저항

저항(R, 단위 Ω)은 도체에 전류가 흐를 때 그 흐름을 방해하는 정도를 나타낸다. 가장 기본이 되는 식이 옴의 법칙 V=IR, 즉 전압(V)=전류(I)×저항(R)이다. 이 식을 바꾸면 I=V/R이 되는데, 전압이 일정한 회로에서는 '저항이 커지면 전류는 작아진다'는 점이 핵심이다. 현장에서 '저항이 늘면 전류가 늘어 모터가 탄다'는 말이 도는데, 정전압 회로 기준으로는 틀린 표현이다.

저항이 직렬로 연결되면 합성저항은 단순히 더하면 된다(R=R1+R2+…). 직렬 회로에서는 각 저항에 같은 전류가 흐르고, 저항이 클수록 그 양단에 더 큰 전압이 걸린다. 이것이 전압분배(분압) 원리로, V1=V×R1/(R1+R2)처럼 저항 비율대로 전압이 나뉜다. 반대로 병렬 연결은 1/R=1/R1+1/R2+…로 합성저항이 가장 작은 저항보다도 작아지며, 각 가지에 걸리는 전압은 같고 전류가 저항에 반비례해 나뉜다.

실무에서 직렬 분압은 접점 불량 진단의 근거가 된다. 예를 들어 통전 상태에서 차단기 입·출력(R-U, S-V, T-W)의 전압이 0V면 접점이 정상이고, 전압이 뜨면 그 접점에 저항이 생긴(접촉 불량) 것이라 분압이 발생한 것이다. 저항이 0에 가깝다는 것은 사실상 단락(쇼트)을 의미하며, R≈0이면 I=V/R로 전류가 폭발적으로 커져 전선·부하 소손과 전원 수명 저하로 이어진다.

절연저항은 전선·기기의 절연물이 얼마나 절연 성능을 유지하는지를 MΩ 단위로 재는 값으로, 메거(절연저항계)로 측정한다. 메거는 DC 시험전압(250/500/1000V)을 직접 가해 '상-대지(외함)' 사이의 절연 상태를 본다.

측정 3원칙은 ① 해당 차단기 OFF, ② 부하측 전선 분리(단독 회로 구성), ③ 검전기로 무전압 재확인 후 측정이다. 활선 상태에서 찍으면 상용전압과 시험전압이 충돌해 계기(특히 도통 기능)가 즉시 손상되고, 부하나 다른 회로가 병렬로 물려 있어 측정값도 엉망이 된다.

합격 기준은 현행 KEC(한국전기설비규정) 제132조 표 132-1을 따른다. 저압 기준으로 ① 대지전압 50V 이하(SELV·PELV, 비접지회로 FELV 포함)는 DC 시험전압 250V를 적용해 0.5MΩ 이상, ② FELV 및 사용전압(대지전압) 500V 이하(단상 220V, 3상 380/440V가 모두 이 구간에 포함)는 DC 시험전압 500V를 적용해 1.0MΩ 이상, ③ 500V 초과는 DC 시험전압 1000V를 적용해 1.0MΩ 이상이 표준이다. 구간 경계는 '250V'가 아니라 '500V'임에 유의한다. 220V뿐 아니라 380/440V 회로도 대지전압이 500V를 넘지 않으므로 모두 같은 '500V 이하' 구간(시험전압 DC 500V, 1.0MΩ 이상)에 속한다.

또한 과거 판단기준의 '대지전압 300V 초과 400V 이하 0.3MΩ' 같은 수치는 폐지되었다. 현행 KEC에서는 등급에 따라 0.5/1.0/1.0MΩ으로 상향·정리되었으므로 옛 0.3MΩ을 합격선으로 쓰면 안 된다.

메거 시험전압은 임의로 '사용전압의 몇 배'로 정하는 것이 아니라 KEC 표 132-1의 구간이 그대로 결정한다. 즉 대지전압 50V 이하는 DC 250V, 500V 이하(220V·380V·440V 포함)는 DC 500V, 500V 초과는 DC 1000V다. 따라서 380/440V 회로의 표준 메거 시험전압은 DC 500V이며, 1000V를 가하는 것은 과시험에 해당하므로 쓰지 않는다. 고압 케이블·변압기에 1000V 이상(케이블 2.5~5kV급 등)을 가하는 것은 절연저항 측정이 아니라 별도의 절연내력시험 영역으로 구분해야 한다. 시험전압이 높을수록 측정 상한은 커지지만, 내압이 낮은 220V 전자제품에 높은 시험전압을 가하면 멀쩡한 절연도 파괴될 수 있으니 대상의 내압을 반드시 고려한다.

메거는 DC 고전압을 가하므로 모든 회로에 함부로 찍으면 안 된다. SMPS(스위칭 전원), 인버터, PLC, 전자식 안정기, 콘덴서, 서지보호기(SPD) 등 전자부품이 물린 회로에 그대로 시험전압을 가하면 부품이 손상된다. 또 활선 회로, N상이 접지에 직접 물린 상태, 역률개선 콘덴서가 붙은 모터 단자 등은 해당 부분을 분리하거나 제거한 뒤 측정해야 한다. 전자회로 라인은 메거 대신 테스터의 고저항 레인지로 보조 점검한다.

고압 변압기·케이블의 절연저항 판정은 저압처럼 일률적인 합격선이 없다. 절연저항은 온도(절연물 온도가 높을수록 값이 낮아짐), 습도, 케이블 길이, 경년에 크게 좌우되기 때문이다. 통상 고압 변압기 1차측은 수백 MΩ 이상을 양호로 보지만, 절대 수치보다 같은 조건에서의 추세(경년 변화)로 판단하는 것이 정확하다. 그래서 신설 설비라도 인수 시점의 절연값을 기록해 두고, 정기점검 때마다 비교해 열화 경향을 추적하는 것이 실무 표준이다. 고압에서는 흡습·오염 영향을 보정하기 위해 흡수비(60초/15초 값의 비)나 성극지수(PI, 10분/1분 값의 비) 같은 시간 의존 측정도 함께 활용한다.

누전차단기(ELB/RCD)는 '절연저항'이 아니라 '누설전류'로 동작한다는 점이 가장 흔히 오해되는 부분이다. 일반 누전차단기는 정격감도전류 30mA에 도달해야 트립되며, 정격부동작전류는 보통 그 절반인 15mA다. 즉 누설전류가 15mA 이하면 절대 동작하지 않고, 30mA 이상이면 동작한다.

이를 옴의 법칙으로 환산하면 '절연저항이 얼마나 낮아야 트립되는가'가 나온다. 220V에서 30mA를 흘리려면 R=V/I=220V/0.03A≈7,333Ω, 즉 약 7.3kΩ(=0.0073MΩ) 이하로 절연이 떨어져야 한다. 바꿔 말하면 절연저항이 0에 가깝게 측정되더라도, 실제 누설 경로의 저항이 7.3kΩ보다 크면(누설전류 30mA 미만이면) 차단기는 떨어지지 않는다. 습기·결로성 누전이 '절연은 나쁜데 차단기는 안 떨어지는' 대표적 사례다.

반대로 LED·SMPS·인버터가 많은 회로에서는 절연이 멀쩡해도 순시성 용량성(커패시턴스) 누설전류 때문에 일반 누전차단기가 오동작(부정트립)한다. 이때의 대책은 저항성 누설분만 검출하는 IGR형 누전차단기나, 순시 용량성 누설에는 트립하지 않는 IOP형 누전차단기를 적용하는 것이다. 트립이 잦다고 누전차단기를 배선용차단기(MCCB)로 바꿔 버리면 누전보호 기능 자체가 사라져 감전·화재 위험이 커지므로 절대 권장하지 않는다.

접지저항은 접지극과 대지 사이의 저항으로, 사고 전류를 대지로 안전하게 흘려보내는 능력을 나타낸다. 표준 측정법은 3점법(전위강하법)이다. 접지극(E)-전위극(P)-전류극(C)을 약 10m 간격으로 일직선상에 박고, E와 C 사이에 전류를 흘리면서 E-P 간 전위차로 저항을 계산한다. 보조극을 박지 않고 접지단자함 양단(전기적으로 같은 한 점)을 재면 사실상 자기 자신을 재는 꼴이라 0Ω에 가깝게 나오는데, 이는 실제 대지저항이 아니라 측정 오류다.

KEC 시행으로 접지 체계가 크게 바뀌었다. 과거의 1종·2종·3종·특별3종 접지(10Ω/100Ω 등 종별 저항값 기준)는 폐지되었고, 현재는 계통접지 방식(TN, TT, IT)과 보호도체(접지선) 단면적 기준으로 전환되었다. 따라서 '1종접지 6스퀘어 이상' 같은 옛 표현이나 종별 저항값을 그대로 적용하면 안 된다. 다만 피뢰설비, 통신설비처럼 개별 규정이 있는 분야와, 가로등·보안등처럼 사람 접촉 우려가 있는 장소의 용도별 기준은 별도로 존재하므로, 적용 대상의 해당 규정을 반드시 확인해 판정해야 한다.

모터 점검에서는 두 가지 저항을 모두 봐야 한다. 첫째는 절연저항으로, 메거로 '상-외함(대지)' 사이를 MΩ 단위로 재서 코일과 외함 사이 절연 파괴(지락) 여부를 본다. 저압 소형 모터는 통상 0.5MΩ 이상을 양호로 본다(권장은 여유 있게 1MΩ 이상). 둘째는 권선(상간)저항으로, 일반 테스터의 저항 레인지로 R-S, S-T, T-R 상간을 Ω 단위로 재서 코일 단선이나 층간단락을 진단한다.

판정의 핵심은 '세 상의 균형'이다. 세 상의 권선저항은 원래 거의 같아야 한다. 한 상만 값이 크면 단선·접촉불량, 한 상만 작으면 층간단락(코일 일부 합선)을 의심한다. 권선저항의 절대값은 모터 용량·극수에 따라 크게 달라지므로, '몇 Ω이어야 한다'는 절대수치보다 세 상이 균형을 이루는지로 보는 것이 정확하다. 단, 6단자(델타/와이 결선 가능) 모터는 점퍼를 풀고 각 코일을 하나씩 재야 정확한 값이 나온다.

두 측정은 상호 보완적이다. 상간저항이 정상이어도 절연저항이 낮으면 지락(코일-외함 절연파괴)이고, 절연저항이 정상이어도 상간이 불균형이면 권선 이상이다. '상간저항'과 '선간저항(선간전압)'은 다른 개념이니 용어를 혼동하지 말아야 한다. 한편 모터 보호용 EOCR(전자식 과부하계전기) 세팅에서 '정격의 2.5배'라는 수치가 떠도는데, 이는 표준 과부하 보호 세팅이 아니다. 일반 과부하 한시 보호는 정격의 약 110~120%를 기준으로 하며, CT비를 반영해 환산해야 한다. 2.5~3배는 기동 허용 또는 일부 관행값일 뿐 표준이 아니다.