1. 개요
漏 電 / electric leakage전선이나 기기에서 어떠한 사유로 전기를 공급하는 부분이나 전기가 흐르는 부분에서 제대로 전달이 안 되고 새어나가는 상태를 말한다.
2. 상세
전선피복이 벗겨지거나 물이 들어가는 등의 이유로 절연이 잘 안될 때 발생하는 저항성 누설전류와 SMPS 같은 고주파 기기에서 발생된 고주파가 금속으로 된 제품 케이스에 전류를 일으켜서 누설전류가 발생하는 용량성 누설전류가 있다. 인버터 에어컨이나 LED 조명기구 같은 제품이 늘어나면서 이러한 용량성 누설전류로 인해 누전차단기가 차단되는 경우도 있다.이를 간략한 회로도로 나타내면 전자는 대지와 전력선 사이에 저항기가 들어간 모습으로, 후자는 대지와 전력선 사이에 축전기가 연결되어 있는 모습으로 나타내어진다.
용량성 누설은 전압과 위상각이 90도 차이가 있기때문에 누설로 인해 전달되는 유효전력은 0이다. 따라서 용량성 누설자체로 인한 화재위험은 없다고 봐도 된다. 다만 용량성 누설이 발생하는 곳에 추가적으로 사람이 접촉하면 감전위험성이 있을 수 있다.[1] 이러한 사유 때문에 IGR 누전차단기가 2022년 초 유통이 금지되었다. 이 경우에는 전력선과 대지 사이에 용량성누설원(커패시터), 인체(저항기)가 직렬로 연결된 모습을 생각해볼 수 있다.
2021년 개정된 KEC 규정에 따르면 누설전류(저항성 누설전류)가 1mA 이하인 경우 절연저항이 양호한 것으로 할 수 있다. 라는 규정이 있으며 용량성 누설전류로 인한 차단기 오동작은 IGR차단기[2] 도입으로 어느 정도 해결이 가능하다. [3] 다만 IGR차단기를 도입한 경우에도 실제로 저항성 누설전류가 트립전류 이상으로 흐르거나 누설전류 총량이 100mA를 넘기는 경우에는 트립되며 이러한 경우에는 IGR차단기를 도입하더라도 별 수 없이 선로를 더 분리하여 개별차단기의 누설전류를 줄이거나 사용하는 전기기기 자체를 누설전류가 적은 것으로 바꾸는 수밖에 없다.
누전 상태가 되면 전류를 공급받는 기기의 상태가 나빠지거나 제대로 공급이 안되는 등 문제가 생기기도 하며, 심할 경우는 사용자를 감전시키기도 하므로 주의가 많이 필요하다.
주로 오래된 전자기기를 사용했을때 자주 발생한다. 전기를 연결하는 부분이나 전선을 사용했을때 해당 부분에서 스파크가 튀며 사용자를 감전시키거나 기기를 폭발시키는 위험천만한 현상이다.
누전이 진짜 위험한 이유는 바로 2차 피해 때문이다. 사용자의 감전이나 기기의 폭발로 인해 일어나는 상해도 있지만, 연결된 플러그 선으로 인해 화재가 일어날 수 있기 때문이다.
다행히 우리가 주로 생활하는 가정에는 누전 차단기가 대부분 달려있어 누전 차단기가 고장나지 않는 이상은 누전으로 인한 감전 위험은 크게 줄었다고 하지만, 누전이라는 상황 자체는 매우 위험하고, 쉽게 생길 수 있기 때문에 항상 주의가 필요하다.
누전 차단기가 설치되어 있더라도 기기의 접지 상태가 불량하면 제대로 작동하지 않을 수 있으니 반드시 기기를 접지해야 한다. 철제외함에 접지가 된 전기기기를 생각해보면 만약 절연상태가 불량하여 외함에 누설이 발생한 경우 접지선을 통하여 누설전류가 발생하여 누전차단기가 트립되게 될 것이다. 철제외함과 대지 사이의 절연저항이 충분하여 누설은 발생하고 있지 않으나 전압이 유기된 경우에는 사람이 누설전류의 경로가 되어 누설전류가 흐르고 차단기가 트립하게 될 것 이다. 이처럼 접지유무는 인체감전 이전에 미리 차단기가 동작할지 아니면 인체접촉 후 차단기가 동작하느냐에 차이를 만들어낸다.
이상적인 상태라면 절연구조를 가진 전기기기들은 누전이 발생하기 힘든 구조이다.[4] 예를 들어 절연형 토폴로지로 설계된 SMPS의 경우 1차측과 2차측이 복권변압기(자기결합)를 통해 분리되어있고. 피드백 회로 역시 포토커플러(광결합)로 분리되어있다. 이러한 설계를 반영하였다면 기판 설계상에서 절연간격, 유도되는 전압의 대한 고려, 절연부품들의 실제 절연성능 등등 이러한 요소들의 문제가 없다면 2차측에 연결된 기기들은 만지거나 했을때 전기가 느껴지는 경우는 없을 것 이다. 이러한 기기들의 경우 2차측 전압은 Floating 된 상태이다.[5] 무언가 문제가 있어 전위가 인체가 느낄수 있을 정도로 높다면 그 기준이 되는 Ground[6]에 인체가 위접촉하였을때 전기가 느껴질 것이다. 임의로 접지선을 추가하는 개조의 경우 이 Ground를 진짜 접지에 연결하여 기준전위를 0V로 만들어 전기가 느껴지지 않게 만드는 것 이다.[7] 맥북 같이 알루미늄 케이스를 사용하는 기기를 사용할 때 누전이 발생하는 경우가 있는데 이는 접지 없이는 해결되지 않는다. 맥북의 경우 한국에서 발매되는 충전기가 무접지형 플러그를 사용하기 때문에 접지형 플러그를 구입해서 이용한다.
[1]
다만 이 경우에도 인체접촉으로 인하여 저항성 성분이 추가시 저항성 누설전류가 발생할 경우에는 차단기는 동작하게 되어있다.
[2]
2022년 초 기준으로 국가기술표준원에 의해 IGR차단기는 현재 사용이 금지된 상태이며 대체품으로는 IOP차단기가 있다.
[3]
IGR차단기는 저항성누설전류 기준으로 동작한다
[4]
매우 간단한 예시의 경우 기기 전체를 절연체인 플라스틱으로 감싼 경우는 그 자체다 외관은 절연구조이다.
[5]
전압은 크기일 뿐이지 기준점인 전위는 달라질 수 있다.
[6]
기기 2차측에서 0V 전위의 기준, 기기의 금속제 외관 같은 부위에 연결되어있을 수 있음
[7]
이러한 문제가 발생하는 기기는 Ground 개조를 하기보다는 문제가 없는 기기로 대체하는 것으로 권장한다.