KS C IEC 60364-5-54에 따라 보호도체(PE), PEN 도체, 접지도체, 주·보조 보호본딩도체의 최소 단면적을 단열식 S = √(I²t)/k와 표 54.2로 계산하고, 보호도체 형태별 k 값을 부속서 A 식으로 함께 구합니다. Size protective (PE), PEN, earthing and main/supplementary bonding conductors per IEC 60364-5-54 using the adiabatic formula S = √(I²t)/k and Table 54.2, with k derived from Annex A for each arrangement.
접지설비 계통도 Earthing arrangement (sizes from this calculation)
① 보호도체 PE ② 접지도체 ③ 주 보호본딩도체 ④ 보조 보호본딩도체 · MET: 주접지단자. 개념도이며 규격 그림을 옮긴 것이 아닙니다. · Simplified drawing made for this site.
지락전류와 필요 최소 단면적 Minimum PE size vs fault current
S = I·√t / k. 두 축이 로그 눈금이라 기울기 1인 직선이 됩니다. 점: 입력 조건, 가로선: 선정 단면적. · Log–log: straight lines of slope 1.
선 도체 단면적별 보호도체 PE size by line conductor size
계산 과정 Step-by-step
⚠ 기본값과 다른 상수로 계산했습니다. · Calculated with user-modified constants.
무엇을 계산하나요? What this calculates
지락 고장이 나면 고장전류는 선 도체에서 기기 외함을 거쳐 보호도체(PE)로 돌아가고, 보호장치가 차단할 때까지 흐릅니다. 보호도체는 이 짧은 시간 동안 녹거나 절연이 상하지 않을 만큼 굵어야 합니다. 같은 원리로 접지도체와 본딩도체에도 최소 굵기가 정해져 있습니다.
In an earth fault the current returns through the protective conductor until the device disconnects. The PE must be large enough not to overheat during that time; earthing and bonding conductors also have minimum sizes.
1. 계산 방법 (543.1.2) Calculation
S = √(I²t) / k (차단 시간 t ≤ 5 s). 결과가 표준 단면적과 다르면 바로 위 표준 단면적을 씁니다. 보호장치가 전류를 제한하면 I²t에 제조사의 통과 에너지를 넣을 수 있습니다.
S = √(I²t)/k for t ≤ 5 s, rounded up to the next standard size. Current-limiting devices may use their let-through I²t.
2. 계수 k (부속서 A) Factor k
k = √( Qc(β + 20) / ρ20 · ln((β + θf)/(β + θi)) )
Qc: 체적 열용량, β: 저항 온도계수의 역수, ρ20: 20 °C 저항률 (표 A.54.1) Material constants
θi: 고장 직전 도체 온도 (케이블 심선은 운전 온도, 별도 도체는 30 °C) Initial temperature
θf: 절연물이 견디는 최종 온도 (PVC 160 °C, XLPE 250 °C 등) Final temperature
이 계산기는 표 A.54.2~A.54.6의 k를 기본값으로 쓰면서 같은 조건의 식 값을 함께 보여줍니다. 표의 모든 k가 식과 ±1 이내로 일치하는 것을 테스트로 확인했습니다.
Table values are used by default and the formula value is shown alongside; all tabulated k values agree with the formula within ±1.
식의 t는 그 고장전류에서 보호장치가 실제로 차단하는 시간입니다. 모를 때는 KS C IEC 60364-4-41이 정한 최대 차단시간을 쓰면 안전 측입니다. 콘센트가 있는 63 A 이하 분기회로와 고정기기용 32 A 이하 분기회로는 표 41.1(교류 TN: U0 120~230 V에서 0.4 s, 230~400 V에서 0.2 s 등), 배전회로와 그 밖의 회로는 TN 5 s, TT 1 s입니다(411.3.2.2~411.3.2.4). TT 계통도 과전류보호장치로 차단하고 모든 계통외도전부를 보호등전위본딩했다면 TN 시간을 쓸 수 있습니다.
t is the actual disconnection time at that fault current. If unknown, the maximum times of IEC 60364-4-41 are a safe choice: Table 41.1 for final circuits up to 63 A with sockets or 32 A fixed equipment, otherwise 5 s (TN) or 1 s (TT).
3. 표 방법 (표 54.2) Table method
선 도체 S ≤ 16 ㎟: 보호도체 = S
16 < S ≤ 35 ㎟: 16 ㎟
S > 35 ㎟: S/2
재질이 다르면 위 값 × k1/k2 (k1: 선 도체의 k, 표 A.54.4 / k2: 보호도체의 k) × k1/k2 for different materials
4. 최솟값과 특수 조건 Minimums and special cases
케이블의 일부가 아닌 보호도체: 기계적 보호 시 구리 2.5 ㎟, 보호 없으면 구리 4 ㎟, 알루미늄은 16 ㎟ (543.1.3) Separate PE minimums
PEN 도체: 구리 10 ㎟, 알루미늄 16 ㎟ 이상, 고정 설비에서만 (543.4.1) PEN
보호도체 전류 10 mA 초과 기기: 구리 10 ㎟, 알루미늄 16 ㎟ (543.7) High protective-conductor current
TT 계통에서 접지극이 독립이면 보호도체는 구리 25 ㎟, 알루미늄 35 ㎟를 넘을 필요 없음 (543.1.1) TT cap
여러 회로 공용 보호도체: 가장 가혹한 고장전류·시간으로 계산하거나 가장 큰 선 도체로 표 방법 적용 (543.1.4) Shared PE
5. 접지도체 (542.3) Earthing conductor
보호도체와 같은 방법(543.1.1·543.1.2)으로 정하되 구리 6 ㎟, 강철 50 ㎟ 이상입니다. 토양에 묻는 나도체는 표 54.1의 접지극 최소 굵기를 따르고, 피뢰시스템이 접속되면 구리 16 ㎟, 강철 50 ㎟ 이상입니다. 큰 고장전류가 접지도체로 흐르지 않는 TN·IT 계통은 544.1의 본딩도체 크기를 쓸 수 있습니다. 알루미늄은 쓸 수 없습니다.
Sized like a PE but at least Cu 6 / steel 50 mm²; buried bare conductors follow Table 54.1; with lightning protection Cu 16 / steel 50 mm²; in TN and IT systems without significant fault current the bonding sizes of 544.1 may be used. Aluminium is not permitted.
6. 보호본딩도체 (544) Bonding conductors
주 본딩: 가장 큰 보호접지도체의 1/2 이상, 최소 구리 6·알루미늄 16·강철 50 ㎟, 구리 25 ㎟(또는 동등)를 넘을 필요 없음 Main bonding
보조 본딩: 두 노출도전부 사이는 더 작은 보호도체 이상의 컨덕턴스, 노출도전부와 계통외도전부 사이는 보호도체 컨덕턴스의 1/2 이상, 최솟값은 543.1.3 Supplementary bonding
예제 Worked example
구리 XLPE 95 ㎟ 케이블의 심선을 보호도체로 쓰고, 지락전류 10 kA가 0.2 s 흐르면: k = 143 (표 A.54.4), S = √(10 000² × 0.2) / 143 = 31.3 ㎟ → 35 ㎟. 표 방법은 95/2 = 47.5 → 50 ㎟이므로, "둘 중 큰 값" 기준이면 50 ㎟, 계산 방법만 쓰면 35 ㎟입니다.
Cu/XLPE 95 mm² with a cable core as PE, 10 kA for 0.2 s: k = 143, S = 31.3 → 35 mm²; the table gives 47.5 → 50 mm².
자료 출처 Sources
KS C IEC 60364-5-54:2021의 542~544절, 표 54.1·54.2, 부속서 A를 계산용으로 썼으며 규격 표를 이 페이지에 그대로 싣지 않았습니다. 그림은 이 사이트에서 직접 그린 개념도입니다.
Values from IEC 60364-5-54 clauses 542–544, Tables 54.1 and 54.2 and Annex A are used for calculation only; drawings are original.
자주 묻는 질문 FAQ
표 방법과 계산 방법 중 무엇을 써야 하나요?Should I use the table method or the calculation?
KS C IEC 60364-5-54 543.1.1은 보호도체를 543.1.2의 식으로 계산하거나 표 54.2로 선정할 수 있다고 합니다. 표 방법은 선 도체 크기만으로 정하므로 간단하지만, 고장전류가 크거나 차단 시간이 길면 열적으로 부족할 수 있습니다. 계산 방법은 실제 고장전류와 차단 시간을 반영해 더 작은 단면적이 나오기도 합니다. 이 계산기는 두 결과를 함께 보여주고, 기본값으로 둘 중 큰 값을 선정합니다.
Clause 543.1.1 allows either the calculation of 543.1.2 or Table 54.2. The table depends only on the line conductor size and may be thermally insufficient for high fault currents or long disconnection times; the calculation reflects the actual fault and may give a smaller size. Both are shown and, by default, the larger is selected.
k 값은 무엇이고 왜 보호도체 형태마다 다른가요?What is k and why does it depend on the PE arrangement?
k는 도체가 고장전류를 단시간 견딜 수 있는 능력(A·√s/㎟)으로, 재질과 고장 직전 온도 θi, 허용 최종 온도 θf로 정해집니다. 케이블 안 심선은 평소 부하로 데워져 있어 θi가 높고(예: XLPE 90 °C), 별도 전선은 주위 온도(30 °C)에서 시작하므로 같은 재질이라도 k가 큽니다. 그래서 부속서 A는 형태별로 표 A.54.2~A.54.6을 나눕니다.
k (A·√s/mm²) expresses the short-time withstand of the conductor and depends on the material, the initial temperature θi and the final temperature θf. A cable core is already warm from load (e.g. 90 °C for XLPE) while a separate conductor starts at 30 °C, so k differs; hence Tables A.54.2 to A.54.6.
고장전류 I와 시간 t는 어떤 값을 넣나요?Which fault current and time should I enter?
I는 보호장치를 통해 흐르는 지락(선-보호도체) 고장전류의 실효값, t는 그 전류에서 보호장치가 자동 차단하는 시간입니다. 단락전류 계산기에서 1선 지락을 계산한 뒤 "보호도체 확인" 링크를 누르면 I"k1과 지속시간이 넘어옵니다. 차단기처럼 통과 에너지가 제한되는 장치는 제조사의 I²t 값을 직접 넣으면 더 정확합니다(543.1.2 비고 1).
I is the r.m.s. earth fault current through the protective device and t its automatic disconnection time at that current. The short-circuit calculator passes I"k1 and the duration via its link. For current-limiting devices, entering the manufacturer's let-through I²t is more accurate (543.1.2, Note 1).
알루미늄을 접지도체로 써도 되나요?Can aluminium be used as an earthing conductor?
안 됩니다. 542.3.1은 알루미늄 도체를 접지도체로 사용해서는 안 된다고 정합니다. 보호도체(PE)와 본딩도체에는 알루미늄을 쓸 수 있지만, 별도로 시설하면 최소 16 ㎟입니다(543.1.3, 544.1).
No. Clause 542.3.1 prohibits aluminium earthing conductors. Aluminium may be used for protective and bonding conductors, with a minimum of 16 mm² when installed separately (543.1.3, 544.1).
주 보호본딩도체는 어떻게 정하나요?How is the main protective bonding conductor sized?
설비 안에서 가장 큰 보호접지도체 단면적의 1/2 이상이고, 최소 구리 6 ㎟, 알루미늄 16 ㎟, 강철 50 ㎟입니다. 다만 구리 25 ㎟ 또는 다른 재질의 동등한 단면적을 넘을 필요는 없습니다(544.1). 이 계산기는 "동등한 단면적"을 저항률 비(표 A.54.1)로 환산해 알루미늄 약 41 ㎟, 강철 약 200 ㎟로 보여줍니다.
At least half the largest protective earthing conductor, with minima of Cu 6, Al 16 and steel 50 mm², but it need not exceed Cu 25 mm² or equivalent (544.1). The equivalent is computed from the resistivity ratio (Table A.54.1): about 41 mm² Al or 200 mm² steel.
결과를 그대로 설계에 써도 되나요?Can I use the results directly?
규격의 표와 식을 그대로 적용했지만, 자동 차단 조건(KS C IEC 60364-4-41의 루프 임피던스·차단 시간), 한국전기설비규정(KEC), 제조사 자료와 함께 확인하세요. 보호도체가 굵어지면 루프 임피던스가 줄어 차단이 빨라지는 효과도 있습니다.
The standard's tables and formulas are applied as published, but also verify automatic disconnection (IEC 60364-4-41 loop impedance and times), local regulations and manufacturer data.