먼저 짚어야 할 것
이 페이지의 계산은 참고용 개산입니다. 전기 공사는 전기공사업 등록 사업자가 하도록 법으로 정해져 있고, 전선 굵기 선정은 전압강하 하나로 끝나는 일이 아닙니다. 아래 내용은 견적서를 읽거나 자재 규모를 가늠할 때 쓰는 배경 지식으로 보시고, 실제 시공 규격은 자격을 갖춘 전기기사나 전기공사업체의 판단을 따르세요. 굵기를 잘못 잡은 배선은 평소에는 멀쩡하다가 부하가 걸릴 때 과열되며, 그 결과는 대부분 화재입니다.
전선도 저항입니다
구리선은 전기를 잘 통하지만 저항이 0은 아닙니다. 길이가 길수록, 단면적이 좁을수록 저항이 커집니다.
저항(Ω) = 고유저항 × 길이 ÷ 단면적
여기에 전류가 흐르면 옴의 법칙대로 전압이 떨어집니다. 220V로 보냈는데 부하 앞에서는 210V만 남는 식입니다. 사라진 10V는 전선 자체에서 열로 바뀝니다. 배선 거리가 긴 창고나 농막, 야외 조명에서 굵은 선을 쓰라는 이유가 이것입니다.
단상과 삼상의 계수가 다릅니다
전압강하 계산에서 가장 많이 틀리는 부분입니다. 배전 방식에 따라 곱하는 계수가 다릅니다.
| 방식 | 계수 | 이유 |
|---|---|---|
| 단상 2선식 · 직류 | 2 | 전류가 갔다가 돌아옵니다. 왕복 두 가닥 모두에서 강하가 생깁니다. |
| 삼상 3선식 | √3 ≈ 1.732 | 세 상의 전류가 서로 위상이 달라 중성선 없이 되돌아갑니다. 선간 전압 기준으로 정리하면 √3이 남습니다. |
| 단상 3선식 | 1 | 중성선을 기준으로 한 가닥만 보는 계산입니다. 부하가 양쪽에 고르게 걸린 경우를 전제합니다. |
정리하면 전압강하 = 계수 × 고유저항 × 거리 × 전류 ÷ 단면적입니다. 구리의 고유저항 0.0178 Ω·mm²/m를 넣고 정리하면 국내 자료에서 자주 보이는 형태가 나옵니다.
단상 2선식: e = 35.6 × L × I ÷ (1,000 × A)
삼상 3선식: e = 30.8 × L × I ÷ (1,000 × A)
단상 3선식: e = 17.8 × L × I ÷ (1,000 × A)
여기서 L은 편도 거리(m), I는 전류(A), A는 단면적(㎟)입니다. 35.6이라는 숫자는 2 × 0.0178 × 1,000에서 나온 값이고, 30.8은 √3 × 0.0178 × 1,000입니다. 계산기는 이 식을 그대로 쓰되 재질에 따라 고유저항만 바꿉니다.
거리는 편도로 넣습니다
계수 2에 이미 왕복이 들어 있으므로 거리를 왕복으로 넣으면 두 배가 틀립니다. 분전반에서 부하까지 실제로 선이 지나가는 길이를 넣으세요. 벽을 타고 천장으로 올라갔다 내려오는 경로라면 그 우회 길이까지 포함해야 합니다. 도면상 직선거리보다 실제 배선이 20~30% 긴 경우가 흔합니다.
몇 퍼센트까지 허용하나
전압강하율에 대해서는 여러 기준이 통용됩니다. 일반적으로 인용되는 폭은 이렇습니다.
| 구간 | 흔히 쓰는 기준 |
|---|---|
| 조명 회로 | 2~3% · 전압이 떨어지면 밝기와 수명에 바로 영향이 갑니다 |
| 일반 전열·콘센트 회로 | 3% 안팎 |
| 인입선을 포함한 총합 | 5% 안팎까지 완화하는 경우가 많습니다 |
| 배선이 아주 긴 특수한 경우 | 7% 정도까지 관용하는 사례가 있습니다 |
이 값들은 회로 성격, 배선 길이, 적용 규정에 따라 달라지므로 절대적인 수치로 받아들이지 마세요. 현장에서 어느 기준을 적용할지는 설계자가 정합니다.
전압이 떨어지면 무슨 일이 생기나
백열등이나 히터 같은 저항 부하는 전압이 떨어진 만큼 출력이 줄어듭니다. 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 전압이 5% 떨어지면 출력은 약 10% 줄어듭니다. 난방기가 미지근한 원인이 이것일 수 있습니다.
모터가 더 심각합니다. 전압이 낮아지면 같은 일을 하기 위해 전류를 더 끌어당기고, 그 전류가 다시 전압강하를 키우는 악순환이 생깁니다. 결과적으로 권선이 과열되어 수명이 크게 짧아집니다. 기동 토크도 전압의 제곱에 비례해 떨어져 무거운 부하에서 아예 안 돌아가는 경우도 있습니다.
전자기기는 대부분 스위칭 전원을 쓰기 때문에 웬만한 전압 변동은 견딥니다. 다만 전압이 낮으면 같은 전력을 위해 더 많은 전류를 쓰므로 역시 강하가 커집니다.
허용전류는 왜 하나의 값이 아닌가
전압강하 기준을 만족해도 그 전선이 그 전류를 감당할 수 있는지는 별개의 문제입니다. 전선에 전류가 흐르면 열이 나고, 절연물이 견디는 온도를 넘으면 녹기 시작합니다. 그래서 굵기마다 허용전류가 정해져 있습니다.
그런데 이 값이 조건에 따라 크게 흔들립니다. 같은 2.5sq라도 이렇게 달라집니다.
| 조건 | 허용전류에 미치는 영향 |
|---|---|
| 포설 방법 | 공기 중에 늘어뜨린 경우가 가장 유리하고, 관 안이나 벽 속에 묻힌 경우가 불리합니다. |
| 같은 관에 든 전선 수 | 가닥이 많을수록 서로의 열을 받아 저감계수가 붙습니다. |
| 주위 온도 | 기준보다 더우면 그만큼 깎입니다. 지붕 밑이나 보일러실은 훨씬 뜨겁습니다. |
| 절연물 종류 | PVC보다 가교폴리에틸렌(XLPE)이 높은 온도를 견뎌 허용전류가 큽니다. |
| 다발 포설·직매 | 여러 케이블을 묶거나 땅에 묻으면 방열 조건이 또 달라집니다. |
계산기가 허용전류를 하나의 숫자가 아니라 범위로 보여 주는 이유입니다. 낮은 쪽은 여러 가닥이 관 안에 들어간 불리한 조건, 높은 쪽은 공기 중 단독 포설에 가까운 유리한 조건을 대략 나타내는 폭입니다. 국내에서는 한국전기설비규정(KEC)과 관련 KS 표가 포설 방법별로 값을 정하고 있으니, 정확한 수치가 필요하면 그 표에서 자기 조건에 해당하는 행을 찾아야 합니다.
전선 굵기를 정하는 실제 순서
실무에서는 대략 이 순서로 따집니다. 하나라도 통과하지 못하면 굵기를 올립니다.
1. 부하 전류를 구한다 — 정격과 사용률, 장래 증설 여지를 감안합니다.
2. 차단기를 정한다 — 부하 전류보다 크고 전선의 허용전류보다 작아야 합니다.
3. 허용전류를 확인한다 — 포설 조건에 맞는 저감계수를 적용한 뒤 차단기 정격을 감당하는지 봅니다.
4. 전압강하를 확인한다 — 이 계산기가 다루는 부분입니다.
5. 단락 강도와 접지선을 확인한다 — 사고 전류가 흐르는 짧은 순간을 견디는지, 접지선 굵기가 맞는지 봅니다.
이 계산기는 이 중 3번을 참고 범위로, 4번을 계산으로 다룹니다. 2번과 5번은 전혀 다루지 않으며, 이 두 가지가 빠지면 안전에 대한 판단이 성립하지 않습니다.
거리가 길 때 쓰는 다른 방법
단면적을 키우는 것만이 답은 아닙니다. 전압강하는 거리에 정비례하므로 부하 가까운 곳에 분전반을 하나 더 두면 굵은 선이 필요한 구간이 확 줄어듭니다. 태양광이나 배터리처럼 낮은 직류 전압을 다룰 때는 전압강하율이 순식간에 커지므로 전압을 높여 보내는 쪽이 훨씬 경제적입니다. 12V에서 20A를 20m 보내려면 아주 굵은 선이 필요하지만 48V로 올리면 전류가 4분의 1이 되어 같은 전력을 훨씬 얇은 선으로 보낼 수 있습니다.
사족 하나
계산이 딱 떨어져도 전기 일에는 계산에 안 잡히는 몫이 늘 있습니다. 단자 조임이 헐거워 접촉 저항이 생기는 문제, 오래된 배선의 절연 열화, 예상보다 많이 쓰게 된 부하 같은 것들입니다. 이 계산기의 결과가 나쁘게 나온다면 그것은 확실한 신호지만, 좋게 나왔다고 해서 안전이 확인된 것은 아닙니다. 전기 요금 쪽 계산은 전기 요금 계산기와 가전 전기요금 계산기에서, 요율표는 전기요금표에서 볼 수 있고, 집 안 전기 관련 안전 점검 항목은 주택 화재 안전 가이드에 정리해 두었습니다.
자주 묻는 질문
이 계산 결과대로 전선을 사서 직접 시공해도 되나요?
안 됩니다. 전기 공사는 전기공사업 등록 사업자가 시공하도록 법으로 정해져 있고, 자격 없이 한 배선은 사고가 났을 때 보험 처리에서도 문제가 됩니다. 이 계산기는 견적서에 적힌 규격이 대략 말이 되는지 확인하거나 자재 규모를 가늠하는 용도입니다. 실제 굵기는 차단기 협조, 단락 강도, 포설 조건별 저감계수를 함께 따져야 정해지며 그 판단은 자격을 갖춘 사람의 몫입니다.
거리를 왕복으로 넣어야 하나요, 편도로 넣어야 하나요?
편도입니다. 단상 2선식의 계수 2에 이미 왕복이 들어 있어서 왕복 길이를 넣으면 결과가 두 배로 틀립니다. 분전반에서 부하까지 선이 실제로 지나가는 경로 길이를 넣으세요. 벽과 천장을 우회하는 실제 배선은 도면상 직선거리보다 20~30% 긴 경우가 많습니다.
허용전류 표의 숫자가 다른 자료와 다릅니다.
어느 조건의 값인지가 달라서입니다. 허용전류는 포설 방법, 같은 관에 든 전선 수, 주위 온도, 절연물 종류에 따라 두 배 가까이 차이가 납니다. 그래서 이 계산기는 하나의 값 대신 일반적으로 통용되는 폭을 범위로 적었습니다. 낮은 쪽이 여러 가닥이 관 안에 든 불리한 조건, 높은 쪽이 공기 중 단독 포설에 가까운 조건입니다. 정확한 값이 필요하면 한국전기설비규정(KEC)과 관련 KS 표에서 자기 포설 조건에 맞는 행을 확인하세요.
전압강하가 기준을 넘으면 무조건 선을 굵게 해야 하나요?
가장 흔한 해법이지만 유일하지는 않습니다. 부하 가까이에 분전반을 두어 긴 구간의 전류를 줄이는 방법, 회로를 나눠 한 선에 몰리는 전류를 분산하는 방법, 직류라면 전압을 올려 보내는 방법이 있습니다. 특히 12V·24V 저전압 직류는 같은 전력에서 전류가 커 전압강하가 심한데, 이때는 전압을 높이는 편이 굵은 선을 사는 것보다 훨씬 경제적입니다.
소비전력만 알 때 역률은 얼마로 넣나요?
히터·전기밥솥·백열등처럼 열이나 빛으로 바꾸는 부하는 1로 두면 됩니다. 모터가 들어간 기기(에어컨 실외기, 펌프, 공작기계)는 0.8 안팎이 흔하고, 명판에 역률이 적혀 있으면 그 값을 쓰세요. 역률이 낮으면 같은 전력에도 전류가 더 크게 흘러 전압강하가 커집니다. 참고로 기기 명판의 W가 소비전력이 아니라 출력인 경우도 있어, 모터라면 효율까지 감안해야 실제 입력 전류가 나옵니다.