전압 강하란 무엇인가
모든 도체에는 저항이 있습니다. 전류가 흐르면 공급 전압의 일부가 케이블을 통과시키는 데 쓰여 부하 쪽 전압은 전원 쪽보다 낮아집니다. 손실은 세 가지에 비례합니다. km당 도체 저항, 경로 길이, 전류입니다. 경로를 두 배로 늘리면 강하도 두 배가 되고, 더 큰 도체로 저항을 반으로 줄이면 강하도 반으로 줄어듭니다.
과도한 전압 강하는 실제 문제를 일으킵니다. 모터는 느리게 시동되고 뜨겁게 돌고, 조명은 어두워지고, 전자기기는 저전압으로 차단되며, 태양광 발전소에서는 에너지가 그대로 케이블 열로 사라집니다. 그래서 배선 규칙과 프로젝트 사양은 최대치를 정합니다. 보통 공칭 전압의 백분율로, 회로별이거나 전원점에서 가장 먼 부하까지의 전체 설비 단위입니다. 쓸 한계는 적용 규칙이나 프로젝트 엔지니어에게서 옵니다. 이 글은 한계가 아니라 방법을 설명합니다.
기본 계산
DC 회로나 단상 AC 회로에서는 전류가 한 도체로 나가 다른 도체로 돌아오므로 도체 길이는 경로 길이의 두 배입니다. 간단한 저항 추정은 다음과 같습니다.
- DC 또는 단상: 전압 강하 = 2 x 경로 길이(km) x 저항(ohm/km) x 전류.
- 평형 삼상: 선간 전압 강하 = 1.732 x 경로 길이(km) x 저항(ohm/km) x 전류.
이들은 큰 AC 케이블에서 중요한 리액턴스와 역률을 무시하고 단일 온도의 저항을 씁니다. 크기와 길이의 효과를 보기에는 충분하고, 그것이 이 글의 목적입니다. 정식 설계는 해당 배선 규칙의 mV/A/m 표나 도체 운전 온도에서의 전체 임피던스 방법을 씁니다.
저항 값은 IEC 60228이나 케이블 데이터시트에서 옵니다. 구리 Class 2 기준 20 °C에서 2.5 mm2는 7.41, 4 mm2는 4.61, 6 mm2는 3.08, 10 mm2는 1.83, 16 mm2는 1.15 ohm/km입니다. 운전 온도에서는 저항이 더 높습니다. XLPE의 90 °C 한계 근처를 도는 구리 도체는 20 °C 대비 약 4분의 1 더 큰 저항을 갖으므로 설계 계산은 뜨거운 값을 씁니다.
전류 정격 없이 비교하기
전류 정격을 화면 밖에 두기 위해 표는 부하 전류 1암페어당 전압 강하로 표현합니다. 회로의 설계 전류를 곱해 볼트 단위 강하를 얻고, 공칭 전압으로 나눠 백분율을 냅니다. 경로는 단상 100 m, 즉 도체 200 m이며 20 °C 저항 값을 씁니다.
| 크기 | 저항, ohm/km | 루프 저항, ohm | 1 A당 잃는 전압 |
|---|---|---|---|
| 2.5 mm2 | 7.41 | 1.482 | 약 1.48 V |
| 4 mm2 | 4.61 | 0.922 | 약 0.92 V |
| 6 mm2 | 3.08 | 0.616 | 약 0.62 V |
| 10 mm2 | 1.83 | 0.366 | 약 0.37 V |
| 16 mm2 | 1.15 | 0.230 | 약 0.23 V |
중요한 것은 패턴입니다. 크기를 한 단계 올릴 때마다 손실이 대략 3분의 1에서 5분의 2 줄어듭니다. 100 m 경로에서 2.5 mm2에서 6 mm2로 옮기면 강하가 절반보다 훨씬 아래로 내려갑니다. 같은 회로가 20 m 경로였다면 손실은 5분의 1이고 작은 크기도 수용될 수 있습니다. 같은 부하의 두 회로가 전혀 다른 케이블로 끝나는 이유가 이것입니다.
같은 산술이 삼상 피더에도 적용됩니다. 0.727 ohm/km의 기준 저압 구조, 즉 4x25 mm2 구리로 200 m를 가면 1.732 x 0.2 x 0.727, 즉 20 °C 기준 상전류 1 A당 선간 약 0.25 V입니다. 신뢰하기 전에 데이터시트의 뜨거운 저항과 리액턴스와 비교하십시오. 최종 설계에서 엔지니어가 정확히 그렇게 합니다.
전압 강하가 보통 지배하는 곳
전압 강하는 몇 가지 반복 상황에서 크기를 정합니다.
- 태양광 DC 스트링과 피더: 전류는 적당하지만 부지를 가로지르는 구간이 길고 잃는 전압은 곧 잃는 에너지입니다. 태양광 PV 케이블 페이지의 기준 H1Z2Z2-K 1x4 mm2 케이블은 주석 도금 Class 5 최대 5.09 ohm/km이고 6 mm2는 3.39 ohm/km입니다. 50 m 경로에서 4 mm2는 20 °C 기준 1 A당 약 0.51 V, 6 mm2는 약 0.34 V를 잃습니다.
- 별채, 펌프, 가로등: 저전압의 긴 단일 회로.
- 모터 회로: 기동 전류가 정상 전류의 몇 배이므로 기동 시 강하가 제한 사례일 수 있습니다.
- 저전압 DC 계통: 12, 24, 48 V에서는 볼트 한두 개의 강하도 큰 백분율입니다.
- 알루미늄 피더: 알루미늄 95 mm2는 0.320 ohm/km로 구리 95 mm2의 0.193 대비 높으므로 알루미늄 설계는 크기를 올려야 합니다. 구리 대 알루미늄 글을 참조하십시오.
전압 강하와 구매 결정
전압 강하는 허용전류와 단락 내력과 함께 케이블 크기 선정 방법의 검토 하나입니다. 가장 큰 결과가 크기를 정합니다. 구매자에게 세 실무 포인트가 따라옵니다.
첫째, 전압 강하를 위해 고른 더 큰 크기는 과설계가 아니라 그 경로의 올바른 크기이며, 긴 구간에서 구리를 줄이자고 제안하는 공급자에게는 전압 강하 계산을 보여 달라고 요청해야 합니다. 둘째, 전압 강하는 실제 도체 저항에 달려 있으므로 도체는 IEC 60228 한계를 충족해야 합니다. 축소 도체는 열과 함께 전압 강하도 더하며, 이것이 저항 시험이 중요한 또 하나의 이유입니다. 셋째, 긴 구간에서 더 큰 도체의 추가 비용은 수년 운전 동안 잃는 에너지에 비해 보통 적당하며, 그 저울질은 설계에서 프로젝트 엔지니어가 합니다.
구리가 전력 케이블 원가의 대부분이고 2026년 10월 21일 기준 LME 3개월물 구리가 톤당 14,315달러 안팎이므로 구매자가 절감을 찾는 것은 당연합니다. 올바른 절감처는 설계 입력값이지 계산 후에 크기를 깎는 것이 아닙니다. 크기가 확정되면 견적 문의 양식이 회로별 크기와 길이를 받고, 케이블 크기 선정 가이드가 전체 방법을 설명합니다.