중성선(N) 대형사고 선입후절 이해하기

모든 시설물의 분전함 판넬은 조심히 다루어야 하지만, 특히 상업용 건물(상가, 병원 등)의 분전함은 특히 더 조심해야 합니다. 순간의 실수가 엄청난 피해보상과 타인의 생계와 생명을 위협할 수 있기 때문입니다.

 

 

그중 하나가 전기기술자들의 중성선 사고입니다. 이번시간에는 중성선이 어떤 역할을 하고 있으며 단순히 220V에 쓰이는 전선이 아니라 순간의 실수가 어떠한 원리로 큰 사고를 불러오는지 알아보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 목차

 

 

• 중성선은 선입후절
• 전압불평형

 

 

 

 

 

 

 

 

 중성선은 선입후절

 

아래사진의 분전함 3상 4 선식 차단기를 보면 육안으로는 차단기를 그냥 올리고 내리는 것으로 밖에 알 수 없습니다. 하지만 차단기가 투입될 때 제일 끝에 있는 중성선이 먼저 투입되도록 설계 됐다는 걸 알아야 합니다. 반대로 차단을 할 땐 중성선이  마지막에 차단되도록 설계되어 있습니다.  왜일까요?

 

 

 

 

그 이유는 중성선 선입 후절 법칙을 무시할 경우 전압불평형으로 인한 대형사고가 발생하기 때문입니다. 현장의 상황은 위 사진처럼 깔끔한 분전함이 있는 반면에 여러 업체들의 부하 추가설치로 인한 중성선의 구별이 헷갈리게 설치된 곳도 많습니다. 

 

 

만약 중성선인 줄 모르고 그냥 풀었는데 풀었던 중성선이 해당층의 통신장비를 담당하고 있거나 , 의료용 장비, 위층에 연결된 중성선이 이라면 상상에 맡기겠습니다.  

 

 

 

 

• 중성선 선입후절 법칙

 

중성선은 전원이 투입될 때 가장 먼저 투입되어야 하고, 전원을 차단할 땐 가장 마지막에 차단되어야 한다. 즉 먼저 들어가야 하고 맨 마지막에 나와야 하는 법칙이다. 

 

 

선입 후절 같은 어려운 말은 뒤로 하고 생각해 보자. 중성선은 "선두" 다. L1 L2 L3와 같은 후발대보다 가장 먼저 들어가야(선입)  하고 나올 땐 가장 마지막으로(후절) 나오는 대장 역할을 한다고 생각하면 쉽다.

 

 

 

가장 먼저 들어감

 

 

 

제일 늦게 나옴

 

 

 

 

 

 

 

이제 한 가지 예를 들어보겠습니다. 차단기 떼어내고  L1 L2 L3를 먼저 투입 연결한 모습입니다.  중성선 선입조건을 무시한 사례입니다. 이렇게 되면 단상 220V 회로 내에서 전압불평형이 발생합니다. (설명 하단부 참조) 

 

 

사실 아래와 같은 작업실수는 일어나지 않습니다. 왜냐하면 차단기를 교체할 때 차단기가 차단되어 있기 때문입니다. 하지만 이해를 돕기 위해 활선상태에서 회로에 중성선을 마지막에 연결하는 장면을 만들었습니다.. 

 

 

 

 

이번엔 후절을 무시했습니다. 마지막에 중성선 연결을 풀어야 하는데 중성선은 0 전위로 감전이 안된다는 생각에 중성선을 먼저 풀어버렸습니다. 마찬가지로 단상 2 선식 220V 라인에서 전압불평형이 발생합니다. 

 

 

 

 

선입 후절의 예로  공통점을 발견할 수 있습니다. 활선 회로 내에서 L1 L2 L3 만 남아있다는 것입니다.  이것은 중성선을 통해서 형성된 220V 가 순식간에 380V로 인가되는 것입니다. 

 

 

문제는 저렇게 선명하게 중성선이 나타나 있는 것이 아닌 분기되어 있는 중성선을 아무 생각 없이 풀어버리곤 합니다. 주로 사고가 발생하는건  아무생각없이 전기공사를 하다 활선상태의 중성선을 먼저 풀어버리는 것입니다. 

 

 

중성선을 잘못 건들여 사고가 발생하면 , 건물 전체정전으로 이어지진 않습니다. 다만, 비상발전기를 통해 전기를 공급받을 수도 없고 , 마냥 복전 될 때까지 기다리는 수밖에 없습니다. 물론 비상전원공급장치가 있는 병원시설의 경우 사고가 발생해도 대비가 되어있겠지만 어차피 사고를 수습해야 하는 건 달라지지 않습니다. 

 

 

 

• 차단기를 내리고 중성선을 건들면 된다

하지만 안전불감증, 업무지식부족, 현장상황에 따라 무의식적으로 분해를 해 사고가 나는 경우가 대부분이다. 아직까지 활선상태에서 작업은 계속 이루어지고 있으며, 반드시 고쳐야 할 안전수칙이다.

 

 

 

 

 

 

 전압불평형

 

 3상 4 선식에서 220V 라인의 정상흐름은 흐름은 아래와 같습니다. L1 L2 L3 (구 RST)에서 각자 부하로 가서 중성선으로 빠져나오는 흐름이 형성됩니다. 그래서 중성선의 전위는 0 전위가 되고 , 이론적으론  손으로 만져도 감전이 되지 않습니다. 중성선이 0 전위인 이유는 간단하게 설명하면 전기는 전위차가 있어야 흐르게 됩니다. 즉 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 기본적인 원리가 있기 때문입니다. 

 

 

 

 

 

정상적인 흐름을 형성하고 있을 때, 차단기를 내리지 않고 활선으로 작업을 하겠다고 중성선을 분리했을 때를 가정해 보겠습니다. 사진처럼 분리하는 경우는 드물지만  활선상태에서 중성선을 분리하면 전압이 어떻게 형성되는지 이해하기 쉽도록 그려보았습니다.

 

 

 

각 라인에서 출발한 전기가 중성선을 통해서 빠져나와야 하지만 빠져나 올곳이 없어 L1 L2 L3로 제각각 빠져나오게 됩니다. 이렇게 될 경우 3상 380V 전압이 직렬로 형성되어 , 전압분배법칙에 따라 저항이 높은 기기에 220V 정격을 초과한 전압이 인가됩니다. 

 

 

 

 

 

직렬에서는 380V가 인가되었을 때 해당라인에서 저항이 높은 순서대로 높은 전압이 인가됩니다. 즉 저항이 높은 전등이나 전자제품은 무조건 220V을 넘어서게 되고 폭발하거나 고장이 나게 되는 것입니다. 이것이 수십 개의 회로로 연결된다면 동시다발적으로 대형사고가 발생하는 이유입니다. 

 

 

 

 

• 전압분배법칙

 

 

 

 

중성선이 없어진 상태에서 회로는 위와 같이 220V 기기에 380V가 직렬로 연결되는 상태가 된다. 이때 전압분배법칙에 따라 저항이 높은 기기가 더 높은 전압을 가져가게 되며 , 폭발하게 된다. 

 

 

저항이 높은 기기일수록 가격이 더 높을 것이고 , 컴퓨터나 노트북, 통신장비 가릴 것 없이 터져 재산피해가 발생한다. 누전 차단기가 있어 사고가 발생하지 않을 거라 생각하지만 ,  차단기의 차단시간은 0.02초이지만 아크는 그보다  먼저발생하고 차단기가 트립되는 것을 보면 전자기기에 높은 전압이 인가된 후 차단기가 트립될 것이므로 제품의 손상은 막을 수가 없다. 

 

 

 

 

 

 

글을 마치며,

 

차단기를 활선으로 교체하는 업체는 없을 것입니다. 위 사례는 이해를 돕기 위해 차단기를 탈거하는 방식으로 설명했지만, 주로 사고가 나는 사례는 부스바 쪽에 알 수 없는 형태로 연결된 중성선들입니다. 즉 아무 생각 없이 풀어도 될 것처럼 붙어 있기 때문에 무심결에 풀어서 사고가 발생합니다. 

 

 

따라서 중성선과 관련된 선들을 건들 때는 반드시  차단되어 있는지 확인을 하시고, 내가 건들려고 하는 중성선이 어디까지 연결되어 있는지 반드시 확인을 하셔야 합니다. 덤으로 스스로에게 가르치는 시간을 가져 지식을 내 것으로 만들어 안전한 작업을 하시길 바랍니다. 

 

 

이상으로 글을 마치겠습니다. 감사합니다.