전기 샤프트 고려사항

왜 배우는가: 전기 샤프트는 건물의 수직 배선과 분전 설비를 한 곳에 모으는 공간이라 설계 초기에 위치와 면적을 정하지 않으면 공종 간 간섭과 준공 후 증설 문제가 커진다. 건축전기설비 설계기준의 핵심 계획 항목이어서 1교시 용어 문제와 2~4교시 논술 문제에 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제136회 1교시 10번, 제125회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의 전기 샤프트(ES)는 건물의 층을 수직으로 관통하여 전기 간선과 분전반, 배선을 수용하는 전용 수직 공간이다.

핵심 키워드

• 전기 샤프트(ES): 수직 간선과 분전 설비를 모아 두는 전용 공간
• 수직 간선: 수전실이나 변전실에서 각 층 분전반으로 내려가는 주 배선
• 방화구획: 샤프트 벽, 문, 관통부를 막아 층간 화재 확산을 막는 구획
• 점검 공간: 기기 교체와 보수를 위해 확보하는 통로와 여유 면적
• 건축·환경·전기 고려사항: 샤프트 설계 때 세 측면에서 함께 검토하는 항목
• 정보통신용 샤프트(TPS): 통신 배선을 전력 배선과 분리해 수용하는 샤프트

위 키워드는 답안의 첫머리와 고려사항 항목에서 그대로 쓴다. 전기 샤프트는 건축 평면과 구조에 종속되는 설비 공간이므로 건축 계획과 함께 정의된다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 전기 샤프트는 건물 전기 배선이 지나가는 수직 배관실이다. 층마다 전기를 나눠 주려면 간선이 위아래로 이어져야 한다. 이 간선을 한 곳에 모아 관리하는 공간이 전기 샤프트다.

정식으로는 건축전기설비 설계기준에서 샤프트를 건축물의 층을 연속으로 관통하는 수직 공간으로 본다. 전기 샤프트(ES)는 그 안에 전력 간선, 분전반, 제어 배선, 접지 도체 등을 설치하는 전용 공간이다. 건축 구조와 함께 계획되는 전기설비의 한 부분이다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다. 수직 간선은 수전 설비에서 각 층으로 내려가는 전력 줄기다. 분전반은 층별로 회로를 나눠 공급하는 기기다. 방화구획은 샤프트가 층을 관통하므로 화재가 층간으로 번지지 않도록 막는 구획이다.

고려사항은 건축적, 환경적, 전기적 세 측면으로 나눠 본다. 건축적 측면은 샤프트의 위치, 면적, 구조 관통 여부, 층 간 위치 일치다. 환경적 측면은 습기, 먼지, 온도, 진동, 소음, 침수 가능성이다. 전기적 측면은 부하 용량, 간선 전압강하, 고조파 영향, 접지와 등전위 연결, 단락 보호 협조다. 세 측면은 서로 얽혀 있어 한 측면만 맞추면 다른 측면에서 문제가 생긴다.

샤프트의 핵심 원리는 층을 가로질러 같은 위치에 설비가 반복된다는 점이다. 샤프트는 층마다 같은 위치에 반복 배치되어 수직 간선 경로를 짧고 일정하게 만든다. 이 원리 때문에 면적 산정도 층 수와 층별 분전반 수를 기준으로 이뤄진다. 샤프트 내부에는 점검에 필요한 여유 공간을 함께 계획해야 하며, 이는 기기 교체 시 반출입 경로와도 연결된다.

3. 등장 배경과 필요성

건물이 고층화되고 전기 부하가 늘면서 간선 용량과 분전 설비가 커졌다. 배선을 천장 속이나 벽 속에 분산해 두면 점검과 증설이 어렵다. 그래서 수직 공간을 미리 확보하고 한 곳에서 관리하도록 설계하게 되었다.

정보통신 설비가 늘면서 전력 배선과 통신 배선을 분리할 필요도 생겼다. 통신 배선은 신호 특성상 전력 배선과 간섭을 피해야 하므로 정보통신용 샤프트(TPS)를 따로 둔다. 두 샤프트를 같은 공간에 두면 차폐와 이격 거리 확보가 어려워진다.

화재 측면에서는 샤프트가 층간 확산 경로가 될 수 있다. 전기 배선은 관통부로 불이 번지는 주요 경로이므로 샤프트는 방화구획으로 계획해야 한다. 관통부 충전과 방화문 설치가 함께 검토된다.

유지보수 측면도 중요하다. 샤프트 안의 기기는 층마다 접근 가능해야 하므로 점검 공간과 출입 통로를 계획해야 한다. 설계 단계에서 이를 빠뜨리면 준공 후 교체가 불가능해진다.

샤프트 계획은 건축 평면과 함께 초기에 정해야 공종 간 간섭을 줄일 수 있다. 설계 후반에 샤프트 위치를 바꾸면 구조와 기계설비 배관까지 다시 조정해야 하므로 비용과 공기가 함께 늘어난다.

위 내용은 1절과 2절의 고려사항을 설계 단계별로 풀어 쓴 것이며, 세부 면적 산정과 TPS 기준은 4절 이후에서 다룬다.

4. 구성요소·원리·절차

전기 샤프트(ES)는 층마다 수직으로 관통하는 전기 공간이다. 수직간선, 분전반, 통신 배선을 한 곳에 모아 층별로 분기시키는 것이 핵심 원리다. 구성요소는 수직간선, 분전반, 접지 도체, 구획 관통부 처리로 나눠 설명한다.

샤프트 내 배선은 전기와 정보통신을 분리해 배치한다. 전력선과 통신선은 이격하여 전자기 유도 잡음을 줄인다. 이 분리 원칙은 설계 단계에서 반드시 반영한다.

전기 샤프트의 설계 절차는 다음과 같다.

• 수전 위치와 부하 분포를 파악하여 샤프트 위치를 정한다.
• 층별 분전반 면적과 수직간선 용량을 산정한다.
• 샤프트 단면적을 구하고 건축 도면에 반영한다.
• 관통부 방화 구획과 접지 경로를 확정한다.
• 시공 후 층별 점검 공간과 유지보수 동선을 확인한다.

샤프트 면적은 설치 기기의 폭과 점검 공간, 케이블 굽힘 반경을 합산하여 정한다. 기본 식은 다음과 같다.

$A = \sum (W_i \times D_i) + A_{점검}$

여기서 A는 샤프트 유효 면적(㎡), W_i와 D_i는 i번째 기기의 폭과 깊이(m), A_{점검}은 점검 통로 면적(㎡)이다. 최종 면적은 여유율을 더해 결정한다.

샤프트는 수직간선·분전반·통신선을 층간 연속으로 배치하는 공간이다

5. 관련 법령·기준·표준

전기 샤프트 관련 기준은 건축전기설비 설계기준과 건축법 계열 방화 기준이 주축이다. 샤프트 관통부는 건축법 및 소방 기준의 방화구획 규정을 함께 따른다. 정보통신 샤프트는 정보통신공사업법과 초고속 정보통신건물 인증 기준을 따른다.

정보통신공사업법은 정보통신설비를 유선·무선·광선 등으로 정보를 저장·처리·송수신하는 설비로 정의한다. 이 정의에 따라 통신용 샤프트는 정보통신설비 공간에 포함된다. 법령은 설치 공사의 등록과 감리 절차를 규정한다.

초고속 정보통신건물 인증은 20세대 이상 공동주택과 연면적 3,300㎡ 이상 업무시설·오피스텔을 대상으로 한다. 인증 등급은 특등급, 1등급, 2등급으로 나뉜다. 인증 대상 건축물의 통신 샤프트는 이 인증 요건을 충족해야 한다.

관통부 방화 기준은 방화구획 개구부 보호 방식으로 정한다. 60분+ 방화문, 60분 방화문, 자동방화셔터, 내화충전, 방화댐퍼가 주요 수단이다. 샤프트 관통부는 내화충전재로 밀폐하는 것이 기본이다.

기준 수치는 해당 설계기준의 원문으로 확정한다. 샤프트 면적 계수는 설계기준의 산정식을 따른다. 법령 개정은 정보통신공사업법 부칙과 개정 조문을 기준으로 추적한다.