전기기계·기구 접지장소

왜 배우는가: 전기기계·기구의 접지 대상은 감전 사고를 막는 가장 기본적인 기준이라서 실무 점검과 설계 검토에서 매번 확인하게 된다. 산업안전보건기준에 관한 규칙과 전기설비기술기준은 접지 대상을 서로 다른 관점에서 정하므로, 두 기준을 구분해 설명하는 문제가 자주 출제된다.

출제 이력: 제111회 2교시 3번, 제104회 4교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의 문장: 전기기계·기구 접지는 누전에 의한 감전을 막기 위해 노출된 금속제 부분을 대지와 전기적으로 연결하는 것이다.

핵심 키워드

• 누전에 의한 감전 방지
• 금속제 외함·외피·철대
• 노출된 비충전 금속체
• 고정 설치·고정배선 기계기구
• 대지전압 150V 초과
• 접지 대상과 접지 장소
• 산업안전보건기준에 관한 규칙 제302조
• 전기설비기술기준 제6조·제9조

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 전기기계·기구의 겉면 금속이 사고로 전기를 띠게 되었을 때 사람이 그 부분을 만져도 전류가 사람 몸 대신 접지선으로 흐르게 하는 조치다. 접지선은 전류가 흐를 수 있는 낮은 임피던스 경로를 만들어 주고, 이 경로로 큰 고장 전류가 흐르면 누전차단기나 과전류 차단기가 전로를 빠르게 끊는다.

정식 정의는 다음과 같다. 전기기계·기구의 접지란 통상 상태에서는 전압이 걸리지 않는 노출 도전성 부분(금속제 외함, 외피, 철대 등)을 보호도체로 대지에 연결하여, 절연 파괴 시 발생하는 접촉 전압을 안전한 수준으로 낮추는 설비 조치를 말한다.

핵심 용어를 정리하면 다음과 같다.

• 노출 도전성 부분: 사람이 접촉할 수 있고 평상시 전압이 걸리지 않는 금속 부분이다. 충전부와 다르다.
• 철대: 전동기나 변압기 등 기계기구를 올려놓는 금속 받침대다.
• 외함: 기계기구의 내부 충전부를 감싸는 금속 상자다.
• 외피: 기계기구의 바깥을 덮는 금속 피복이다.
• 비충전 금속체: 평상시 충전되지 않지만 사고 시 충전될 우려가 있는 금속체다.

전기설비기술기준은 접지를 전기설비 전반의 안전 원칙으로 규정한다. 제6조는 이상 시 전위 상승, 고전압 침입 등에 의한 감전과 화재를 막기 위해 필요한 곳에 접지를 하도록 정한다. 반면 산업안전보건기준에 관한 규칙은 근로자가 사용하는 기계기구의 접지 대상을 구체적으로 열거한다. 두 기준의 목적은 같지만, 전자는 설비 설계 원칙이고 후자는 사업장 작업자 보호를 위한 의무 규정이다.

3. 등장 배경과 필요성

전기기계·기구는 절연이 열화되거나 내부 배선이 외함에 닿으면 금속 외면에 전압이 나타난다. 이 상태에서 사람이 외함을 만지면 대지와 사이에 접촉 전압이 걸려 감전 사고가 난다. 접지 없이 누전이 생기면 외함 전위가 상승한 채로 유지되어 사고 위험이 커진다.

접지는 이런 위험을 줄이는 대표적 수단이다. 접지저항이 낮을수록 고장 전류가 크게 흘러 보호 장치가 빠르게 동작한다. 그래서 접지 대상을 빠짐없이 정하는 것이 중요하다. 접지를 하지 않은 금속체는 사고 시 작업자가 가장 먼저 접촉하는 위험 지점이 된다.

산업현장에서는 이동형 기계기구, 물기가 많은 장소, 금속 구조물 근처 등에서 사고가 반복된다. 이에 따라 법령은 설치 장소와 사용 전압에 따라 접지 대상을 세분하였다. 접지 대상 판단은 설치 형태, 사용 전압, 주변 환경을 함께 보아야 한다.

현행 기준은 산업안전보건기준에 관한 규칙 제302조에 접지 대상을 정하고 있다. 전기설비 설계 측면은 2021-01-01부터 한국전기설비규정(KEC)이 적용되며, 전기설비기술기준은 그 상위 고시로서 접지 원칙을 규정한다.

4. 구성요소·원리·절차

전기기계·기구 접지의 대상은 금속제 외함, 철대, 노출된 비충전 금속체로 나뉜다. 각 구성요소는 누전 시 감전을 막는 역할을 나누어 맡는다.

표에서 금속 외함과 철대는 항상 접지 대상이다. 노출된 비충전 금속체는 위치와 사용전압에 따라 대상이 정해진다.

접지의 원리는 누전이 생기면 금속부의 전위가 올라가는 것을 낮추고, 누전차단기가 빠르게 동작할 전류 경로를 만드는 데 있다. 접지저항이 낮을수록 외함에 나타나는 전위가 낮아진다.

접지는 누전 시 외함 전위를 낮추고 누전차단기가 동작할 전류 경로를 만드는 것이다.

외함 전위는 다음 식으로 본다.

$V_g = I_g \cdot R_E$

여기서 V_g는 외함의 대지 전위(V), I_g는 지락전류(A), R_E는 접지저항(Ω)이다. 접지저항 R_E가 작을수록 V_g가 낮아진다.

접지 시공과 점검의 절차는 다음과 같다.

• 기계기구의 금속 외함, 철대, 노출 금속체를 식별한다.
• 고정 설치인지 코드와 플러그로 접속하는지 구분한다.
• 사용전압과 설치 장소(물기·습기, 도전성 장소)를 확인해 접지 대상 여부를 판정한다.
• 접지선으로 대상 금속부와 접지극을 접지선으로 연결하고 접지저항을 측정한다.
• 누전차단기 등 차단장치가 접지 경로와 함께 동작하는지 확인한다.

5. 관련 법령·기준·표준

전기 기계·기구의 접지 대상은 「산업안전보건기준에 관한 규칙」(이하 산안규칙) 제302조에 정해져 있다. 제302조는 누전에 의한 감전 위험을 막기 위해 사업주가 접지해야 할 부분을 열거한다. 현행 조문의 개정 표시는 2021.11.19이다. 산안규칙 제303조는 기계기구를 설치할 때 전기적 용량, 사용 장소의 환경, 전기적·기계적 방호수단을 고려하라고 정한다.

전기설비기술기준 제6조는 전기설비의 필요한 곳에 이상 시 전위상승과 고전압 침입에 대비해 접지를 하도록 정한다. 전기설비기술기준의 판단기준은 2021년부터 한국전기설비규정(KEC)으로 대체되었다. 옛 판단기준에서 철대와 외함의 접지 대상은 사용전압 기준으로 나뉘어 있었다. 기계기구의 철대 및 외함은 산안규칙과 KEC가 함께 적용되는 대상이다.

표의 기준은 산안규칙의 접지 대상 조문에서 나온 값이다. 전기사용 장소의 충전부 노출 금지는 전기설비기술기준 제53조가 따로 정한다. 두 기준은 접지와 충전부 방호를 함께 다루므로 답안에서 연결해 쓴다.

6. 유형과 비교

전기 기계·기구의 접지 대상은 적용 근거에 따라 범위와 기준이 다르다. 산업안전보건기준에 관한 규칙은 누전에 의한 감전 위험을 막는 것이 목적이고, 전기설비기술기준은 이상 시 전위상승과 혼촉에 따른 감전·화재를 막는 것이 목적이다. 두 기준을 함께 비교하면 답안의 구분이 명확해진다.

표의 내용처럼 안전규칙은 사업장 사용 조건을 세분해 접지 대상을 열거하고, 기술기준은 전기설비 전반의 접지 원칙을 정한다. 답안에서는 두 기준의 목적 차이를 먼저 쓰고 대상을 나누어 서술한다.