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중소기업 기술혁신개발사업

최종보고서

누전차단 기능을 갖는

방우형 콘센트

년 월 일2003 03 31

주 관 기 업 : 주 세진산전( )

위탁연구기관 : 충 청 대 학

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제 출 문

중소기업청장 귀하

본 보고서를 누전차단기능을 갖는 방우형 콘센트에 관한 중소기업 기술혁신 개발사“

업 개발기간 과제의 최종보고서로 제출합니다" ( : 2002 . 04 . ~2003 . 03 .) .

2003 . 03 . 31 .

주관기업 : 주 세 진 산 전( ) 박 대 규 인( )

위탁연구기관 : 충 청 대 학 정 종 택 인( )

과제책임자 : 이 필 만

위탁기관과제책임자 : 강 성 화

연 구 원 : 이 영 일

〃 : 원 종 무

〃 : 정 규 택

〃 : 황 한 덕

〃 : 조 성 현

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요 약 서 초 록( )

과 제 명 누전차단기능을 갖는 방우형 콘센트 개발

주 관 기 업 주 세진산전( ) 과제책임자 이 필 만

개 발 기 간 월2002 . 04 . ~ 2003. 03 . ( 12 )

총개발사업비

천원( )

정부출연금 65,000

계 286,754기업부담금

현금 67,608

현물 154,146

위탁연구기관 현물

참여기업

위탁연구기관 충 청 대 학

주요기술용어

개(6~10 )

누전차단기능 방우형 콘센트 영상변류기 감도전류 동작GFCI, , , , , ,시간 등

기술개발목표1.

정격감도 전류가 이고 정격차단 시간이 초 이하인 누전 차단 기능을15(mA) , 0.03

갖는 방우형 콘센트 매입형 구 개발(AC220V 2 )

기술개발의 목적 및 중요성2.

콘센트는 현재 우리 나라에 주로 구용이 사용되고있고 안전장치는 어린-. 220V 2

이 감전 방지를 위한 안전핀 삽입 방법 및 과 전류 차단식의 종류이다2 .

그러나 습기 및 물기가 많은 주방 화장실 산업현장 등에서 사용되고 있는 콘센트, ,

에서 누전이 발생하여 감전의 우려가 있는 경우는 위에서 언급한 방법으로는 사고

를 방지할 수 없다.

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따라서 현재 사용중인 콘센트에 누전차단기 초이내 보다 안전하게-. (30mA, 0.03 )

회로를 차단하여 인체에 영향을 미치지 않도록 안심하고 사용 할 수 있는 누전차,

단기능이 있는 방우형 콘센트 초 이내 를 개발하는 데에 그 목적과 중(15mA, 0.03 )

요성이 있다.

기술개발의 내용 및 범위3.

본 연구개발에서는 매입형 박스에 취부할 수 있도록 한정된 공간에 누전을 감-.

지하는 감지회로와 영상 변류기 및 증폭기전로를 차단할 수 있는 차단회로를 설계

제작하여 누전 차단 기능을 갖는 구용 방우형 콘센트를 양산할 수 있도록/ 220V 2

개발 및 설계하고자 한다.

기술개발 결과4.

구 매입형 콘센트 내에 누전차단 시스템 추가 개발- 220V 2

상하 일체형 접점 구동부 개발-

플러그 개를 꽂고 닫을 수 있는 폴더식 방우 커버 개발- 2

욕실과 주방 등에 많은 전기기기 헤어드라이기 전동칫솔 살균기 비데 식기세척- ( , , , ,

기 전자렌지 밥솥 정수기 세탁기 등 를 안전하고 편리하게 사용 가능, , , , ) .

특허출원 누전차단기가 장착된 콘센트- : (No:10-2002-020439-5)

안전인증 콘센트- : (No:HJ04003-2001A)SG-22SB ; KETI

기대효과5.

물기나 습기가 많은 장소에서 인명과 재산상의 피해 방지 및 감소- .

경쟁력 있는 제품 개발로 매출 증대 효과- .

누전차단기형 콘센트 개발기술 확보로 유사품 재개발 가능 효과- .

급을 사용하는 유럽 등에 수출용 모델을 개발 수출 증대 기여 효과- 220V .

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목 차

제 장 개발기술 개요1 .

제 절 개발대상 기술 또는 제품 의 개요1 ( )

제 절 기술개발의 필요성2

제 절 누전차단기 개요3

제 장 기술 개발 체제2 .

제 절 기술개발내용1

제 절 개발된 방우형 누전차단 콘센트2

제 장 상품화3 .

제 절 상품화에 따른 업무 추진 계획1

제 절 상품판매 추진 계획2

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제 장 개발 기술 개요1 .

제 절 개발대상기술 또는 제품 의 개요1 . ( )

습기 및 물기가 많은 주방 화장실 산업현장 등에서 사용되고 있는 콘센트에서 누, ,

전이 발생하여 감전의 우려가 있는 경우에 기존에 국내에서 사용되고 있는 콘센트

로는 감전사고를 방지할 수 없다.

누전으로 인한 피해도 날로 증가하고 있어 부하의 연결장치로 많이 사용되고 있는

콘센트에 현재 사용중인 누전차단기 초이내 보다 보호성능이 향상된 누(30mA, 0.03 )

전차단기능이 있는 콘센트 초 이내 를 개발하고자 한다(15mA, 0.03 ) .

본 연구에서 개발하고자 하는 개발기술 내용 개발완료기술의 평가항목 및 평가방,

법은 다음 표와 같다.

기술개발 내용1.

구 분 내 용 성능 및 규격

원료자재ZCT전용 IC트립코일 솔레노이드( )

실리콘스틸 코어Vc=15~20V, Vr=13.5mVForce= - 200 gf

개발기술 및 방법구용 누전차단기능이 있220V 2

는 콘센트

트립코일 설계정격감도전류 설정의 출력치 결정ZCT

동작시간 결정누전시험용 저항 결정

개발제품 용도 기능/물기 및 습기가 많은 장소 부(엌 목욕탕 등 의 감전방지를, )위해 설치

감전방지화재 등의 물적피해 방지작업능률 개선

개발목표정격감도전류 :15mA동작시간 초 이내: 0.03

고기능 콘센트의 상품화

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개발완료기술의 평가항목 및 평가방법2.

평 가 항 목 평 가 방 법 적용기준개 발목표치

비중(%)

국내 외ㆍ경쟁사

국내 국외

정격감도전류1.누설전류측정기

KS C 4613 15mA 20제일전기

-

정격전류2. 전류계 KS C 4613 15A 10 〃 -

정격동작전압3. 전압계 KS C 4613 187~253V 5 〃 -

내전압4. 내압시험기 KS C 8305 분1250V,1 5 〃 -

절연저항5. 절연저항계 KS C 8305 100mΩ 5 〃 -

제 절 기술개발의 필요성2 .

콘센트는 현재 우리나라에서는 주로 구용이 사용되고 있고 안전장치는 어220V 2 ,

린이 감전 방지를 위한 안전핀 삽입 방법 특허 등록번호 제 호 등 및 과전( 123209 )

류 차단식 특허 공개번호 등 의 종류이다( 1989-018246 ) 2 .

그러나 습기 및 물기가 많은 주방 화장실 산업현장 등에서 사용되고 있는 콘센트, ,

에서 누전이 발생하여 감전의 우려가 있는 경우는 위에서 언급한 방법으로는 사고

를 방지할 수가 없다.

따라서 습기 및 물기가 많은 장소에서 사용되는 콘센트는 누전을 감지하여 신속히

차단함으로써 인명이나 재산 피해를 방지할 수 있는 기능이 있어야 한다.

이러한 시점에서 누전으로 인한 피해도 날로 증가하고 있어 현재 부하의 연결장치

로 많이 사용되고 있는 콘센트에 현재 사용중인 누전차단기 초이내 보(30mA, 0.03 )

다 안전한 범위에서 자동으로 회로를 차단하여 인체에 영향을 미치지 않도록 하여

안심하고 사용 할 수 있는 누전차단기능이 있는 콘센트 초 이내 를 개(15mA, 0.03 )

발하고자 한다.

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제 절 누전차단기 개요3 .

누전차단기는 가정용에서 공업용까지 모든 분야에서 널리 사용되고 있으며 장치나,

설비를 구성하는 데 없어서는 안될 중요한 보호기기이다 본 절에서는 누전차단기.

의 사용목적 정격 등을 소개하고 누전차단기에 관한 법규 및 제품사양 등의 변화,

에 대해 서술한다.

누전차단기의 사용목적과 종류1.

누전차단기의 누전 보호기능을 결정하는 기본적인 정격으로는 감도전류와 동작시간

이 있으며 현재 많은 종류가 시장에 공급되어 있다, .

표 은 누전차단기의 감도전류와 사용목적이며 표 는 동작시간이다 누전차단기1 , 2 .

의 설치 시 법규에 의해 설치의무가 있는 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 고려

할 필요가 있다.

표 은 누전차단기 설치 관련 법규이다 이와 같은 법규에 해당하는 전로 또는 장3 .

치에는 지정된 종류의 누전차단기를 설치하여야 한다.

그 이외에 안전성을 목적으로 하여 누전차단기를 설치하는 경우는 평상시의 누설전

류에 의해 불필요 동작이 발생하지 않는가를 검토한 후에 적절한 종류를 선정할 필

요가 있다.

표 감도전류의 종류와 사용목적1.

감도전류 사용목적

고감도형(5, 6, 10,15,30mA)

습윤한 장소 등 감전 위험성이 높은 경우실수로 인체가 활선에 접촉한 경우의 보호이동형 가변형 등 접지선이 단선할 우려가 있는 경우,접지공사가 곤란한 경우 단 이하의 물기가P ( , 15mA없는 장소에 한한다)

중감도형(100, 200, 500, 1,000mA)

기기접지가 확실하게 되어 있는 회로로서 누전에의한 감전보호를 하는 경우누전화재 보호를 목적으로 하는 경우고감도형에서 불필요 동작을 하는 경우

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표 정격감도전류 및 동작시간2.

정격감도전류 mA 동작시간

고감도형 5, 6, 10, 15, 30고속형

정격감도전류시초 이내0.1

중감도형 100, 200, 500, 1,000

고감도형 15, 30

시연형정격감도전류시,

초0.3, 0.8, 2중감도형 100, 200, 500, 1,000

저감도형 2, 3, 5, 10A

표 누전차단기 설치에 관한 법규3.

해당 전로 정 격 법 규

이동형 가반형 전동기계 기구를 사용, 이하 고속형30mA ,노동안전위생규칙내선규정

접지공사가 곤란한 장소(300V,이하의 물기가 없는 장소100A )

이하 고속형15mA ,전기설비기술기준

욕실 콘센트에 전기를 공급하는 전로 이하 고속형15mA , 내선규정

심야전력기기 온수기 등 에 전기를( )공급하는 전로

이하 고속형30mA , 내선규정

평상시의 누설전류 값이 누전차단기의 정격감도 전류를 기준으로 해서 나타낸 것이

다 또한 일반적으로 사용되고 있는 대부분의 동작시간은 고속형 초 이하 이지만. (0.1 )

규모가 큰 계통에 있어서는 상위에 위치하는 것일수록 긴 동작시간으로 설정하여

단말에서의 지락사고 영향을 최소한으로 억제한다.

누전차단기의 동작 원리2.

사용전압 이하인 경계전로의 누설전류 또는 지락전류를 검출하여 전로를600[V]

차단하는 장치이다 누전차단기는 누설 전류를 검출하는 영상 변류기 전용 및. , IC

차단부로 구성되어 있다 이는 배선과 전기기기의 부하측으로 부터 절연파괴 또는.

단락 등에 의해 전류가 누설되어 화재 및 감전사고를 일으키기 때문에 부하측에 설

치하여 전기에 의한 재해를 방지하기 위한 장치이다.

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여기서 누전이란 전류가 정상적인 전류 통로 이외의 통로로 흐르는 것을 말한다, .

다음 그림 과 같이 누전이 없는 상태에서는 누전전류1-1 IE는 흐르지 않고 Ia = Ib

가 된다 그러나 누전이 되면. Ib = Ia - IE가 되어 Ia 는 Ib 보다 작아지게 된다 즉.

Ia > Ib 이다 이를 이용 누설전류를 검출하게 된다. .

그림 누전 전로의 경로1-1.

가 단상식.

누설 전류가 없는 경우에는 다음 그림 와 같이 회로에 흐르는 왕로 전류1-2 I1과 귀

로 전류 I2는 같고 왕로 전류 I1에 의 한 자속 φ1 과 귀로 전류 I2에 의한 자속 φ2는

φ1=φ2와 같이 서로 상쇄된다.

누전이 발생하여 누설전류 Ig가 흐르면 왕로전류는 I1+Ig 가 되고 귀로전류는 왕로전

류 I1+Ig보다 작아져서 누설전류 Ig에 의한 자속이 생기게 되어 영상변류기에 유기전

압을 유도시킨다 이 전압을 증폭해서 입력신호로 하여 릴레이를 동작시켜 경보를.

발한다.

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정상시(a)

누전 발생 시(b)

그림 변류기의 작동원리 단상전로1-2. ( )

이때 의 양단에 유기되는 전압 는 다음과 같다CT E .

여기서, φ2 누설전류에 의한 자속: , N2 변류기 차 권선수: 2 , f 주파수이다: .

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나 상식. 3

다음 그림 은 정상상태의 상 선식 교류회로로 부하 의 점에 대1-3 (a) 3 3 L a, b, c

해 키르히호프 법칙을 적용하면 각 선전류는 다음 식과 같다.

이들 각 선전류의 벡터의 합은 I1+I2+I3 가 된다 따라서 각 선전류는 평형을 이루=0 .

게 되어 영상변류기 의 차측에는 출력이 나타나지 않는다 그러나 그림ZCT 2 . 1-3

와 같이 점에서 누전이 발생하여 지락전류가 흐른다면 부하 의 점에 키(b) c L a, b, c

르히호프 법칙을 적용하면 각 선전류는 다음과 같다.

가 되고 이들 각 점에서 전류 la, Ib, Ic 를 합하면 다음과 같고 이것이 누설전류는,

Ig = I1+I2+I3이 된다.

정상 시(a)

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누전 발생 시(b)

그림 변류기의 작동원리 상전로1-3. (3 )

누설전류 Ig는 ϕg라는 자속을 발생시켜 ϕg로 단상의 경우와 마찬가지로 영상변류기

에 유기전압을 발생시켜 이 전압을 증폭시켜 수신기에 신호를 보내 경보를 발하여

주는 것이다.

다 변류기 바른결선 및 오결선.

전선의 변류기 관통 유무(1)

그림 는 변류기에 중성선만 관통되어 있으므로 중성선의 부하전류가 오동작1-4 (a)

을 하게 하므로 와 같이 변류기에 전선의 가닥을 모두 관통시켜야 한다 이런(b) 3 .

경우는 단상 선식 상 선식 모두 같은 방법으로 해야 한다 또한 그림2 , 3 3 . 1-5 (a)

와 같은 경우에는 정확한 누전 전류값이 표시되지 않으므로 과 같이 결선하여야(b)

한다.

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오결선(a)

바른 결선(b)

그림 전선관통 유무1-4.

오결선(a)

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바른결선(b)

그림 결선유무1-5.

접지와 접지선에 관계된 경우(2)

그림 는 부하전류가 접지선 에 의해 접지선이 분류되며 누전이 없을 때도1-6(a) A B

동작하므로 와 같이 전원측인 변류기 앞에 접지하여야 한다(b) .

오결선(a)

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바른결선(b)

그림 변류기에 따른 접지선의 위치1-6.

그림 은 전선로 접지선에 변류기를 설치하는 경우로 와 같이 하면 중성선의1-7 (a)

부하전류에서 간의 전류가 분류되어 오동작하며 누전이 발생되어도 동작한다A, B .

그러므로 와 같이 접지선을 제거한다(b) A .

오결선(a)

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바른결선(b)

그림 접지선에 변류기를 설치하는 경우1-7.

시험용으로 쓰이는 외함의 접지선에 변류기를 설치할 때 그림 와 같이 하면1-8(a)

직접 변압기에 접지되어 누전이 되어도 동작하지 않는다 그러므로 와 같이 외. (b)

함접지를 변류기 설치점이 아닌 접지측에 접속시켜야 한다.

오결선(a)

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바른결선(b)

그림 외함 접지선에 변류기를 설치하는 경우1-8.

누전차단기의 역사3.

누전차단기가 도입된 것은 년대 후반이며 건설현장에서 감전방지기기로서 사용50 ,

되기 시작하였다 그후 사용되는 분야가 급속히 확대되고 공급량도 많아지기 시작.

했다 그 개발배경으로는 설치의무를 명확히 한 법규 정비와 감전방지 의식의 고양. ,

그리고 다양화하는 시장요구에 대응하기 위한 기술개발의 진보 등을 들 수 있다.

표 는 누전차단기의 변천을 법규 및 규격의 개정에 따라 분류한 것이다 이하 구4 . ,

체적인 내용에 대해서 설명한다.

표 누전차단기의 변천4.

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가 법규 규격의 개정. ,

누전차단기 설치의무에 관한 법규로서 노동안전위생규칙과 전기설비 기술기준을 들

었다.

누전차단기가 현재와 같이 널리 보급되게 된 것은 년에 개정된 노동안전위생1969

규칙과 년에 개정된 전기설비기술기준 때문이다 전자는 이동형 가반형 전동기1972 .

계 기구로의 전기공급전로에 대한 설치의무를 규정한 것이고 후자는 이상의, 60V

습기나 물기가 있는 위험한 장소에서의 설치의무를 정한 것이다 두 가지 모두 감.

전방지 방법을 법규로 체계화하여 개정된 것이다.

또한 법규 개정의 움직임으로 인해 제품에 대한 규범으로서 년에1974 JIS C 8371

누전차단기 가 제정되었다 사용환경의 변화와 함께 제품에 요구되는 성능도 고.「 」

도화하여 년과 년에 개정되었다 특히 년 개정에서는 그림 이나 그1980 1990 . 1990 3

림 와 같은 시험방법으로 전로에 흐르는 고조파 누설전류나 공중에 전파되는 전자4

파의 영향을 검증하는 규정이 설정되었다 이것은 전력기기가 급속히 일렉트로닉스.

화되어 누전 차단기의 사용환경도 전기적 외란의 관점에서 크게 변화하고 있음을

알 수 있다.

나 제품사양의 변천.

누전차단기가 도입되고 나서 현재에 이르기까지 제품의 구조나 성능은 크게 바뀌었

다 여기서는 특정적인 것에 대해서 소개한다. .

누전검출 원리의 변천(1)

누전차단기의 누전검출 원리에 입각한 분류에는 전압동작형과 전류 동작형의 두 종

류가 있다 각각의 원리도를 그림 그림 에 나타낸다. 1-9, 1-10 .

- 20 -

그림 전압동작형 누전차단기1-9.

그림 전류동작형 누전차단기1-10.

전압동작형은 전용의 접지선을 갖고 지락사고가 발생한 경우 대지를 경유해서 그

접지선에 복귀하는 지락전류를 전압의 형태로 검지하여 동작하는 것이엇으나 시공,

성이 우수한 전류동작형이 보급됨에 따라 점차 자취를 감추었다.

전류동작형은 지락전류를 직접 검출하는 영상변류기 를 사용한 방식으로서 전(ZCT) ,

로에 접속하는 것만으로도 기능이 작용하기 때문에 시공성이 좋으며 현재는 대부분

이 방식을 채택하고 있다.

누전검출 동작방식의 변천(2)

전류동작형의 누전차단기에서는 의 출력 크기를 판단하여 차단 기구를 동작시ZCT

키는 검출동작방식으로 순전자식과 전자식의 두 종류가 있다 각 개념도를 그림.

과 그림 에 나타낸다1-11 1-12 .

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그림 순전자식 누전차단기1-11.

그림 전자식 누전차단기1-12.

순전자식은 의 출력을 영구자석을 사용한 자기회로에 직접 유도하고 자석의 흡ZCT

인력을 저감시켜 동작시키는 방식이다 이 방식은 제어 전원을 필요로 하지 않기.

때문에 누전차단기 전원측이 결상상태가 되더라도 누전보호가 가능한 것이 장점이

다.

반면 제작하는 데 있어서 소형화가 어려운 것과 감도전류의 종류를 풍부하게 구비,

하지 못하는 등 시장의 다양화에 대응할 수 없다는 이유로 일본에서는 수십년 전부

터 생산되지 않고 있다 그러나 유럽 등에서는 이 순전자식 누전차단기가 현재도.

일반적으로 사용되고 있다.

이것은 과전류 보호에 퓨즈가 사용되는 경우가 많고 결상사고가 적지 않게 발생하

기 때문으로 생각된다.

전자식은 의 출력을 전자회로로 판단하여 동작시키는 것이다 누전차단기의 전ZCT .

자회로부는 반도체 소자의 소형화와 고신뢰성화나 집적회로기술의 발달에 따라 콤

팩트화 다기능화 되었다, .

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보호특성의 변천과 다양화(3)

누전차단기가 보급되기 시작한 년대의 제품은 프레임 이하의 소용량이고 감60 30A

도전류가 인 것이 대부분이었다 그 후 해가 거듭될 수록 대용량화되어 년30mA . 70

대에 프레임이 나왔고 현재는 를 넘는 레벨까지 진보되었다400A 1,000A .

또 감도전류의 종류도 초기에는 대부분 였지만 현재는 감도가 높은 것으로, 30mA

제품 낮은 것으로 제품과 제품까지 제작되고 있다5mA , 500mA 1A .

동작시간도 초기에는 동작시간 초 이하의 고속형 뿐 이었지만 년대 경부터 동0.1 70

작시간 초 초 또는 초 등의 시연형 이 시장에 공급되었다 시연형은0.3 , 0.8 2 ( ) .時延形

전술한 지락보호협조를 실현하는 데 필요하다 한편 전자회로가 고성능화 됨에 따.

라 누전보호 이외의 보호기능도 추가 되었다.

그림 중성선 결상에 의한 과전압 발생1-13.

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년 에 규정된 중성선 결상보호부착형 누전차단기 등이 그 대표적1990 , JIS C 8371

인 예이다.

그림 에 나타낸 바와 같이 단상 선식 전로에서 중성선이 결상되면 부하 밸런1-13 3

스에 의해 과전압이 발생하는 경우가 있다 중성선 결상 보호부착형 누전차단기는.

누전검출과 병행해서 과전압도 검출해서 동작하도록 한 것이다.

외형치수의 소형화(4)

누전차단기의 기술적 진보를 단적으로 나타내는 지표 중 하나로 외형치수의 소형화

가 있다.

앞으로의 누전차단기4.

지금까지 누전차단기가 도입된 후 여 년에 걸친 발전양상을 살펴봤는데 여기서는30

앞으로의 발전방향에 대해 생각해 보기로 한다.

가 환경문제에의 대응.

최근 지구 온난화나 폐기물 처리문제 등과 같은 지구 환경보호의 필요성에 대해서

세계적인 규모로 관심이 높아지고 있다.

누전차단기 분야에서도 설계나 제조면에서 환경부하 경감을 위한 기술이 개발되고,

있다 전술한 소형화를 위한 기술개발은 시야를 넓혀 보면 자원절감 설계의 추구이.

며 환경부하 경감에 직접 기여하는 것이다.

또한 재료개발에 있어서도 성능을 올리면서 리사이클하기 쉬운 것 등이 연구개발

되고 있다 앞으로 부품 레벨에서의 제품포장에서 배송방법까지 환경부하 저감의.

관점에서 종합적으로 검토해 나갈 필요가 있다.

- 24 -

나 세계화에의 대응.

세계 경제는 이미 국경을 의식하지 않을 정도까지 세계화가 진전되고 있다 이와.

같은 상황 속에서 제품과 그 사용방법에 관계되는 규격이 세계적으로 통일되지 않

으면 경제활동에 지장이 발생한다.

이와 같은 배경 하에 각국에서는 자국의 규격을 규격으로 통합하는 작업이 시행lEC

되고 있으며 누전차단기가 앞으로 꾸준히 발전해 나가기 위해서는 국제적인 사양,

을 구비한 제품을 만들어 나갈 필요가 있다.

가 하는 와의 에 하여 받은OHM日本 社 發行 電氣 工事 誌 著作權協約 依據 提供 資と「 」

임料

월간 전기기술 2001 1 101ㆍ

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제 장 기술개발체제2 .

제 절 기술개발 내용1 .

전기용 콘센트에서 누전이 발생하면 흐르는 전류의 양이 적어도 인체에 미치는 영

향은 매우 위험하므로 선진국에서는 습기가 많은 위험 지역에는 반드시 누전차단형

콘센트를 설치하도록 법으로 정하고 있다 그러나 우리나라는 법으로 규제하고 있.

지 않은 실정이었으며 구용의 누전차단형 콘센트가 개발되어 있지 않은 상, 220V 2

태였다.

따라서 본 연구개발에서는 매입형 박스에 취부할 수 있도록 한정된 공간에 누전을

감지하는 감지회로와 영상 변류기 및 증폭기 전로를 차단할 수 있는 차단회로를,

설계 제작하여 누전차단기능을 갖는 구용 방우형 콘센트를 양산할 수 있도/ 220V 2

록 설계 및 성능 시험을 수행한다.

그림 누전차단 콘센트의 개념도2-1.

- 26 -

제 절 개발된 방우형 누전차단 콘센트2 .

본 연구개발에서는 누전감지용으로는 실리콘스틸을 자심으로 사용하는 를 이용CT

하였으며 검출된 누설전류치가 설정치 이상이 되었는가를 앰프를 이용하여 비, OP

교하고 그 값이 정격감도전류 이상이 되면 트립 신호를 발생하여 이 신호를 트립,

코일로 전송할 수 있는 전기회로 및 그 회로의 정상동작 여부를 시험하기 위한 시

험회로를 적용하였으며 트립 장치로는 전원단과 부하단의 신속한 트립을 도모하기,

위하여 솔레노이드를 구동하여 접촉된 접속단자 양단을 개로하는 방식으로 제작하

였다.

가장 어려웠던 점은 규격이 정해진 기존의 작은 공간에 일체형의 접촉단자 구조와

트립장치의 어셈블리를 구성하는 것이 구에서는 가장 핵심이라 할 수 있AC220V 2

을 것이다.

본 연구에서 수행한 개발내용의 각 부위별로 상세 설명 및 연구개발 내용은 다음과

같다.

전자 회로부의 설계1.

전자회로부의 구성을 위한 블록 다이어그램은 다음 그림과 같다.

그림 전자회로부의 블록다이어그램2-2.

동작전원은 누전차단기 부하전류가 흐르는 도선에서 연결하여 사용하고 전원에서,

발생할 수 있는 써지 등의 이상전압을 필터링하기 위해 를 적용하Surge Observer

고 또한 의 정현파 상용전원을 이용하므로 분압을 위하여 솔레노이드 코일을, 220V

신호처리부와 직렬로 연결하고 단파 정류를 하여 누전검출용 의 전원으로 사용, IC

했다.

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누전이 발생하여 에 출력전압이 나타나면 필터를 거쳐 누전 검출용 의ZCT RC IC

입력으로 사용하며 이때 꽃음접속기구가 있는 누전차단기의 정격감도전류는,

이므로 정격의 누전전류 이상이 되면15[mA](KSC 4613) , 70~80% ( 10~12mA)

에 연결된 필터의 출력이 누전 검출용 의 입력에 적절한 출력전압이 나타ZCT RC IC

나게 감도전류를 설정했다.

누전차단기 전용으로 설계된 의 내부에서는 에서 발생한 신호를 받아들여 이IC ZCT

를 증폭하고 그 크기를 판별하여 일정기준치 이상이 되면 신호를 발생하여

를 시키게 되고 가 상태로 되면 트립 코일 에 전Thyristor ON , Thyristor On (Trip Coil)

류가 흘러 누전차단기를 트립 시키게 된다 이와 같은 회로구성에서 전자회로(Trip) .

부의 신호단 및 전원단에서 유입되는 노이즈를 차단하고 전원단 주선로 에서(ZCT) ( )

유입되는 각종 써지 를 흡수하여 노이즈 및 써지에 의한 오동작을 방지하도(Surge)

록 설계하였다.

표 누전신호 처리용 규격5. IC

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그림 누전신호 처리용 의 내부 회로2-3a. IC

그림 누전검출 및 트립 회로도2-3b.

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그림 누전검출 및 트립 회로도 앞면2-3c. ( )

그림 누전검출 및 트립 회로도 뒷면2-3d. ( )

그림 누전검출 및 트립 회로 사진2-3e. ( )

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트립 코일 설계2. (Trip Coil)

지락전류가 소정의 값 이상으로 될 경우 전자회로의 가 되고 이에 의하Thyristor ON

여 트립 코일에 전류가 흐르게 되며 트립 코일은 여자 되어 플런저를 흡인하여 누

전차단기를 순간적으로 트립시키게 된다.

이때 트립코일에는 가 인가되므로 순간적으로 큰 전류가 흐르게 된다 따라220Vac .

서 누전 발생 시 초 이내에 회로를 차단할 수 있도록 솔레노이드를 설계하고0.03 ,

솔레노이드는 상용 시뮬레이션 툴인 을 이용하여 플런저에 미치는 흡인력을Maxwell

구하여 설계했다.

그림 트립용 솔레노이드 트립력 힘 시뮬레이션2-4a. ( )

그림 설계된 접촉단자와 트립 솔레노이드의 구조도2-4b.

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감도전류 설정3.

현재의 감도조절장치는 슬라이드 스위치 방식으로 되어 있어 쉽고 확(Slide Switch)

실하게 절환 가능하며 의 단계 선택형과 의 단계 선100/200/500mA 3 100/200mA 2

택형의 것이 있다 고감도형 이하 과 중감도형. (30mA ) (50~ 을 하나의 제품에1000mA)

감도 절환형으로 하는 것은 규격에 의하여 금지되고 있다 또한 이하의 것은. 30AF

감도절환장치를 갖고 있지 않다 본 연구개발에서 수행하고자 하는 경우는 고감도.

형이므로 감도조절 장치는 설치하지 않으며 의 차측에 고정저항을 설치하여, ZCT 2

감도전류를 선정하였다 선정된 정격감도전류는 이다. 15[mA] .

개발된 콘센트형 누전차단기 외형4.

개발된 누전차단 콘센트의 외형은 에 적합하도록 설계 제작 하였다 콘센KSC 8305 .

트 커버는 미드베이스는 페놀 뒷면 커버는 나일론 방우커버는 를 사용ABS, , , ABS

하여 열적 기계적 안정성을 확보하였다/ .

그림 개발된 콘센트 외형2-5.

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그림 개발된 뒷면 커버2-6.

그림 개발된 방우 커버2-7.

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그림 개발된 가동접촉 단자2-8.

그림 개발된 제품 조립도2-9.

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Load Label Sealed Label

Front Label

그림 개발된 사용설명서 및 라벨2-10.

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그림 개발된 제품 사진2-11.

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개발된 제품의 안전인증5.

전기용품안전인증서 주 세진산전KETI - ( )

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제 장 상품화3 .

제 절 상품화에 따른 업무 추진 계획1 .

제 절 상품 판매 추진 현황2 .

중장기 영업 목표1.

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영업 활성화 방안2.

가 신문 광고 게제.

나 기술사 전문 다이어리 광고 게제. .

다 건설 협회지 및 일간건설 신문 광고 월 회. ( 1 )

라 한국전기안전공사 제품 설명회 실시. .

마 대한 전기협회 제품 설명회 실시. .

바 설계사무소 샘플 및 기술자료 송부. .

사 전국 모델하우스 샘플전시. .

계약 진행 대상업체 현황 년3. (2003 )

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계약 진행 대상업체 현황 년4. (2004 )