측정

절연저항 측정은 충전부(전선·기기)와 대지(접지) 사이의 절연이 얼마나 건전한지를 보는 가장 기본적인 점검이다. 사용 계기는 흔히 '메거(Megger)' 또는 '메가테스터'라 부르는 절연저항계로, 내부에서 250V·500V·1000V 등의 직류(DC) 고전압을 만들어 측정 대상에 인가하고, 그때 흐르는 미세 누설전류로부터 저항값을 MΩ 단위로 계산해 보여준다.

시험전압은 피측정 회로의 사용전압보다 같거나 약간 높은 값을 고른다. 일반 220/380/440V 저압 회로는 500V 메거가 표준이고, 통신·약전·SELV(특별저압) 계통은 250V, 고압 케이블(6.6kV급)은 1000~2500V를 쓴다. 시험전압이 너무 높으면 멀쩡하지만 약한 절연을 오히려 파괴할 수 있어, 전자기판·반도체가 들어간 회로에는 메거를 직접 대지 않는다.

KEC(한국전기설비규정, 2021 개정) 저압전로 절연저항 기준은 시험전압별 표로 정해져 있다. SELV·PELV(비접지 또는 접지된 특별저압)는 DC 250V 인가에 0.5MΩ 이상, FELV 및 사용전압 500V 이하 회로는 DC 500V 인가에 1.0MΩ 이상, 사용전압 500V 초과 회로는 DC 1000V 인가에 1.0MΩ 이상이면 합격이다. 과거 사용하던 0.1·0.2·0.4MΩ 절댓값 기준(대지전압 150V/300V/이상 구분)은 폐지됐으므로, 반드시 현행 KEC 표를 기준으로 판정한다. 값은 높을수록 양호하며, 신품 케이블의 정상 절연은 보통 수백 MΩ에서 무한대(∞)로 나온다.

절연저항·도통(저항)은 절대 활선 상태에서 측정하지 않는다. 메거는 직류 시험전압을 직접 인가하는 계기이므로, 전기가 살아 있는 회로에 대면 계기가 즉시 손상되고 다른 회로가 병렬로 물려 값이 무의미해진다. 따라서 측정 전에는 해당 회로의 차단기를 OFF 하고(정전), 전동기·전자기기 등 부하를 회로에서 분리한다. 부하가 연결돼 있으면 부하저항이 같이 읽혀 절연이 멀쩡해도 0에 가까운 값이 나오기 때문이다.

안전 절차의 핵심은 '내 두 눈과 내 손으로' 무전압을 재확인하는 것이다. 남이 차단했다는 말만 믿지 말고, 본인이 직접 테스터(또는 검전기)로 무전압을 확인한 뒤 손을 댄다. 고압 설비는 검전 후 반드시 단락접지(방전)를 시행하고 접근한다. 케이블·콘덴서처럼 정전용량이 큰 설비는 메거 측정이 끝난 뒤에도 시험전압만큼 전하가 충전돼 있으므로, 측정 직후 리드를 떼지 말고 충분히 방전시킨 뒤 만져야 감전을 피한다.

작업 시에는 절연장갑·절연화·안전모를 착용한다. 만약 정전이 불가능해 활선 상태가 유지된다면, 절연저항 측정은 작업을 거부하는 것이 원칙이다.

누설전류는 절연이 나빠진 곳을 통해 대지로 새는 전류로, 활선 상태에서 누설전류 전용 클램프(리크미터)로 측정한다. 측정 원리는 '영상전류(零相電流)'다. 정상적인 회로는 들어가는 전류와 나오는 전류의 벡터 합이 0이므로, 한 회로의 모든 전류 도체를 한꺼번에 클램프로 감싸 안으면 정상일 때 0에 가깝게 읽히고, 그 차이값(상쇄되지 못한 전류)이 곧 대지로 새는 누설전류가 된다.

따라서 단상 회로는 상선(L)과 중성선(N) 2가닥을, 3상4선식은 R·S·T·N 4가닥을 '함께' 클램프 안에 넣어야 한다. 한 가닥만 물리면 그 선의 부하전류가 통째로 읽혀 의미가 없다. 클램프 조(jaw)는 끝까지 완전히 닫아야 자속이 정확히 합산돼 오차가 줄어든다.

주의할 점은 일반 후크메타(부하전류용)로는 mA급 미세 누설을 분해하지 못한다는 것이다. 부하전류용은 보통 분해능이 0.1~1A 수준이라 수~수십 mA의 누설을 잡지 못한다. 누설 측정에는 영상전류를 감지하도록 설계된 누설전류 전용 기종(누설용 클램프)을 써야 한다. 누설전류에는 절연 열화에 의한 저항성 누설(Igr)과 케이블 정전용량에 의한 용량성 누설(Igc)이 섞여 있어, 절연 진단 목적이라면 저항성 성분(Igr)을 따로 분리해 보는 기종이 더 정확하다.

접지저항은 접지극과 대지 사이의 저항으로, 고장전류가 안전하게 대지로 흐르고 접촉전압을 낮춰 감전을 막는 데 직결된다. 표준 측정법은 전위강하법(3점법)이다. E(측정 대상 접지극)-P(전위 보조극)-C(전류 보조극)를 일직선으로 박고, 접지저항계가 E-C 사이에 전류를 흘리면서 E-P 사이 전위차로 저항을 계산한다.

핵심은 각 접지극의 저항권(전위가 변하는 영역)이 서로 겹치지 않게 충분히 띄우는 것이다. 이론상 P는 E-C 거리의 약 61.8% 지점에 두면 두 저항권의 간섭이 상쇄돼 가장 정확하다. 간이 측정에서는 E-P-C를 각 10m 이상 간격으로(E—10m—P—10m—C) 박는 방법을 쓴다. 거리를 충분히 두지 않고 '대충' 박으면 저항권이 겹쳐 실제보다 작거나 들쭉날쭉한 값이 나온다.

옥상·콘크리트 바닥처럼 보조극을 땅에 박을 수 없는 곳에서는 보조극이 필요 없는 클램프식 접지저항계를 쓰거나, 2점법(간이법) 또는 건물 내 다른 접지선을 보조접지로 활용한다. 클램프식은 접지선을 물려 폐회로의 합성저항으로부터 해당 접지저항을 추정하는 방식이라, 접지 계통이 다중접지로 병렬 연결돼 있는 환경에서 빠르게 점검하기 좋다.

KEC에서는 과거 1·2·3종 접지 구분이 폐지되고, 계통접지(TN/TT/IT)와 감전보호 목적의 접지로 통합됐다. 절댓값보다 '고장 시 접촉전압을 안전 한계 이하로 유지하고 보호기가 규정 시간 내 차단되는 조건'을 만족하는지를 우선한다. 다만 실무에서는 변압기 중성점(구 2종) 접지는 계산식으로, 기기 외함(구 3종) 접지는 100Ω 이하를 흔히 목표값으로 적용한다.

전압과 부하전류는 설비가 살아 있는 활선 상태에서 측정한다. 전압은 디지털 멀티테스터를 회로에 병렬로 대어 재고, AC/DC와 레인지(예: 750V AC)를 측정 대상보다 큰 범위로 먼저 맞춘 뒤 좁혀 간다. 부하전류는 후크메타(클램프미터)로 도체 한 가닥을 물려 비접촉으로 측정한다. 측정하려는 부하의 한 상만 클램프에 넣어야 그 상의 전류가 읽히며, 여러 선을 한꺼번에 넣으면 전류가 상쇄돼 누설전류처럼 작게 나온다(이 차이가 누설 측정과 부하전류 측정의 결정적 구분점이다).

활선 측정 시에는 절연장갑·절연화·안전모를 착용하고, 테스터 리드선과 클램프의 절연 상태를 먼저 확인한다. 멀티테스터는 전압 레인지에 둔 채로 전류를 재거나, 저항(Ω) 레인지로 활선을 만지면 계기가 손상되거나 단락 사고가 날 수 있으니 측정 항목과 레인지를 반드시 먼저 확인한다. '통전 중 전력량을 후크로 직접 재겠다'는 식의 무리한 접근은 매우 위험하다.

모터 점검은 두 가지를 나눠 본다. 코일과 외함(대지) 사이의 절연은 메거(보통 500V)로 재고, 코일 자체의 도통과 선간(권선)저항은 디지털 멀티미터의 저항(Ω) 레인지로 잰다. 측정 전에는 반드시 정전하고 모터를 전원·부하에서 분리한다.

3상 모터는 U-V, V-W, W-U 세 선간저항이 거의 같아야 정상이다(권선이 평형이므로). 한 상만 유난히 크거나 ∞(무한대)로 나오면 그 권선의 단선·소손을 의심하고, 반대로 0에 가깝게 비정상적으로 작으면 권선 층간단락을 의심한다. 세 값의 편차가 크면 부분 소손이나 결선 불량 신호다.

6단자(델타 결선 단자 분리형) 모터는 단자대의 결선편을 모두 풀고 1-4, 2-5, 3-6 식으로 각 권선을 따로 찍어 세 값이 균등한지 비교한다. 결선을 풀지 않으면 권선이 서로 물려 측정돼 오판하기 쉽다. 절연 진단에서는 메거값 절댓값뿐 아니라 평소 베이스라인 대비 추세, 흡습 여부(시간에 따라 값이 오르는지)를 함께 본다.

누전 추적에는 후크(누설 클램프)와 메거의 역할이 다르다. 후크는 '어느 라인이 새는지'를 활선 상태로 추적하는 도구다. 간선의 누설값을 잰 뒤 분기 회로를 하나씩 클램프로 짚어 가며 누설전류가 큰 쪽을 따라 들어가면, 살아 있는 설비를 끄지 않고도 누전 라인을 점점 좁힐 수 있다.

반면 메거는 '어디가 절연 파괴됐는지'를 확정하는 도구다. 의심 구간을 정전·부하분리한 뒤, 회로를 구간별로 끊어 가며 메거로 찍어 절연저항이 0(또는 비정상적으로 낮은 값)으로 나오는 구간을 좁혀 들어간다. 분기·기기·케이블 단위로 분리해 가며 어느 구간에서 값이 살아나는지를 보면 절연파괴 지점을 특정할 수 있다.

습기성 누전은 절연저항이 시간·날씨에 따라 변해 누전차단기가 간헐적으로 동작(트립)하는 특징이 있다. 비 온 직후와 건조할 때 값을 비교하면 흡습·결로성 누전인지, 항구적 절연파괴인지 원인을 구분하는 데 도움이 된다.

누전차단기(ELB/RCD)는 절연저항값이 아니라 '실제 흐르는 누설전류'가 정격감도전류에 도달해야 동작한다. KEC(211.2.4) 및 전기설비기술기준상 인체감전보호용 누전차단기는 정격감도전류 30mA 이하, 동작시간 0.03초 이하가 표준(원칙)이다. 다만 욕실·수영장·물기 있는 장소처럼 인체 보호를 더 강화해야 하는 곳은 정격감도전류 15mA·동작시간 0.03초 이하가 규정값으로 별도 적용된다. 즉 15mA는 30mA와 동급으로 '흔히 쓰는 값'이 아니라, 물기/습기 장소에 한정해 강화 적용되는 기준임을 구분해야 한다. 절연이 다소 나빠졌더라도, 그 지점의 전압과 누설경로 저항으로 인해 실제 누설전류가 해당 장소의 정격감도전류 미만이면 차단기는 떨어지지 않는다.

수치로 보면, 220V에서 30mA가 흐르려면 누설경로 저항이 약 7.3kΩ(= 220V ÷ 0.03A ≈ 7,333Ω = 0.0073MΩ) 이하여야 한다. 다만 이 계산은 단순 옴의 법칙으로 가늠한 예시일 뿐이며, 실제 차단기 동작은 인체저항·접지계통(TN/TT/IT)·대지저항을 포함한 누설경로 전체에서 형성되는 영상(누설)전류의 크기에 좌우된다. 따라서 '절연저항 몇 MΩ이면 차단기가 떨어진다'는 식의 단순 환산은 위험하며, 실제로는 메거로 잰 절연저항이 낮게 나와도 누설전류가 정격감도에 못 미쳐 차단기가 멀쩡히 붙어 있는 상황이 생긴다.

메거의 절연저항 점검과 누전차단기의 동작은 보는 물리량 자체가 다르다는 점(저항 vs 영상전류)을 이해해야 오해 없이 진단할 수 있다. 습기성 누전처럼 저항이 들쭉날쭉한 경우에는 누설이 감도전류 경계를 넘나들며 간헐 트립이 발생한다.

열화상 카메라는 표면 온도분포를 면(面)으로 보여주므로, 단자대의 각 단자나 각 상의 온도를 한 화면에서 비교할 수 있다. 특정 상이나 특정 단자만 유난히 뜨겁게 나오면 접촉불량(조임 풀림·산화), 과부하, 3상 불평형을 의심하는 단서가 된다. 부하가 큰 시간대에 촬영해야 발열 차이가 잘 드러난다.

다만 열화상값은 방사율(emissivity) 설정, 주변 반사, 측정 거리·각도에 따라 달라진다. 같은 단자라도 광택 있는 금속면은 방사율이 낮아 실제보다 낮게 표시될 수 있으므로, 절댓값보다 '같은 조건에서 상대 비교'로 보는 것이 안전하다. 접촉식 온도계와 값이 차이 나는 것도 대부분 방사율·반사 영향 때문이다.

열화상 촬영은 판넬을 열고 활선 상태에서 진행하므로 절연장갑·절연화(장화)·안전모 등 보호구 착용이 필수다.

측정의 절반은 '맞는 계기를 고르는 것'이다. 절연저항은 메거(절연저항계, 250/500/1000V), 누설전류는 누설용 클램프(리크미터), 부하전류·전압은 후크메타/멀티테스터, 접지저항은 접지저항계(3점법·클램프식), 코일 도통·선간저항은 멀티미터 Ω 레인지로 본다. 후크메타로 누설을 재거나, 멀티테스터로 활선에서 저항을 재는 식의 잘못된 계기 사용이 사고와 오판의 흔한 원인이다.

KEC 개정의 핵심 변화도 함께 기억해야 한다. 첫째, 접지의 구 1·2·3종 구분이 폐지되고 계통접지(TN/TT/IT)와 감전보호 중심으로 통합됐으며, 절댓값보다 접촉전압·차단조건 만족을 우선한다. 둘째, 절연저항은 과거 0.1·0.2·0.4MΩ 절댓값 기준이 폐지되고, 시험전압별 표(SELV·PELV 250V/0.5MΩ, 500V 이하 500V/1.0MΩ, 500V 초과 1000V/1.0MΩ)로 판정한다. 셋째, 인체감전보호용 누전차단기는 정격감도전류 30mA 이하·동작시간 0.03초 이하가 원칙이고, 물기 있는 장소는 15mA·0.03초가 적용된다. 옛 기준을 인용한 현장 메모나 댓글이 많으므로, 점검표·판정서는 반드시 현행 KEC로 갱신해 작성한다.