기준 문서: KS C IEC 60949:2004 (2026-05-08 개정, KS C IEC 60949:2009를 대체). · Based on the KS edition revised in 2026.
① 한 장 요약 One-page summary
KS C IEC 60949는 단락 전류가 흐르는 짧은 시간 동안 도체와 금속 차폐층이 허용 최고 온도를 넘지 않는지 계산하는 방법이며, 열이 빠져나가는 효과(비단열)까지 반영할 수 있습니다.
- 정하는 것: 단열 식, 도체·차폐층·시스·외장의 비단열 계수 ε, 허용 전류·최종 온도 계산법
- 정하지 않는 것: 케이블별 허용 최종 온도의 근거(→ 케이블 제품 규격), 기계적 단락력, 보호 협조
IEC 60949 checks that conductors and metallic screens stay below their maximum temperature during a short circuit, optionally crediting heat loss to adjacent materials.
② 구조 지도 Structure map
③ 핵심 조항 Key clauses
5 단열 식 The adiabatic equation
I_AD² · t = K² · S² · ln((θf + β)/(θi + β))
- K: 재료 상수. 구리 226, 알루미늄 148 A·√s/㎟ (표 1, K = √(σ(β+20)/ρ20))
- β: 0 °C 기준 저항 온도계수의 역수. 구리 234.5, 알루미늄 228 K
- θi, θf: 처음 온도(보통 최고 운전 온도)와 허용 최종 온도. XLPE 90 → 250 °C, PVC 70 → 160 °C
K·√ln(...)을 하나로 묶은 것이 흔히 보는 k 값입니다(XLPE 구리 k ≈ 143, 알루미늄 ≈ 94). 그래서 I = k·S/√t, S = I·√t/k로 쓰며, IEC 60364-5-54의 보호도체 식과 같은 형태입니다.
4·7·8 비단열 계수 ε The non-adiabatic factor ε
실제로는 단락 동안에도 열이 절연물과 주변으로 조금씩 빠져나가 도체가 덜 뜨거워집니다. 이 효과를 I = ε · I_AD로 반영하며, 도체에 대한 간이식은 ε = √(1 + X·√(t/S) + Y·(t/S))입니다(X, Y는 절연물과 재료별 상수, 표 3).
| t/S [s/㎟] | 구리 XLPE ε | 알루미늄 XLPE ε |
|---|---|---|
| 0.001 | 1.007 | 1.009 |
| 0.01 | 1.021 | 1.029 |
| 0.05 | 1.048 | 1.066 |
| 0.1 | 1.068 | 1.094 |
| 0.5 | 1.162 | 1.218 |
| 1 | 1.237 | 1.315 |
t/S가 0.1보다 작으면 ε가 1에 가까워 단열 계산으로 충분합니다(1장). 반대로 얇은 차폐층·시스·외장은 단면적이 작아 t/S가 크므로, 비단열 계산을 하면 허용 전류가 크게 늘어납니다. 차폐층은 형태(동선, 테이프, 관형)와 주변 매질의 열 특성을 써서 ε를 따로 구합니다.
손계산 예 Worked examples
- 허용 전류: 구리 XLPE 95 ㎟, 0.5 s → 단열 I_AD = 143.1 × 95 / √0.5 = 19.2 kA, ε = 1.015 → 비단열 허용 전류 19.5 kA
- 최소 단면적: 20 kA, 1 s를 견딜 구리 XLPE → 단열 139.8 ㎟ → 150 ㎟, 비단열 137.3 ㎟ → 150 ㎟
- 허용 시간과 온도: 95 ㎟에 15 kA → 허용 시간 0.85 s, 0.3 s 뒤 도체 온도 약 140 °C(허용 250 °C)
Copper XLPE 95 mm² for 0.5 s: adiabatic 19.2 kA, with ε = 1.015 → 19.5 kA. Minimum section for 20 kA, 1 s: 150 mm².
④ 숫자 모음 The numbers in one table
| 항목 | 값 | 조항 |
|---|---|---|
| K (재료 상수) | Cu 226, Al 148 A·√s/㎟ | 표 1 |
| β | Cu 234.5, Al 228 K | 표 1 |
| XLPE 온도 | 90 → 250 °C (PVC 70 → 160 °C) | 제품 규격 |
| k = K·√ln(...) | XLPE Cu ≈ 143, Al ≈ 94 | 5 |
| 단열로 충분한 범위 | t/S < 0.1 s/㎟ | 1 |
| 도체 ε 간이식 | √(1 + X·√(t/S) + Y·(t/S)) | 7.2, 표 3 |
⑤ 계산기로 확인 Check it with the calculators
케이블 단락 강도와 차폐층·시스 단락 강도 계산기에서 허용 전류·최소 단면적·최종 온도를 곡선으로 확인하고, 단락전류 계산기에서 열등가 전류를 넘겨받을 수 있습니다.
⑥ 함정과 원문 확인 Traps and source notes
- 처음 온도 θi: 보통 최고 운전 온도로 두어 안전 측으로 봅니다. 가벼운 부하를 가정하면 허용 전류가 과대평가될 수 있습니다.
- t는 실제 차단 시간: 후비 보호나 재폐로가 있으면 누적 시간을 씁니다.
- 차폐층은 지락 전류로: 3상 단락은 도체, 1선 지락은 차폐층·시스로 전류가 돌아옵니다.
- I는 실효 열등가 전류: 피크 전류 ip가 아니라 IEC 60909의 열등가 단락전류 I_th를 씁니다.
- 원문 목차: 국문판 목차 일부 항목에 쪽 번호 대신 "오류! 책갈피가 정의되어 있지 않습니다."가 인쇄되어 있습니다. 본문 조항 번호로 찾으세요.