MCCB 배선용 차단기의 정의부터 전기설계 실무 적용방법

 

LS 산전 저압기기 MCCB 차단기

 

1. 정의

MCCB는 'Molded Case Circuit Breaker'의 약자로, 성형 케이스형 배선용 차단기를 의미합니다.
이는 저압 전기설비에서 과전류(과부하 및 단락)를 자동으로 차단하여 회로를 보호하는 장치입니다.
MCCB는 금속 노출 없이 절연된 케이스 안에 동작 부를 내장하고 있어, 내구성, 절연성, 내열성이 뛰어나며,
제어반, 분전반, 공장 설비 등의 전원 보호에 광범위하게 사용됩니다.

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2. 동작 원리

MCCB는 일반적으로 두 가지 보호 메커니즘을 갖추고 있습니다.
첫째는 열동식 트립(바이메탈) 구조로, 설정 전류 이상이 일정 시간 이상 흐르면 바이메탈이 열에 의해 휘어져 접점을 개방합니다.
둘째는 **전자식 트립(전자석)**으로, 급격한 대전류(단락 전류)가 흐를 경우 강한 자기력을 이용해 즉시 차단합니다.

이 두 가지 방식은 통합되어 작동하며, 일정 수준의 과전류는 지연 차단하고, 단락 전류는 신속하게 차단함으로써
설비와 배선을 안정적으로 보호합니다. 일반적으로 바이메탈 구조의 제품들이 많습니다.

바이메탈에 대한 구조에 대한 상세한 내용은 다음에 추가적으로 포스팅 하도록 하겠습니다.

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3. 주요 용도

MCCB는 산업 및 상업 전기설비에서 가장 보편적으로 사용되는 보호장치 중 하나입니다.
대표적인 용도는 다음과 같습니다:

• 분전반의 메인 차단기로서 건물 전체의 전원을 제어
• 각종 부하 회로의 보호: 모터, 인버터, 히터, 조명, 콘센트 등
• 수배전반, 제어반 설비 내 개별 회로 분기 보호
• ATS(자동 절체 스위치)와 연동된 전원 전환 회로 구성

특히 MCCB는 단락 전류 차단능력이 우수하여 고단락 환경에서도 안정적으로 작동하며,
과부하 보호 뿐만 아니라 수동 개폐 기능도 제공해 유지보수 시에도 유용합니다.

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4. 설계 시 고려사항

전기설계에서 MCCB를 선택할 때는 다음 요소를 반드시 고려해야 합니다.

1. 정격전류 (Rated Current, In)
   예상되는 부하 전류보다 여유 있게 설정합니다. 일반적으로 부하 정격의 125~150% 수준을 고려하며,
   사용 목적과 케이블 규격, 설치 환경에 따라 조정됩니다.
2. 차단용량 (Breaking Capacity, Icu/Ics)
   회로에서 발생 가능한 최대 단락 전류보다 높은 차단용량을 갖는 제품을 선택해야 합니다.
   차단용량이 낮으면 고장 시 회로를 차단하지 못하고, 파손 및 화재로 이어질 수 있습니다.
3. 극 수 (Pole 수)
   단상 2선식에는 2P, 3상 3선식에는 3P, 중성선 포함 회로에는 4P를 선택합니다.
   특히 4P는 중성선 보호가 필요한 특정 설비(UPS 등)에 사용됩니다.
4. 트립 특성
   MCCB는 열자기식, 전자식 등 다양한 트립 특성을 가집니다.
   열자기식은 일반적인 부하 보호용으로, 전자식은 트립 전류 및 시간 설정이 가능하여 정밀한 보호에 적합합니다.
5. 설치 환경
   온도, 습도, 고도, 진동 환경에 따라 정격 보정이 필요할 수 있습니다.
   예를 들어 고온 환경에서는 트립 설정값이 낮아질 수 있습니다.

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5. MCCB 종류

MCCB는 동작 방식과 설치 조건에 따라 다양한 모델로 구분됩니다.

• 열자기식 MCCB는 가장 일반적으로 사용되며, 바이메탈과 전자석을 이용해 과부하 및 단락 보호를 수행합니다.
• 전자식 MCCB는 디지털 제어 회로를 내장하여 보다 정밀한 보호 기능을 제공합니다.
  전류, 시간 지연, 지락 설정 등을 세밀하게 조정할 수 있어, 민감한 산업설비 보호에 적합합니다.
• 모듈형 소형 MCCB는 협소한 공간에 설치하기 위해 컴팩트한 구조로 설계된 제품입니다.
  주로 제어함, 자동화기기 등에 사용됩니다.

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6. 관련 규격 및 인증

MCCB는 국내외에서 사용되기 위해 다양한 규격과 인증을 만족해야 합니다.

• IEC 60947-2: 국제전기표준회의(IEC)의 배선용 차단기 표준. 모든 산업용 MCCB의 기본 규격으로 통용됩니다.
• KS C 8321: 대한민국 산업표준. 국내에서 사용되는 배선용 차단기의 구조, 성능 및 시험 조건을 정의합니다.
• UL 489: 미국 시장용 차단기 인증. 북미 수출용 MCCB는 이 인증이 필수입니다.
• CE 인증: 유럽연합 시장을 위한 적합성 인증.
• CCC, TUV, PSE 등: 국가별 인증이 요구될 수 있으며, 수출 목적에 따라 적절한 제품을 선택해야 합니다.

또한, MCCB 전면에는 제품의 사양을 나타내는 **명판(label)**이 부착되어 있으며,
여기에는 극 수, 정격 전류, 차단용량, 트립 특성 등이 명기되어 있습니다.
예를 들어 “MCCB 3P 100AF 75AT 18kA”는 3극, 프레임 전류 100A, 트립 전류 75A, 차단용량 18kA를 의미합니다.

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7. 마무리

MCCB는 제어반 및 수배전 설비의 핵심 부품으로,
전기설계자가 가장 먼저 선정하고 검토해야 하는 장치 중 하나입니다.
정격 전류, 차단용량, 트립 특성, 인증 규격 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해
부하 및 환경에 맞는 적절한 MCCB를 선택하는 것이 안전하고 효율적인 설계의 시작입니다.