전기

누설전류란?

누설전류(Leakage Current)

 

누설전류란 무엇인가?

 

누설전류란 Protective Ground 금속으로부터

 

대지면으로 향하여 흐르는 전류입니다.

 

그라운드 결선이 되어있지 않다면 도전체 나 전도경로 형성이 가능한

 

비전도체 표면으로부터 (인체) 전류흐름이 발생합니다.

 

이 전류는 항상 불필요한 성분이며 접지단자를 통하여 안전하게

대지로 유입되어야 합니다.

누설전류 처리가 왜 중요한가?

전기전자 장비는 일반적으로 절연체의 이상으로 인하여

 

발생되는 위험한 전기쇼크를 방지하기 위하여

 

그라운드 시스템을 제공합니다.

 

그라운드 시스템은 대지와 장비를 연결하는 그라운딩 도전체를 포함합니다.

 

만일 전력선과 인체가 접촉되는 도체

 

(장비의 케이스)간의 절연체에 심각한 문제

 

(절연파괴 또는 기름 먼지 등에 의한 절연저항 저하현상)가 발생하면

 

전압은 대지 를 향하여 흐르게 됩니다.

 

그 결과 위험을 방지하기 위하여 전류는 Fuse를 끊어버리거나

 

Circuit Breaker를 Open시킬 것입니다.

 

분명한 것은 그라운드 접속이 의도적이든 그렇지 않든 간에

 

연결되지 않으면 쇼크 위험성이 항상 있습니다.

 

쇼크 위험은 누설전류 때문에 클 것입니다.

 

절연체의 이상이 없으며 대지를 향한 누설전류의 중단된 경우

 

인체가 접지되지 않은 장비 또는 접지된 장비에 접촉 하였을 때

 

쇼크 위험이 발생합니다.

 

이러한 가능성은 충격에 민감한 환자가 있는

 

의료장비에서 좀더 주의 하여야 합니다.

 

중대한 쇼크는 환자가 약한 상태이거나 무의식적인 상태 또는

 

누설전류가 환자의 접촉에 의하여 인체 장기에 흐르게 될 때 일어납니다.

 

이중 절연 구조는 접지되지 않은 장비에서 적용됩니다.

 

이 방법은 두개의 절연층이 파괴되지 않아 야합니다.

 

그렇지만 누설전류는 존재하며 대책을 마련하여야 합니다.

누설전류의 발생요인은 무엇인가?

AC 누설전류와 DC 누설전류 두 종류가 있습니다.

 

DC누설전류는 최종 장비에서 나옵니다.

 

AC 누설 전류는 전압 발생원(AC라인)과 장비의 접지 전도체에서

 

용량성분(커패시턴스)과 DC 저항의 병렬 조합에 의하여 발생합니다.

 

DC 저항에 의한 누설전류는 다양한 병렬 용량 성분에 의한

 

AC 임피던스와 비교하여 심각하지 않습니다.

 

용량성분은 의도적(EMI 필터 캐패시터)이든 아니든 간에 존재합니다.

 

의도적이 아닌 캐패시턴스 성분은 프린트 배선간의 용량성분,

 

반도체와 접지된 방열판 간의 캐패시터

 

그리고 절연 트랜스에서 1차와 2차 코일에 존재하는

 

캐패시터 성분 등이 있습니다.

누설전류의 측정

누설전류는 특수하게 제작된 계측기에 의하여 측정합니다.

 

접지단자를 통하는 전류는 접지와 미터를 연결하여 측정합니다.

 

정보처리 장비는 접지단자를 개방하고

 

 파워라인의 중성단자로 흐르는 전류를 측정합니다.

 

의료장비의 경우는 접지를 향하는 전류를 측정합니다.

 

미터는 Power Supply의 출력과 접지에 연결합니다.

 

중성단자를 연결하고 AC 라인을 교환하면서

 

파워스위치를 Off하며 측정 시에는 On 합니다.

 

측정 시에는 상온에서 충분히 예열시간을 갖습니다.

 

최악조건에서의 특별한 경우에는 고온에서 측정합니다.

 

매우 낮은 누설전류를 측정 시에 미터는 저항이나

 

저항과 캐패시터의 조합으로 대치됩니다.

 

네트워크 양단의 드롭전압을 예민한 AC 전압계로 측정합니다.

 

접지되지 않았거나 이중 절연으로 구성된 장비는 손에 닿는 것이 가능한

 

도전체와 접지간의 흐르는 누설전류를 측정합니다.

 

케이스가 절연체인 경우 특정한 크기의 구리호일을 케이스에 부착하고

 

접지로 흐르는 전류를 측정합니다.

안전레벨

 

비의료장비의 안전레벨은 국제기구에서 제시한

 

IEC950 안전표준을 따릅니다.

 

 IEC 950 안전표준

 

의료장비에서의 누설전류 표준안은 많이 다릅니다.

 

정확한 안전조건은 정의하기가 더 어렵습니다.

 

왜냐하면 생명체에서 의미 있는 검사조건을 정하는 것이 어렵기 때문입니다

 

(이런 종류의 검사 시 지원자를 구하기가 어려움).

 

두개의 표준안이 있으며

미연방 규정 UL544 과 다른 국가의 IEC601-1이 있습니다.

 

이 두 규정의 요구조건을 Table 2 와 Table 3 에 정리하였습니다.

 

누설 전류의 단위는 Micro Ampere(1uA = 0.001 mA)인 것을 알 수 있습니다.

 

의료장비용 Power Supply에서의 허용 누설전류 크기는 작아야 하므로

 

누설전류를 발생하는 캐패시턴스를 획기적으로 줄이는 것이 중요합니다.

 

이러한 제한은 Power Supply와 EMI 필터의 설계를 특별하게 하여야 합니다.

 

예를 들면 전력선과 접지간의 캐패시터 성분은

 

EMI 필터의 적정성능 능력의 중요한 요소입니다.

 

캐패시터 값을 줄이는 것은 필터의 효율성을 감소시킵니다.

 

 

UL 544 표준안

 IEC601-1, UL2601-1 안전규정

 누설전류 (1) : 환자가 접지를 포함한 모든 회로에서 절연 되어있는 상태

누설전류 (2) : 환자가 접지에 연결된 상태 ( 인체의 일부가 젖은 땅에 접촉 )