전기화재 예방은 단상누전경보기 설치로 가능

전기화재 예방은 단상누전경보기 설치로 가능

Marquis Who’s Who 세계인명사전에 등재된 최충석 전주대학교 소방안전공학과 교수는 인하대에서 전기공학 석·박사 학위를 받았으며 전기안전공사 전기안전연구원 재해연구부장, 수석연구원을 역임했다.

한국산업안전보건공단 ‘KOSHA CODE 제정위원회’ 위원, 강원도·전라북도 ‘화재조사연구회’ 자문위원, 한국수력원자력(주) ‘산업안전증진위원회’ 위원, 서울특별시 서울메트로 기술자문위원 등을 맡고 있다.

여의도 전력공동구 화재 등 1,800여건 이상의 조사에 참석해 전기설비 정밀과학 감정 및 신뢰성 평가에서 권위자로 꼽히는 최충석 교수의 ‘전기화재 발생의 오해와 진실’ 연재를 통해 생활에서 간과하기 쉬운 화재 예방과 안전에 대해 알아보고자 한다.

빛의 혁명으로 불리고 있는 전기는 국가 산업뿐만 아니라 일상생활에서도 필수 에너지이다. 전기는 빛처럼 빠르고 공기처럼 자유로운 에너지이므로 사용자 또는 관리자 등이 적절하게 이용하면 삶의 질을 향상시킬 수 있으나 본질을 오판하여 적용하고 사용할 때는 감전사고, 전기화재 및 전기설비 사고 등으로 극복하기 어려운 상황을 접하게 된다.

가정 및 산업 현장 등의 전기재해를 예방하기 위해 설치한 대표적인 기기가 누전차단기(RCD 또는 ELB)이다. 그런데 대부분의 국민 및 일부의 전문가들조차도 현재 설치돼 있는 누전차단기가 전기설비 및 시스템 등에서 발생되는 대부분의 사고를 예방할 것으로 오해하고 있으며, 누전차단기만 설치하면 전기사고는 발생할 수 없는 것으로 오판하는 사례도 빈번하게 확인되고 있다.

현재 설치돼 있는 누전차단기의 목적은 인체의 감전사고 예방이 궁극적인 목적이지 누설전류가 약 25mA 이하의 미소전류가 흘렀을 때 발생되는 전기화재의 예방에는 실질적 효과가 없다. 즉, 매년 발행되는 소방방재청의 통계연보에서도 알 수 있듯이 주택, 사무실, 식당, 노래방 및 다중이용설비 등과 같은 저압용 220V의 전기설비에서 발생하는 전기화재가 전체의 90% 이상을 점유하고 있음을 직시해야 한다.

한국산업규격 및 전기설비기술기준 등에서 요구하고 있는 저압용 누전차단기의 설치 기준은 인체 감전사고 예방을 위한 것으로 정격감도전류 30mA 이하, 동작시간 0.03초 이내, 부동작 전류 15mA 등으로 돼 있다.

현재 설치돼 있는 누전차단기는 인체감전 보호를 목적으로 개발 보급됐다. 즉, 충전전류 및 저항성 누설전류를 합산한 누설전류를 검출하는 차단기이므로 인체의 감전사고 예방에는 크게 기여한 반면 전기화재 예방에는 실질적인 기여를 하지 못하고 있는 실정이다.

전기화재를 발생시키는 요소는 저항성 누설전류이며, 회로 및 시스템 등의 오동작으로 생활의 불편함을 유발시키는 것은 충전전류이다. 그러므로 전기회로 및 시스템 등에서 발생되는 전기화재를 예방하기 위해서는 저항성 누설전류를 정확히 검출할 수 있어야하며 전기를 안정적으로 공급받기 위해서는 충전전류를 통과시키는 기능이 내장된 누전차단기 또는 「단상누전경보기」가 필요하다는 것을 의미한다.

기존에 설치된 누전차단기는 전기화재를 유발시키는 저항성 누설전류를 정확히 검출하는 기능이 없어서 전기화재의 예방에 실질적인 기여를 못한 부분이 있다. 또한 기존의 누전차단기는 컴퓨터, 냉장고, 세탁기, 가로등, 인버터, 형광등, 전동기, 용접기, UPS(무정전공급장치) 등과 같은 전기기기에서 필연적으로 발생되는 충전전류를 통과시키는 기능이 없어 전기설비의 오동작으로 생활의 불편함이 발생하는 것도 현실이다.

그러나 진흥전기(주)에서 개발·시판하고 있는 충전전류 프리 누전차단기( free RCD)는 기존 누전차단기가 갖고 있는 감전사고 예방기능을 100% 만족하면서 오동작 요소를 효과적으로 제거함으로서 오동작의 발생이 거의 없고, 전기화재의 유발 요인인 저항성 누설전류를 완벽하게 검출할 수 있으므로 전기화재 발생을 획기적으로 줄일 수 있다.

<그림 1> 개발된 충전전류 프리누전차단기 (Igc free RCD)

충전전류 프리 누전차단기( free RCD)의 외형은 <그림 1>과 같으며, 기존 누전차단기와 동일한 크기 및 외형 등이 동일해 기존 시스템에 쉽게 설치 및 분리가 가능하다. 기존 누전차단기의 기능을 100% 발휘할 뿐만 아니라 오동작을 유발시키는 충전전류를 상쇄시키는 회로가 내장돼 있다. 용량은 전격전류 30A, 정격전압 220V, 정격차단전류 2.5kA, 정격감도전류 30mA, 정격부동작전류 15mA, 동작시간 0.03sec 이내, 2P 60Hz이다. 또한 동일한 기술을 이용해 정격감도전류를 5mA 이하까지 설계가 가능하므로 주택, 사무실, 식당 및 노래방, 가로등, 컴퓨터실, 냉동기기, 전동기 및 UPS 등이 설치돼 있는 시스템에 적용할 경우 전기재해 예방은 물론 사고 원인을 조기에 차단함에 따라 에너지 절감효과를 얻을 수 있다.

<그림 2>는 기존 누전차단기와 Igc Free RCD의 특성 곡선을 비교한 것이다. 기존의 누전차단기(곡선 A)는 충전전류를 제거하는 회로가 없어서 전기화재를 효과적으로 예방할 수 없다. 그러나 Igc Free RCD(곡선 B)의 차단특성은 감전전류뿐만 아니라 전기화재 유발 전류를 정확하게 검출할 수 있다. 또한 Igc Free RCD(곡선 B)는 충전전류가 60mA까지 흘러도 정격부동작전류 15mA를 만족하며, 기존 누전차단기에 비해 정격부동작전류를 만족하는 충전전류가 3배나 더 크기 때문에 오동작이 거의 없음을 알 수 있다.

충전전류 프리 누전전류 검출시스템(㈜에렐; syhahn@snu.ac.kr)의 기능을 더욱 효과적으로 활용하기 위해서는 전기설비에 「단상누전경보기」를 설치할 수 있는 규정 또는 기준 등의 제정이 절실한 것으로 판단된다.

즉, 단상누전경보기를 주택, 사무실 및 다중이용설비 등에 설치하면 전기설비에서 발생되는 누설전류를 5~10mA 이하에서도 정확히 검출할 수 있으므로 전기화재 발생을 90% 이상 줄일 수 있고, 에너지 절감 효과도 있어서 녹색성장 정책에 잘 부합하는 것이다.

현재 설치돼 있는 저압용 220V 전기설비에서 누설전류가 20mA 흐르면 4.4W의 전력손실이 발생한다. 만일 전국의 1,000만개의 주택, 사무실, 공장 및 다중이용설비 등에서 4.4W의 전력손실이 발생한다면 매년 300억원 이상의 에너지가 소비되는 것이다.

그러나 단상누전경보기를 설치해 전기설비를 유지하고 관리한다면 에너지 손실의 절감은 물론 전기화재 발생을 근본적으로 예방할 수 있다. 그리고 주택, 사무실, 식당 및 다중이용설비 등의 건축물에 설치된 전기설비는 일정 주기에 따라 한국전기안전공사의 정기점검을 받도록 관련법으로 규정하고 있다. 관련 규정에 근거한 전기설비의 점검은 전선로의 대지절연저항을 측정해 합격 여부를 판단하도록 되어 있지만 부재수용가의 증가에 따른 점검의 어려움이 있는 것이 현실이고, 막대한 국가 예산을 투자한 것에 비하면 효율성 측면에서도 신뢰성에 한계점이 있다는 것은 관련 전문가들은 충분히 공감하고 있다.

<그림 2> 기존 누전차단기(곡선 A)와 free RCD(곡선 B)의 특성 비교

즉, 전기설비의 절연저항을 측정하려면 전원 스위치를 차단하고 부하측 전선로에 절연저항계인 메거(Megger)를 연결해 측정하고 있는데 이 방법은 부하 전체를 정전시켜야 하는 단점이 있고, 수용가에 사람이 없을 때는 측정이 불가능해 안전관리의 사각지대로 분리되고 있다. 그러나 「단상누전경보기」를 설치할 경우 누설전류를 측정, 대지절연저항을 산정할 수 있기 때문에 전기설비의 상태를 정확하게 판단할 수 있을 뿐만 아니라 부하를 정전시킬 필요가 없어서 사용자의 불편을 제거할 수 있으므로 전기안전관리의 안전성 및 신뢰성 등을 향상시킬 수 있다.

또한 우리나라에서 「단상누전경보기」를 국가 기준으로 제정해 전기설비를 효율적으로 관리한다면 전기재해 예방의 모범적 사례를 세계 최초로 입증한 것이 될 것이다.

이와 같은 객관적 근거를 바탕으로 국제표준화기구(ISO; International Standard for Business)에 「단상누전경보기」 설치에 대한 기준 제정의 필요성을 제안하고 그 작업에 참여한다면 국제기준을 선점하는 것은 물론 국가 브랜드 가치를 향상 및 새로운 수출시장 개척의 쾌거로 발전할 수 있을 것이다