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홈 인스펙션/전기누전과 아크방전의 이해

2015-03-14 (토)

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김형민 뉴욕주 공인 홈인스펙터

오늘날 우리는 마치 물이 없으면 생존할 수 없듯이 전기 없인 살 수 없는 세상이 되어버렸다. 이러한 전기 없는 세상의 위력과 고충은 2012년 10월 뉴욕, 뉴저지주 등 미동북부지역을 초토화시킨 미국 역사상 2번째로 많은 재산피해를 입힌 태풍 샌디(Sandy)로 인한 정전피해를 통해 입증된 바 있다.

뉴저지주의 경우 주 전력의 70% 이상에 전기를 공급하고 있는 PSE&G 전력 회사에 따르면 샌디는 자사의 111년 역사상 가장 강력한 태풍이었고 무려 200만 명 이상의 주민들이 정전피해를 당했다고 밝힌 바 있다.

특히 정전피해가 심했던 뉴욕의 경우 롱아일랜드 지역을 비롯해 700만 가구 이상이 정전 피해를 겪은 것으로 알려졌으며 정전으로 인한 휴대전화, 인터넷망의 불통으로 많은 사람들이 공포에 시달린 바 있다.

샌디로 인한 정전피해는 그렇다 치더라도 전기를 사용하는 주택이나 건물에서 수시로 발생하는 전기누전과 아크(Arc)현상으로 인한 돌발적인 감전, 정전, 화재 또한 자연 재해로 인한 피해 못지않게 전기 사용자들이 종종 겪는 대표적인 전기피해 중의 하나다.

전기누전은 마치 수도관에서 새어 나온 물이 주변을 적시는 것처럼 전기선의 절연이 불완전하여 전기의 일부가 전선 밖으로 새어 나와 주변의 도체에 흐르는 현상으로 이러한 누설 전류의 원인으로 손상된 전기기구나 오래된 전선의 절연불량, 전선피복의 손상 또는 습기의 침입 등을 들 수 있다. 일단 누전 현상이 일어나면 그 부분에 계속 누설전류가 흘러 전기선의 절연상태가 더욱 악화되는 것이 상례다.

대표적인 사고로 누설전기가 인체를 매개체로 하여 흐름으로서 치명적인 인명 피해를 일으키는 감전 사고를 들 수 있다. 따라서 오늘날에는 사전에 치명적인 감전 사고를 방지하기 위한 누전차단기(Ground Fault Circuit Interrupter: GFCI)를 설치하여 인명사고를 미연에 방지하고 있는데 많은 지방 정부에서 규정된 곳에 반드시 설치하도록 아예 코드(Code)화하고 있다.

이 누전차단기는 일반 가정에 흔히 설치되어 있는 콘센트(Outlet)내에 누전감지기능 즉 이상전류(혹은 과전류)의 흐름(상선: Hot Wire와 중성선: Neutral Wire 간의 비정상적 전류균형)을 감지하는 센서가 신속하게 전기의 흐름을 즉각 차단시키도록 고안되어 있다.

따라서 이 감지센서는 아주 미미한 정도의 과전류가 비정상적으로 흐를 경우 감전방지를 위해 순간적으로 30분의 1초 만에 전원을 차단하는 기능을 가지고 있다. 코드에 따르면 새로 주택이나 건물을 건축시 물을 많이 사용하는 부엌과 목욕탕, 세탁기 싱크대 주변에 콘센트를 설치하는 경우 반드시 GFCI가 내장된 콘센트 설치를 의무화하고 있고 빗물에 접촉되기 쉬운 주택외벽에 설치하는 콘센트 역시 이 차단기를 설치하도록 하고 있다.

미국내 통계에 따르면 이 누전차단기가 일반화 되어있지 않은 1970년 이전에는 매년 1100여건의 감전사고가 발생하였으나 차단기 사용이 증가하면서 감전사는 연평균 600여건에서 300여건으로 감소한 것으로 나타나 있다.

아크방전(Arc Fault)현상은 하늘의 공간에서 발생하는 번개나 손으로 무엇을 만질 때 순간적으로 불꽃이 튀는 정전기 현상처럼 전기 배선 사이에 존재하는 기체 등 전기가 거의 통하지 않는 것들이 강한 전기장 속에 있을 때 절연성을 잃고 전류가 흐르는 현상을 말한다.

이러한 아크방전시 공간에 큰 전류가 흐르게 하여 높은 열을 발생시키는데 이때 발화점 이상의 높은 열을 발생시켜 전기화재를 일으키게 된다. 이러한 전기화재를 방지하기 위한 수단으로 보통 배전반에 아크방전차단기(Arc Fault Circuit Interrupter : 약칭AFCI)설치하게 되는데 이 차단기는 지속적으로 전기의 흐름을 모니터링하면서 정상과 비정상 아크를 체크하고 만일 비정상 아크가 감지되는 경우 즉각 전기를 차단시켜 열이 발생하는 것을 사전에 방지하게 된다.

미국 국립 소방협회의 통계에 따르면 미국내 전기화재의 약 80%가 아크방전 사고로 인해 발생하고 있는 것으로 조사된 바 있다. 누전차단기와 아크방전차단기는 홈디포 등의 건축자재상이나 전기스토어에서 쉽게 구입할 수 있으며 누전차단기에 비해 아크방전차단기가 비싼 편이다.

누전차단기의 설치는 일반 콘센트를 설치하는 과정과 동일하나 아크방전 차단기의 경우 주로 전압이 높은 배전반에 설치되는 고로 상당한 주의와 전기 상식을 요한다.

각 차단기의 안전기능을 최대화하기 위해서 접지선(Grounding Wire 혹은 Earth Wire)의 연결이 필요한데 접지선은 피뢰침과 같은 역할을 수행하기 위해 배전반과 대지의 접지극에 연결되어 혹 돌발적으로 발생할 수 있는 이상전압을 대지로 방전하게 된다.