수중조명등 시설기준

왜 배우는가: 수중조명등은 풀장, 분수, 연못처럼 사람이 물가에 머무는 장소에서 감전을 막는 대표 설비라서 설계와 점검에서 자주 다뤄진다. 시험에서는 전원, 절연, 외함, 누전 보호를 묶어 설명하도록 하는 형식으로 나온다.

출제 이력: 제132회 1교시 11번, 제96회 4교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에는 다음 정의를 쓴다.

수중조명등 시설기준은 물속에 설치하는 조명등의 전원·절연·외함·누전 보호 조건을 KEC에 따라 정한 기준이다.

정의는 네 축을 먼저 세운다. 전원, 절연, 외함, 누전 보호가 이 기준의 뼈대이고, 뒤의 풀이도 이 네 축을 따라간다. 세부 조건을 나열하기 전에 네 축을 먼저 제시하면 채점자가 답안의 구성을 바로 파악한다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 수중조명등
• 절연변압기
• 2차측 사용전압
• 금속제 외함
• 누전차단기
• 특수장소
• 접지공사

1교시 용어형 문제에서는 정의 한 줄과 키워드 3~4개로 골격을 잡는다. 2~4교시 논술형에서는 전원, 외함, 누전 세 항목을 각각 한 문단씩 풀어 쓴다. 키워드를 빠뜨리지 않는 것이 기본 점수를 지키는 방법이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 수중조명등은 물속을 비추는 등이다. 풀장 바닥, 분수, 연못, 수조 안에 달아 야간 연출과 안전 조명을 맡는다. 사람이 물에 들어가거나 손이 닿을 수 있으므로 일반 조명등보다 감전 위험이 크다.

정식으로 말하면 수중조명등은 물에 잠긴 상태로 쓰도록 만든 조명기구다. 기준은 세 가지를 함께 규정한다. 첫째는 공급 전원의 전압과 방식이다. 둘째는 등기구 용기의 구조다. 셋째는 누설전류에 대한 보호 장치다. 세 가지가 모두 맞아야 시설 기준을 만족한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

절연변압기는 1차 회로와 2차 회로를 전기적으로 분리하는 변압기다. 수중조명등 전원을 이 변압기의 2차 쪽에서 공급하면 물속 회로가 전원 계통과 직접 이어지지 않는다. 그래서 전원 측 사고가 물속 회로로 옮겨 가는 것을 막는다.

2차측 사용전압은 절연변압기 2차 쪽 전로의 사용전압이다. 이 값이 낮을수록 물속에서 접촉할 때 흐르는 전류가 작아진다. 풀용 수중조명등에서 2차측 사용전압이 10V 초과이면 누전차단기를 금속제 외함에 넣고 특별 제3종 접지공사를 추가로 한다.

금속제 외함은 등기구 본체와 접속 부분을 감싸는 견고한 외함이다. 외함은 접지하여 누설전류를 대지로 흘려 보낸다. 외함이 깨지면 물이 들어와 절연이 무너지므로 외함의 밀폐 성능도 함께 본다.

누전차단기는 누설전류가 정해진 값을 넘으면 회로를 자동으로 끊는 장치다. 수중조명등에서는 등에 부착하거나 전원 측에 설치하여 물속 누설을 빠르게 끊는다.

특수장소는 일반 옥내와 다른 감전과 화재 조건을 갖춘 장소를 뜻한다. 수중은 이 가운데 조건이 가장 나쁜 장소에 속한다. 그래서 같은 전압이라도 일반 장소보다 엄격한 시설 조건을 적용한다.

접지공사는 금속 부분을 대지에 연결하는 공사다. 수중조명등에서는 외함의 접지가 감전 보호의 마지막 수단이 된다. 접지가 끊기면 누전차단기가 있어도 접촉 전압이 남을 수 있다.

3. 등장 배경과 필요성

수중 전기설비는 옥내 설비보다 감전 조건이 나쁘다. 물은 인체 저항을 낮추고 누설전류가 흐르는 통로를 만든다. 사람은 젖은 몸이나 맨발로 물에 들어가므로 접촉 면적과 접촉 빈도가 커진다.

풀장, 분수, 연못, 수영장 조명 수요가 늘면서 물속에 설치하는 전기기기도 늘었다. 이 설비는 물과 함께 열화되기 쉽고, 점검과 보수가 어렵다. 등기구를 물에서 꺼내 점검하려면 설비 전체를 멈춰야 하는 경우가 많다. 그래서 설계 단계에서 전원 방식과 외함 구조를 미리 정해 두어야 한다.

수중 전기설비는 전압 제한과 누전 차단을 함께 적용해야 감전을 막을 수 있다.

이 문장이 수중조명등 기준이 존재하는 이유다. 한 가지 보호만으로는 사고를 막기 어렵다. 전압을 낮춰도 외함이 파손되면 누설이 생기고, 누전차단기만 있으면 접촉 순간의 전류를 막지 못할 수 있다. 두 보호가 겹쳐야 한쪽이 무너져도 사람에게 전류가 흐르지 않는다.

기준은 사람의 출입 빈도에 따라 보호 수준을 달리한다. 사람이 자주 드나드는 풀장과 출입이 통제된 수조는 같은 조건으로 다루지 않는다. 이 구분은 뒤의 절에서 장소별 시설 조건으로 나눠 다룬다.

한국전기설비규정(KEC)은 2021-01-01부터 적용되어 옛 전기설비기술기준의 판단기준(구 판단기준)을 대체했다. 수중조명등 기준도 이 체계 안에서 정리된다. 옛 명칭을 알고 있으면 기준이 바뀐 흐름을 설명할 때 도움이 된다.

4. 구성요소·원리·절차

수중조명등 회로는 절연변압기, 인체감전보호용 누전차단기, 수중에 잠기는 수중조명등 용기, 접지 계통으로 구성된다. 각 요소는 감전과 누전 화재를 막는 역할을 나누어 맡는다. 구성요소를 표로 정리하면 다음과 같다.

표의 요소는 서로 독립된 장치가 아니다. 절연변압기가 전압을 낮추고, 누전차단기가 고장을 끊고, 접지가 외함 전위를 묶는 구조로 함께 작동한다. 답안에서는 세 가지 역할을 한 문장으로 묶어 쓰는 것이 효과적이다.

원리는 전압과 전류의 제한에 있다. 물에 젖은 인체는 저항이 작아져서 같은 전압에서도 흐르는 전류가 커진다. 그래서 수중 전로의 2차 전압을 낮게 제한한다. 절연변압기는 1차 고전압이 2차 전로로 넘어오는 것을 막아 준다. 누전이 생기면 누전차단기가 짧은 시간에 전로를 끊는다. 외함을 접지하면 누전 시 외함 전위가 높아지는 것을 줄일 수 있다.

수중 전로의 감전 위험은 2차 전압 제한, 누전차단기 차단, 외함 접지의 세 가지로 줄인다

수중조명등 시설 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 설치 장소가 사람이 출입하는 곳인지, 출입이 없는 곳인지 구분한다.
• 절연변압기의 1차 전압과 2차 사용전압을 정한다.
• 2차 사용전압이 10V를 넘는지 확인하고 누전차단기 설치 여부를 정한다.
• 수중조명등 용기의 수밀 구조와 금속제 외함 여부를 선정한다.
• 외함에 특별 제3종 접지를 시공하고 접지 저항을 측정한다.
• 배선을 방수·기계적 보호가 되는 방식으로 시공한다.
• 절연저항과 누전차단기 동작을 시험하고 결과를 기록한다.

회로의 흐름은 아래 구성도와 같다.

5. 관련 법령·기준·표준

수중조명등의 시설기준은 「한국전기설비규정(KEC)」에 규정되어 있다. KEC는 2021-01-01부터 시행되었고, 이전의 「전기설비기술기준의 판단기준」을 대체했다. 기준은 적용 장소와 2차 사용전압에 따라 달라지므로 표의 조건을 함께 기억해야 한다.

표의 기준은 풀장처럼 사람이 들어가는 장소를 기준으로 정리한 것이다. 사람 출입이 없는 장소는 2차 전압 상한이 별도로 정해져 있어 그 기준을 관련 조문에서 따로 확인해야 한다. 답안에는 두 장소를 나누어 쓰는 것이 감점을 줄인다.

누전차단기는 10V 초과 시 누전차단기 설치가 핵심 조건이다. 누전차단기는 금속제 외함 안에 넣고, 그 외함에 특별 제3종 접지를 시설한다. 이 구성은 수중에서 누전이 생겼을 때 외함 전위가 사람에게 전달되는 것을 막는다.