직렬아크(直列-: Series Arc)와 병렬아크(竝列-: Parallel Arc)

국내에서는 전기화재를 예방하기 위한 장치로 과전류겸용누전차단기를 사용하고 있다. 그러나 과전류겸용누전차단기는 과전류 및 누설전류를 차단하는 장치로 감전사고를 예방하는 효과는 크지만, 직렬아크에 의해 발생하는 전기화재를 예방하지 못한다.

과전류겸용누전차단기가 일반용 주택에 100% 설치된 상황에서도 전기화재가 지속적으로 발생하고 있는 것도 이 때문이다. 현행 과전류겸용누전차단기는 감전사고 예방에는 큰 효과를 얻었지만 전기화재 예방에는 미흡한 만큼 직렬아크로 인한 화재를 예방하는 대책이 필요하다.

아크의 종류는 사진 1과 같이 두 전선 사이에 발생하는 병렬아크와 단일 전선의 연결부위에서 발생하는 직렬아크로 나눌 수 있다.

병렬아크가 발생되는 중심에서 온도는 6,000℃에서 19,426℃ 정도로 상승하고 단락(합선)으로 진행되면 매우 큰 과전류가 순간적으로 흐르기 때문에 곧바로 화재가 발생할 가능성이 있다.

직렬아크의 전류는 부하의 임피던스에 의해 제한되기 때문에 병렬 아크의 전류에 비해 매우 작다. 접촉 불량은 직렬 아크를 지속적으로 발생시키고 아크 불꽃에 의한 점화와 아크열의 축적에 의한 발화로 진행되면서 화재를 유발시킨다.

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1) 직렬아크(Series Arc)

부하와 직렬로 연결된 상태에서 단자접속·접촉 불량, 반단선, 스위치접점의 접불 등에 의해 발생하는 아크에 의한 열과 불꽃에 의한 뜨거운 열에 의한 화재 원인이 여기에 속한다. 직렬아크는 부하전류의 크기에 의해 결정되고, 회로전류가 보호장치인 과전류겸용누전차단기의 정격전류를 넘지 않기 때문에 전선(케이블)이나 단자의 접속부에서 직렬아크가 발생하더라도 보호장치가 이상 현상을 감지하지 못해 화재가 발생하게 된다. 직렬아크 차단하는 규정은 KEC 214.2(전기기기에 의한 화재방지)이다.

※ KEC(Korea Electro-technical Code) : 한국전기설비규정



사진 1. 직렬아크와 병렬아크 예시

2) 병렬아크(Parallel Arc)

부하와 병렬로 발생하는 아크로 절연열화, 트래킹 등이 여기에 속한다. ‘ㄷ’자 형태의 전선 고정기구인 스테플, 전선이나 코드의 과도한 구부림, 문틈 및 무거운 물체의 압력 등의 영향으로 전선 두 가닥의 도체가 단선되거나 파열되는 과정에서 아크가 발생하고, 이때 생성된 줄열에 의해 절연체가 탄화하면서 병렬아크가 발생한다. 과전류겸용누전차단기는 병렬아크가 발생하면 신속하게 작동하여 전원을 차단함으로써 전기사고를 예방한다.
 

3) 한국전기설비규정(KEC, Korea Electro-technical Code)에 아크차단기 설치에 관한 사항이 명시되어 있으며, 권장사항임(2024.01.01).

① KEC 214.2.1.7 화재 및 화상방지에 대한 보호

화재의 위험성이 높은 20A 이하의 분기회로에는 전기 아크로 인한 화재의 우려가 없도록 KS C IEC 62606(AFDD, AFCI, 사고아크 검출장치에 대한 일반조건)에 적합한 장치를 각각 시설할 수 있다.

※ 사고아크 검출장치(AFDD: Arc Fault Detection Device), 아크차단기.

② KS C IEC 60364-4-42 421.7에는 다음 장소의 분기회로에 아크 고장의 영향에 대한 특별한 보호대책을 취할 것을 권장하고 있다.

㉮ 숙박시설(호텔, 모텔, 여관 등) 구내.

㉯ 헛간, 목공소 등과 같이 가공처리 또는 물질의 특성으로 인해 화재위험이 있는 장소.

㉰ 목재건축물 등과 같이 가연성 건축자재가 있는 장소.

㉱ 화재확산 구조물.

㉲ 문화재(박물관)와 같은 소실 시 대체 불가능한 물품이 있는 장소.

[출처] 아크화재, 직렬아크(直列-: Series Arc)와 병렬아크(竝列-: Parallel Arc)