출제기준 단원 「전선의 종류 및 선정」의 공개 문제 5개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
묻는 꼴
문제 수
무엇을 묻나
켈빈의 법칙 적용 대상 고르기
3
경제적 굵기 선정 판별
굵기 결정 인자 고르기
1
고려 대상·제외 항목 판별
허용전류 감축·보정 선정 계산
1
역산 허용전류로 최소 규격 선택
가장 자주 묻는 것은 켈빈의 법칙 적용 대상 고르기입니다.
뜻
켈빈의 법칙은 전선의 설치 비용과 전력 손실 비용의 합이 최소가 되는 경제적인 전선 굵기를 선정하는 원리다. 손실량 축소나 전압강하 감소, 부하 배분 균형은 결과적 목적일 뿐 이 법칙의 직접 적용 대상은 '경제적 굵기 선정'이다.
옥내배선 전선의 굵기는 세 가지를 고려해 정한다. 기계적 강도, 허용전류(과열 방지), 전압강하다. 절연저항은 절연 상태의 지표일 뿐 굵기 결정의 직접 인자가 아니므로 '고려하지 않아도 되는 것'의 보기로 나온다.
허용전류 선정 계산은 감축과 보정을 함께 적용한다. 예컨대 600V 비닐 절연전선을 금속관에 6도체(3회로)로 수납하고 주변온도가 40℃일 때, 도체수 감축계수 0.7과 온도 보정계수 0.8을 곱하면 실제 허용전류는 기준값의 0.56배다. 부하전류 25A를 흘리려면 기준 허용전류가 25/(0.7×0.8) ≈ 44.6A 이상인 규격을 골라야 하므로 48A인 공칭단면적 8.0mm²가 하한이 된다. 기준 허용전류 표(3.5mm² 27A, 5.5mm² 35A, 8.0mm² 48A, 14mm² 61A)에서 역산값을 넘는 가장 작은 규격을 택하는 것이 절차다.
예제
켈빈의 법칙 문제는 '경제적인 전선의 굵기 선정' 한 보기를 고른다. 감축·보정 계수 문제는 필요 기준 허용전류 = 부하전류 ÷ (감축계수×보정계수)를 먼저 계산하고, 표에서 그 값을 넘는 최소 규격을 고른다(25/0.56 ≈ 44.6 → 8.0mm²).
대표 기출 3문항
옥내배선 공사에서 600V 비닐 절연전선(IV) 연동선을 사용하여 단상 2선식 3개 회로(총 6개의 도체)를 동일한 금속관에 수납하고자 한다. 각 회로의 부하전류는 25[A]이며, 현장의 주변온도가 40[℃]이다. 기준 주변온도 30[℃]에서의 전선 허용전류가 3.5[mm²]는 27[A], 5.5[mm²]는 35[A], 8.0[mm²]는 48[A], 14[mm²]는 61[A]일 때, 전기설비기술기준에 따라 이 배선에 사용되어야 할 전선의 공칭 단면적[mm²] 하한은? (단, 금속관 내에 수납되는 도체수에 따른 전류 감축계수는 4~6개일 때 0.7을 적용하고, 40[℃]에서의 주변온도 보정계수는 0.8을 적용한다.)
3.5[mm²]
5.5[mm²]
8.0[mm²]
14[mm²]
정답과 해설 보기
정답 ③ · 관내 전선 수 증가에 따른 감축률(0.7)과 주변온도 상승에 따른 보정계수(0.8)를 동시에 적용하여 실제 필요한 기준 허용전류를 역산해야 한다. 실제 필요 허용전류는 이다.
필요 기준 허용전류 = 부하전류 ÷ (감축계수×온도보정계수)로 역산해 표에서 최소 규격을 고른다.
옥내배선에 사용하는 전선의 굵기를 결정하는데 고려하지 않아도 되는 것은?
기계적 강도
전압강하
허용전류
절연저항
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 옥내배선에서 전선 굵기 결정을 위해 고려하지 않아도 되는 항목을 묻는다. 전선 굵기 결정에는 통상 기계적 강도(기계적 안전성), 허용전류(과열 방지), 전압강하(전압 규정 범위 내 유지) 등을 고려한다.
다음 중 켈빈(Kelvin)의 법칙이 적용되는 경우는?
전력 손실량을 축소시키고자 하는 경우
전압 강하를 감소시키고자 하는 경우
부하 배분의 균형을 얻고자 하는 경우
경제적인 전선의 굵기를 선정하고자 하는 경우
정답과 해설 보기
정답 ④ · 켈빈의 법칙은 전선의 굵기 선정에서 전선 비용과 전력손실 비용의 합을 최소화하는 경제적 굵기를 결정하는 원리이다. 즉 손실전력과 도체비용을 고려하여 경제적으로 가장 적합한 전선 단면을 계산할 때 적용한다.