이 글의 목적은 건설현장 가설전기 설비에서 차단기(배전반 메인, 분전반, 하부 분기회로)의 과전류·단락·누전 보호 설정 기준을 체계적으로 제시하여, 시공·점검·시험 단계에서 즉시 적용 가능하도록 돕는 것이다.
1. 가설전기 시스템 개요와 목표 보호수준
가설전기란 공사 기간 중 한시적으로 설치되는 전력 공급·배전 시스템을 말하며 일반적으로 3상 4선식 380/220V, 변압기 380V 저압 계통에서 인입하여 배전반→분전반→이동형 콘센트·기계류 순으로 전력을 배분한다. 목표는 감전·화재·설비손상을 예방하면서 공사 장비의 가용성을 최대화하는 것이다.
| 보호위험 | 보호장치 | 핵심 설정 목표 | 현장 적용 예 |
|---|---|---|---|
| 과부하 | MCB/MCCB L(Long-time) 또는 열동요소 | 케이블 허용전류 ≤ 차단기 Ir ≤ 부하정격 | 분전반 일반 분기 20~125A |
| 단락 | MCB/MCCB I₂t, SD/Inst | 예측 단락전류보다 짧은 시간 내 차단, Icu ≥ Prospective Isc | 메인 25~50kA, 분전 10~25kA |
| 누전/지락 | ELB/RCD 또는 누전계전기+전자접촉기 | 인체보호 30mA 0.03s, 화재보호 100~300mA 지연형 | 이동형 콘센트, 용접기, 펌프 |
| 선택협조 | 상위·하위 보호기 곡선 조정 | 하위단 우선 차단, 상위단 비동작 | 메인·분전·콘센트 단계 |
주의 : 가설기간이라도 전기설비기술기준과 현장 안전관리기준을 동일 수준으로 준수해야 하며, 임시라는 이유로 설정값을 임의로 낮추거나 우회하면 안 된다.
2. 차단기 종류와 설정 파라미터
2.1 MCB(소형차단기)
가정형·소용량 분기에 사용하며 통상 B/C/D 트립곡선을 가진다. 현장 전동공구는 순시전류가 커서 C 또는 D 곡선을 우선 검토한다. 설정 항목이 고정형인 경우가 많아 회로 설계단에서 케이블 허용전류와 단락전류를 먼저 산정한 뒤 프레임을 선정한다.
2.2 MCCB(배선용차단기)
가설 배전반·분전반의 주 보호기로 사용한다. 전자식 트립 유닛 기준 주요 설정은 다음과 같다.
| 기호 | 의미 | 일반 설정 가이드 |
|---|---|---|
| AF | 프레임 규격 | 예상 부하 및 확장, Icu 요구치 반영해 여유 20% 선택 |
| AT/In | 정격전류 | 부하정격과 케이블 허용전류 중 작은 값 이하 |
| Ir | 장시간 트립전류 | 케이블 허용전류 이내(보통 0.8~1.0×In) |
| tr | 장시간 지연 | 선택협조 고려해 2~10 s 범위에서 조정 |
| Isd | 단시간 트립전류 | 5~10×In 범위, 하위 보호기보다 상향 |
| tsd | 단시간 지연 | 선택협조용 지연 0.1~0.4 s |
| Ii | 순시 트립전류 | 예측 단락전류 대비 충분히 낮게, 하위보다 상향 |
| Ig | 지락 트립전류 | 분전반 상위 100~300 mA 지연형 |
| tg | 지락 지연시간 | 0.15~0.5 s(하위 30 mA 즉시형과 선택협조) |
2.3 RCD/ELB(누전차단기)와 지락계전기
이동형 콘센트 및 휴대형 전동기구 회로는 감전보호를 위해 정격감도전류 IΔn 30 mA, 동작시간 0.03 s 이하 설정을 적용한다. 분전반 상위단에는 100 mA 또는 300 mA 지연형을 배치하여 화재보호와 선택협조를 달성한다. 대용량 3상 회로에서 누전계전기+CT+전자접촉기를 사용하면 민감도와 지연시간을 유연하게 조정할 수 있다.
3. 부하군별 권장 설정값
아래 표는 380/220V 계통, 40°C 주변온도, 구리 도체, 일반 노출 포설, 역률 0.85 가정 시 대표적인 초기 설정 예시이다. 실제 현장에서는 케이블 선정·부하 실측·단락전류 계산·선택협조 곡선 검토 후 미세 조정한다.
| 회로 | 케이블(예) | 차단기 | Ir / tr | Isd / tsd | Ii | 지락/누전 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 메인 인입 | Cu 240 mm² ×4C | MCCB 800AF 630AT Icu≥50kA | 0.9×In / 6 s | 7×In / 0.3 s | 10×In | Ig 300 mA, tg 0.3 s | 상위 보호기로 변전소 차단기 존재 시 협조 |
| 분전반 메인 | Cu 150 mm² ×4C | MCCB 400AF 250AT Icu≥25kA | 0.9×In / 6 s | 6×In / 0.25 s | 8×In | Ig 100~300 mA, tg 0.2 s | 하위 30 mA와 선택협조 |
| 일반 콘센트 분기 | Cu 5.5~8 SQ | MCB 20~32A C곡선 | 고정 | 고정 | 고정 | RCD 30 mA, 0.03 s | 이동형 릴 사용 시 RCD 내장 권장 |
| 용접기 | 부하정격에 따름 | MCCB 100~225AF | 0.9×In / 6 s | 6~8×In / 0.2 s | 10×In | RCD 30 mA, 필요 시 100 mA | 시동전류 크므로 C/D곡선 또는 낮은 Ii 필요 |
| 타워크레인 | 제조사 권장 | MCCB 250~400AF | 0.85×In / 8 s | 6~8×In / 0.3 s | 9×In | Ig 100 mA, tg 0.2 s | 비상정지·언더볼티지 릴레이 별도 |
| 배수펌프 | 부하정격에 따름 | MCB/MCCB | 0.9×In / 6 s | 5~7×In / 0.2 s | 8~10×In | RCD 30 mA | 잠수형은 절연 저항 주기 측정 |
| 조명 | Cu 2.5~3.5 SQ | MCB 16~20A B/C곡선 | 고정 | 고정 | 고정 | 필요 시 30 mA | 비상유도등 회로 분리 |
주의 : 위 수치는 초기 세팅 참고치이다. 제조사 트립곡선, 현장 단락전류, 케이블 포설 조건, 주변온도 보정계수, 집합배선 감액계수에 따라 값이 변한다.
4. 단락전류·전압강하·케이블 선정의 연동
4.1 예측 단락전류 산정
변압기 용량 S[kVA], 임피던스 Z[%], 저압측 전압 VLL[kV]일 때 변압기 2차단 단락전류 Isc,TR[A]는 IFL/Zpu로 근사 산정한다.
# 변압기 저압측 단락전류 근사 S_kVA = 1500 V_LL_kV = 0.38 Z_pct = 5.0 I_FL_A = S_kVA * 1000 / (1.732 * V_LL_kV * 1000) # 전부하전류 Isc_TR = I_FL_A / (Z_pct/100) # 변압기 2차단 단락전류 # 결과: I_FL ≈ 2,280 A, Isc_TR ≈ 45.6 kA 배전반·분전반 단락전류는 변압기와 인출 케이블 임피던스, 배선 길이, 분기점 환산을 반영해 감소한다. 현장 보수치로 배전반 20~35 kA, 분전반 8~20 kA 수준을 가정하고, 차단기 Icu/Ics 정격을 상위로 선택한다.
4.2 전압강하와 케이블 허용전류
가설 현장은 긴 케이블 사용이 잦아 전압강하가 크다. 전압강하는 다음 식으로 평가한다.
ΔV(%) ≈ 100 × √3 × I × (R·cosφ + X·sinφ) × L / V_LL 일반 공구·기계는 시동·부하 변동을 고려해 분기 말단에서 ΔV 5% 이하를 목표로 한다. 케이블 허용전류는 주변온도·집합배선·지중/공중 포설에 따라 감액계수를 적용한다. 허용전류 ≤ 차단기 Ir ≤ 부하정격 원칙을 지킨다.
5. 선택협조(Selectivity) 설정 절차
- 등급분할: 하위단 RCD 30 mA 즉시형, 중간단 100~300 mA 지연형, 상위단 지락계전기 300 mA 0.3 s 기준으로 등급을 분할한다.
- 곡선 중첩 확인: 제조사 트립곡선 도표에서 하위단의 동작영역이 상위단보다 좌측·하단에 위치하도록 Ir, Isd, Ii, tg를 조정한다.
- Isc 대 I²t: 상위단은 충분한 차단능력(Icu) 확보와 함께 단시간 지연(tsd)을 주어 하위단의 단락해석 범위에서 선차단을 유도한다.
- 현장 시험: 분기 시험부하 또는 1차·2차 주입시험으로 실제 동작 순서를 검증한다.
주의 : RCD의 직렬 연결 시 비선택형 제품을 중복 사용하면 불필요한 상위 트립이 발생한다. 상위에는 반드시 S형(Selective) 또는 시간지연형을 적용한다.
6. 접지·누전 보호의 정량 기준
- 이동형 콘센트, 휴대형 전동공구: RCD 30 mA, 0.03 s 이하 동작, 월 1회 이상 시험한다.
- 금속 외함 전기기계: 보호도체(PE) 연속성 검사 및 접지저항 기준 이내 유지한다.
- 분전반 상위단 화재보호: 100~300 mA 지연형 RCD 또는 지락계전기 적용한다.
- 누설전류가 큰 인버터·용접기: 오경보 방지를 위해 100 mA 지연형을 검토하고, 인체접촉 가능 회로에는 30 mA를 유지하되 전용 회로로 분리한다.
7. 회로별 설정 예제와 계산 체크리스트
7.1 배전반 메인
# 입력 부하합계 P = 350 kW, cosφ = 0.9, V = 380 V 예상수요율 k_d = 0.7 → 수용전력 P_d = 245 kW I_calc = P_d / (√3·V·cosφ) ≈ 410 A # 선정 MCCB 630AF 500AT, Icu ≥ 35 kA Ir = 0.9×In = 450 A, tr = 6 s Isd = 7×In, tsd = 0.3 s Ii = 10×In Ig = 300 mA, tg = 0.3 s 케이블 Cu 240 mm² ×4C, 허용전류 ≥ 500 A (보정 후) 확인 7.2 콘센트 분기
MCB 20A C곡선 케이블 Cu 3.5~5.5 SQ RCD 30 mA 즉시형 배선길이로 전압강하 5% 이내 확인 7.3 용접기 전용회로
MCCB 125AF 100AT Ir = 0.9×In, Isd = 7×In, Ii = 9×In RCD 30 mA 또는 100 mA 지연형(기기 누설전류 고려) 케이블 단락 열용량(k²S²) 검토 8. 시험·검측 절차
| 항목 | 방법 | 합격기준 | 빈도 |
|---|---|---|---|
| RCD 동작시험 | 시험버튼·시험기 주입 | IΔn에서 t ≤ 0.03 s(30 mA), 선택형은 설정치 이내 | 월 1회, 사용 전 |
| 접지연속성 | 저항계 200 mA 이상 | 보호도체 연속, 접촉저항 ≤ 1 Ω | 분기 신설 시 |
| 절연저항 | 메거 500 V | ≥ 0.5 MΩ(저압 회로) | 월 1회 |
| 단락·과부하 협조 | 곡선중첩 검토 | 하위 우선 차단 보장 | 변경 시 |
| 온도상승 | 적외선 열화상 | 주변 대비 +25 K 이내 | 월 1회 |
9. 문서화·라벨링
- 분전반 도어 내부에 회로도, 차단기 모델, 설정값(Ir, Isd, Ii, Ig, 지연시간)을 표로 부착한다.
- 콘센트 박스 외부에 RCD 정격감도, 시험일자, 책임자 서명을 표기한다.
- 변경 시 이력서 작성하고 사진·시험성적을 첨부한다.
10. 자주 발생하는 오류와 해결
- 상위 RCD 빈번 트립: 하위 30 mA 누전, 공용중성선 공유, 누설전류 과다를 점검하고 상위는 지연형으로 교체한다.
- 공구 기동 시 차단: MCB 곡선을 C→D로 변경하거나 Ii를 상향 조정하고 케이블·콘센트 접촉저항을 개선한다.
- 전압강하 과대: 케이블 단면 확대 또는 분전 위치를 부하 근처로 이동한다.
- 단락전류 과소평가: 변압기 용량 증가 시 Icu 재검토, 차단기 교체 또는 계통 임피던스 추가 검토를 실시한다.
주의 : 중성선(N) 개폐 금지 원칙을 지키며, 3상 4선식에서 N 단선은 과전압·감전 위험을 유발한다. 4폴 차단기는 N 선을 비동시 개폐하지 않도록 규격품을 사용한다.
11. 현장 체크리스트(샘플)
| 항목 | 체크 포인트 | 기준/설정 | 결과 |
|---|---|---|---|
| 메인 MCCB | Icu, Ir, Isd, Ii, Ig | Icu ≥ 예측 Isc, Ir ≤ 케이블 허용전류 | |
| 분전반 RCD | 감도·지연 | 100~300 mA, 0.15~0.5 s | |
| 콘센트 RCD | 감도·시험 | 30 mA, t ≤ 0.03 s, 월 1회 | |
| 케이블 | 단면·길이 | 전압강하 ≤ 5%, 허용전류 ≥ Ir | |
| 라벨 | 회로표기 | 부하명·정격·설정값 명시 |
12. 설정값 산정 워크시트 예시
# 1) 부하전류 P_kW = Σ(부하정격×수요율) # kW I_A = P_kW * 1000 / (1.732 * 380 * cosφ)
2) 케이블 선정
I_allow = 케이블 허용전류 × 보정계수(온도, 집합, 방식)
선정조건: I_allow ≥ I_A, 전압강하 ≤ 5%
3) 차단기 선택
Icu ≥ 예측 I_sc, In ≥ I_A, Ir ≤ I_allow
Isd, Ii: 하위 보호기 및 기동전류 고려(선택협조)
4) 누전/지락 보호
말단: RCD 30 mA 즉시형
상위: 100~300 mA 지연형(tg 0.15~0.5 s)
5) 검증
곡선중첩도 확인, 시험주입으로 동작시간 검증, 라벨 부착
13. 안전 표준 운영수칙
- 차단기 설정 변경은 전기안전관리자의 승인 하에 기록·봉인한다.
- 비·습기 환경의 임시 전선은 IP 등급 배전함과 누전보호를 필수로 한다.
- RCD 시험 버튼은 작업 전 누른다. 오동작 시 즉시 교체한다.
- 집합배선 트레이에는 과열과 절연손상 여부를 주 1회 점검한다.
FAQ
하위 30 mA RCD가 자주 떨어지면 상위를 100 mA로 낮추면 되는가?
아니다. 상위 감도를 낮추면 선택협조가 깨져 전체 정전이 빈발한다. 하위 회로의 누설전류 원인을 제거하고 필요 시 하위 회로를 분리하며, 상위는 지연형을 유지한다.
용접기 때문에 순시 트립이 발생한다. 해결 방법은 무엇인가?
용접기 전용 회로를 구성하고 MCB 곡선을 D형으로 변경하거나 MCCB의 Ii를 상향 조정한다. 단락 보호와의 균형을 위해 Isd/tsd도 함께 조정한다.
메인 차단기 Icu는 어떻게 정하는가?
예측 단락전류보다 높은 차단능력으로 선택한다. 변압기 용량과 임피던스, 인입 케이블 길이로 2차단 단락전류를 계산하고, 여유를 두고 Icu를 결정한다.
RCD 30 mA는 모든 회로에 필요한가?
인체 접촉 가능성이 높은 콘센트·휴대형 기구 회로에는 필수이다. 대형 고정기계는 누설전류 특성을 고려해 100 mA 지연형 또는 지락계전기를 적용하되, 작업자 접촉 가능 부는 30 mA로 보호한다.
선택협조 검토는 소프트웨어가 꼭 필요한가?
제조사 표준 곡선으로 수기 검토가 가능하다. 복잡한 다단계 시스템은 전력계통 해석 도구를 사용하면 신뢰도가 높아진다.