘라 퓨즈가 들어가던 자리에 끼우면 전기합선이 일어나면 전류치가 상승하고 그 상승치의 자승(2승)에 비례해서 열이 급속히 올라갑니다. 그러면 금속판이 한 쪽으로 휘어짐과 동시에 전기회로가 끊기게 한 게 바로 차단기입니다.

한 번 끊긴 차단기는 고장 난 전기회로를 수리하였어도 스스로 투입이 되지 않고 사람이 투입을 하거나 자동장치에 의해 재투입을 하여야만 회로가 구성되어 전기가 들어오게 되어 있습니다.

차단기는 절대로 누전차단기가 아님을 명심하셔야 됩니다.

◆ 누전차단기

위 스위치와 차단기의 기능에 일정치 이상으로 누전이 되면 스스로 전기회로를 차단하여 주는 차단기입니다.

이 세상의 모든 전기는 수치로 표시할 수조차 없이 적은 양의 누전이 항상 되고 있습니다.

물론 전혀 위험한 것은 아닙니다.

누전차단기의 표면에 쓰여 있는 것을 읽어 보시면

정격전압 220V ; 상수, 불변 값

정격전류 30A ; 변수, 사용하는 전기기기에 따라 값이 변함

정격감도전류 30mA ; 불변 값은 아니나 가정용은 거의 같은 값임

정격부동작전류 15mA ; -“-

동작시간 0.03초 이내

정격차단전류 1.5kA

지난번 인체와 전류와의 관계에서 말씀 드렸듯이 15mA정도까지는 그렇게 위험한 상태가 아닙니다.

그래서 누전전류가 15mA를 넘어 30mA 내에서는 정해진 시간(0.03초) 안에 작동을 하도록 되어있고, 30mA를 넘어서는 경우에는 즉시 누전차단기가 작동을 해서 전기회로를 끊어 사람의 살상이나 화재발생을 방지하도록 된 것입니다.

이것을 너무 안전하게 한 다고 정격감도 전류를 15mA정도로 낮추어서 만들면 너무 자주 누전차단기가 작동을 해서 전기를 사용하는데 많은 불편이 있습니다.

그래서 오랜 경험에서 얻은 값인 위와 같은 정격으로 만들고 있는 것입니다.

물론 실험실등과 같은 미소의 누전도 허용할 수 없는 장소에 사용하는 누전차단기는 저 값들을 훨씬 낮추어서 제작을 합니다.

맨 밑의 정격차단전류는 전기기술자가 아니면 이해하기 힘든 것으로 설명은 생략합니다.

사람이 감전을 당했을 때 신체가 위험에 처하는 조건은 누전전류의 세기와 지속시간입니다.

누전차단기를 보면 전선을 끼우는 곳에 “전원”과 “부하”측이 명시되어 있습니다.

반드시 이것을 지켜서 설치해야 됩니다.

반대로 하게 되면 누전이 되면 단 한 번 동작하고 그 안에 있는 코일이 타서 못 쓰게 됩니다.

그리고 누전차단기는 수직 판에 전원측이 위로 가도록 설치하여야 됩니다.

수평이나 거꾸로 설치하여도 전기적으로는 관계가 없으나 그 안에 스프링 등이 들어 있고 지구중력에 의하여 작동되는 기계적 기능이 있어 옆으로 달면 정확한 동작을 기대할 수 없고, 거꾸로 달면 바로 고장이 날 수도 있습니다.