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전기 케이블 사이즈 계산법: KEC 규정부터 실무 적용까지 완벽 정리
1. 케이블 사이즈, 왜 중요할까?
전기 설비에서 케이블 사이즈 선정은 설비의 안전성과 효율성을 결정짓는 핵심 요소입니다. 부적절한 케이블 선정은 다음과 같은 심각한 문제를 초래할 수 있습니다:
- 과열로 인한 화재 위험
- 과도한 전압강하로 인한 설비 효율 저하
- 단락사고 시 케이블 파손
- 불필요한 설비 투자 비용 증가
📌 전문가 팁
케이블 사이즈 선정 시 초기 비용 절감에만 집중하다가 나중에 더 큰 비용이 발생하는 경우가 많습니다. 안전율을 고려한 적절한 사이즈 선정이 중요합니다.
2. KEC 규정의 핵심 기준 6가지
2.1 설계전류 기준의 이해
설계전류는 케이블 선정의 시작점입니다. 다음 사항들을 고려해야 합니다:
📊 설계전류 계산 방법
- 단상 회로: I = P / (V × cosθ)
- 삼상 회로: I = P / (√3 × V × cosθ)
- 여기서, P: 부하용량(W), V: 전압(V), cosθ: 역률
⚠️ 주의: 실제 적용 시에는 다음 보정계수들을 고려해야 합니다:
- 온도 보정계수 (주변 온도에 따라)
- 설치 조건 보정계수 (매설/노출 등)
- 병렬 포설 보정계수
2.2 차단기 정격전류와의 관계
차단기와 케이블의 협조는 매우 중요합니다. 다음 조건을 반드시 만족해야 합니다:
🔧 차단기-케이블 협조 조건
- IB ≤ In ≤ Iz
- I2 ≤ 1.45 × Iz
- 여기서,
- IB: 회로 설계전류
- In: 차단기 정격전류
- Iz: 케이블 허용전류
- I2: 차단기 동작전류 (일반적으로 In의 1.45배)
2.3 전압강하 계산
📊 전압강하 계산식
- 단상: e = 2 × L × I × (R cosθ + X sinθ) / 1000
- 삼상: e = √3 × L × I × (R cosθ + X sinθ) / 1000
- 여기서,
- e: 전압강하(V)
- L: 케이블 길이(m)
- R: 도체저항(Ω/km)
- X: 리액턴스(Ω/km)
💡 실무 적용 예시
100kW 삼상 전동기, 380V, 역률 0.85, 케이블 길이 50m인 경우:
- 설계전류 계산: 약 180A
- 보정계수 적용 (예: 0.85)
- 필요 허용전류: 180/0.85 = 212A
- 선정 케이블: 70mm² (허용전류 220A)
3. 실무자를 위한 계산 가이드
단계별 케이블 선정 프로세스
- 부하 특성 파악
- 정격용량 및 전압 확인
- 기동 특성 검토
- 사용 환경 조사
- 설계전류 계산
- 기본 설계전류 산출
- 보정계수 적용
- 여유율 고려
- 보호장치 선정
- 차단기 용량 결정
- 보호협조 검토
- 전압강하 계산
- 거리 및 부하 특성 반영
- 허용 기준 만족 여부 확인
실무 예제
예제 1: 일반 부하 케이블 선정
50kW 일반 부하, 380V, 역률 0.9의 경우:
- 설계전류: 85A
- 보정계수 적용 후 필요 허용전류: 100A
- 선정 케이블: 35mm²
예제 2: 전동기 부하 케이블 선정
75kW 전동기, 380V, 역률 0.85, 기동전류 6배의 경우:
- 정상 운전 전류: 135A
- 기동 전류: 810A
- 선정 케이블: 50mm²
유용한 계산 도구
- 📱 KEC 케이블 계산기 앱
- 📊 엑셀 기반 케이블 사이즈 계산 시트
- 🧮 온라인 전압강하 계산기
- 📱 전동기 기동특성 분석 프로그램
* 위 도구들은 참고용이며, 최종 결정은 반드시 KEC 규정을 따라야 합니다.
추가 참고자료
관련 규정 및 표준
- KEC 규정집 제3권 (케이블 관련)
- KS C IEC 60364-5-52 (전선 및 케이블 선정)
- IEEE 기준 케이블 선정 가이드
전문가 조언
- 여유율 20% 이상 확보 권장
- 주변 온도 및 설치 조건 반드시 고려
- 향후 증설 가능성 검토 필요
더 궁금하신 점이 있으신가요?
전기 설비 설계에 대한 더 자세한 내용은 아래 관련 글을 참고해 주세요:
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