한 줄 요약 In one line
접지 계통은 "고장이 났을 때 전류가 어느 길로 돌아오는가"를 정하는 약속이고, 그 길에 따라 감전 보호 방법이 달라집니다.
An earthing system decides the path a fault current takes back to the source, and that path decides how people are protected.
왜 필요한가 Why it matters
전선의 절연이 상하면 금속 외함에 전압이 걸립니다. 그 외함을 사람이 만지면 몸을 통해 전류가 흐릅니다. 이를 막으려면 외함을 미리 어딘가에 연결해 두어 고장 전류를 다른 길로 크게 흘리고, 그 전류로 보호장치가 빨리 회로를 끊게 해야 합니다. 이 연결 방식을 정리한 것이 접지 계통입니다(KS C IEC 60364-1 312.2).
When insulation fails, a metal enclosure becomes live. Connecting it in advance gives the fault current a low-impedance path so a protective device can disconnect quickly.
문자 기호 읽기 Reading the letters
| 위치Position | 문자Letter | 뜻Meaning |
|---|---|---|
| 첫째: 전원과 대지 | T | 전원의 한 점(보통 중성점)을 대지에 직접 접지 · terre, earth |
| I | 대지와 절연하거나 높은 임피던스로 접지 · isolated | |
| 둘째: 기기 외함과 대지 | T | 외함을 기기 쪽 접지극에 따로 접지 |
| N | 외함을 보호도체로 전원의 접지점에 연결 · neutral | |
| 셋째(TN만): 중성선과 보호도체 | S | N과 PE를 따로 둠 · separate |
| C | N과 PE를 한 도체(PEN)로 겸함 · combined |
다섯 가지 계통 그림 The five systems
빨간 번개는 선 도체가 외함에 닿은 고장, 주황 점선은 고장 전류가 전원으로 돌아가는 길입니다. 선 도체는 세 상 중 하나만 그렸습니다.
- TN-S: 전원부터 기기까지 N과 PE가 따로입니다. 고장 전류가 PE로 돌아와 큽니다.
- TN-C: N과 PE를 PEN 한 가닥으로 겸합니다. 도체가 줄지만 PEN이 끊어지면 외함이 위험해질 수 있어, 고정 설비의 굵은 도체(구리 10 ㎟·알루미늄 16 ㎟ 이상, 60364-5-54 543.4.1)에만 씁니다.
- TN-C-S: 전원 쪽은 PEN, 건물 안 어느 지점부터 N과 PE로 나눕니다. 한번 나눈 뒤에는 다시 합치면 안 됩니다.
- TT: 기기 외함을 건물 자체 접지극에 접지합니다. 고장 전류가 대지를 거쳐 돌아오므로 접지저항 때문에 전류가 작고, 그래서 누전차단기가 필요합니다.
- IT: 전원이 대지와 절연되어 있어 첫 고장 전류가 거의 흐르지 않습니다. 병원 수술실이나 공장 연속 공정처럼 정전되면 안 되는 곳에 씁니다.
TN-S keeps N and PE separate; TN-C combines them as PEN (large fixed conductors only); TN-C-S splits PEN into N and PE inside the installation; TT earths exposed parts locally so fault current returns via earth and RCDs are needed; IT isolates the source so the first fault current is tiny.
계통별 보호 조건 Protection conditions
KS C IEC 60364-4-41은 고장 시 정해진 시간 안에 전원을 끊도록 요구합니다(411, 자동 전원 차단).
| 계통 | 조건Condition | 뜻Meaning |
|---|---|---|
| TN | Zs × Ia ≤ U0 (411.4.4) | 고장 루프 임피던스 Zs가 작아서, 공칭 대지전압 U0로 흐르는 고장 전류가 보호장치를 정해진 시간 안에 동작시키는 전류 Ia 이상이어야 함 |
| TT | RA × IΔn ≤ 50 V (411.5.3) | 접지극과 보호도체 저항 RA에 누전차단기 감도전류가 흐를 때 외함 전압이 50 V 이하 |
| IT | 첫 고장: 경보 · 두 번째 고장: 차단 (411.6) | 절연감시장치로 첫 고장을 알리고, 두 번째 고장 때는 TN이나 TT 조건으로 차단 |
차단 시간은 계통과 대지전압에 따라 다릅니다. 예를 들어 230 V(교류) 회로 중 콘센트가 있는 63 A 이하 최종 회로는 TN 0.4초, TT 0.2초 안에 끊어야 하고, 배전 회로는 TN 5초, TT 1초까지 허용됩니다(표 41.1, 411.3.2.3·411.3.2.4). TT가 더 빠른 이유는 외함 전압이 대지 기준으로 높게 걸리기 때문입니다.
Disconnection times depend on the system and voltage: for 230 V a.c. final circuits up to 63 A with sockets, 0.4 s in TN and 0.2 s in TT; distribution circuits 5 s (TN) and 1 s (TT).
손계산 예 Worked example
TT 계통, 누전차단기 감도전류 300 mA라면 허용 RA = 50 V ÷ 0.3 A ≈ 167 Ω입니다. 대지 저항률 500 Ω·m 땅에 3 m 접지봉 하나를 박으면 R ≈ ρ/L = 500/3 ≈ 167 Ω(60364-5-54 부속서 D)이라 경계값입니다. 30 mA 차단기라면 허용 RA가 1 667 Ω이므로 여유가 큽니다.
TN 계통, U0 = 230 V, 차단기가 0.4초 안에 끊으려면 2 000 A가 필요하다면 Zs ≤ 230/2 000 = 0.115 Ω이어야 합니다. 케이블이 길거나 가늘면 Zs가 커져 이 조건을 못 맞출 수 있습니다.
TT with a 300 mA RCD: RA ≤ 50/0.3 ≈ 167 Ω, about one 3 m rod in 500 Ω·m soil. TN at 230 V needing 2 000 A to trip in 0.4 s: Zs ≤ 0.115 Ω.
실무 팁과 자주 하는 실수 Tips and common mistakes
- TN-C-S에서 N과 PE를 나눈 뒤 분전반에서 다시 연결하면 안 됩니다. 중성선 전류가 보호도체와 금속 배관으로 퍼집니다.
- TT 계통에서 과전류 차단기만으로 고장보호를 기대하면 안 됩니다. 접지저항 때문에 전류가 작아 차단기가 동작하지 않을 수 있습니다.
- 누전차단기 30 mA는 TT 조건을 맞추기 위한 값이 아니라, 사람을 직접 보호하는 추가 보호(415.1) 용도입니다.
- 보호도체의 굵기는 고장 전류와 차단 시간으로 정해집니다. 다음 글 「IEC 60364-5-54 한눈에 보기」와 보호도체 계산기에서 이어서 다룹니다.