[FA] 제어반 회로설계 : Power Circuits External, 필드배선 접지 및 중성선

 

🌐 제어반 설계 시 필수: 미국 전기 규정에 따른 접지(Ground) 및 중성선(Neutral) 배선 기준

산업 제어반을 설계하거나 설치할 때, **전력선만큼 중요한 것이 바로 접지(Grounding)**와 중성선(Neutral) 배선입니다. 미국에서는 IEC와 다른 용어 및 전기적 관행이 적용되므로, UL 508A 및 NFPA 79 기준을 숙지하는 것이 매우 중요합니다.

이번 글에서는 UL 508A 4.1.3 조항과 관련된 접지 및 중성선 배선 규정을 정리해 드립니다.



✅ 미국에서 사용하는 용어 정리

용어 (미국식)설명색상IEC 용어
Grounding wire보호 접지선 (PE)초록색 또는 초록/노랑PE
Grounded wire중성선 (N)흰색 또는 회색N
PEN (Protective Earth + Neutral)❌ 미국에서는 사용 금지–사용 불가

🔸 중요: 미국 전기 시스템에서는 **PEN선(PE + N 통합선)**을 사용하지 않습니다.

⚡️ Grounding (접지선) 관련 규정

📌 1. 접지선은 전류를 흐르지 않게 해야 함

  • 운전 중 전류가 흐르지 않는 보호 회로여야 하며, 오직 안전(누전·기기 손상 등) 용도로만 사용

  • 모든 전원 회로마다 별도의 접지 단자를 갖추어야 함

📌 2. 접지선 최소 규격 – UL 508A Table 15.1 기준

  • UL 508A Table 15.1은 접지선의 **최소 허용 단면적(AWG/kcmil)**을 지정

  • 사용자는 더 굵은 접지선을 선택하는 것은 언제나 가능

  • 그 이하의 규격은 허용되지 않음

📌 3. 접지선 데이지 체인(직렬 연결) 허용 조건

  • 장치 간 접지선을 직렬 연결(Daisy-chaining) 가능

  • 단, 어떤 장치를 분리해도 전체 접지가 끊기지 않도록 보장된 설계여야 함

  • 출처: NFPA 79, 8.2.3.2

📌 4. 플러그 타입 연결 시 “먼저 접촉, 나중 단선(First-make, last-break)” 구조 필수

  • 플러그형 접지 연결 시, 접지선은 반드시 가장 먼저 접촉하고 가장 나중에 끊어져야 함

  • 이를 위해 접지 핀을 더 길게 설계

  • 적용 예:

    • 모터 등의 외부 부하

    • 표준 NEMA 커넥터 (UL 498 기준)

  • 출처: NFPA 79, 8.2.4 / UL 498, Art. 24.3

🧷 Neutral (중성선) 관련 규정

📌 1. 중성선(N)은 반드시 분리된 절연 단자 사용

  • IEC에서는 중성선을 자유롭게 묶는 경향이 있지만, 미국 기준에서는 독립 절연 단자를 사용해야 함

  • 흰색 또는 회색으로 명확히 표시되어야 함

  • 단자 블록은 접지선 단자와 구분된 구조여야 함

📌 실무 Tip: Ground vs. Neutral

항목Grounding (PE)Neutral (N)
역할누전/안전 회로전류 반환 경로
색상초록색 / 초록+노랑흰색 / 회색
전류 흐름X (정상 시 무전류)O
단자"G", "GR", "Ground", IEC 5019 심볼 등"N"으로 별도 구분
미국 PEN선 사용❌ 금지사용 가능 (단, 구분 필수)

🛠️ 현장 설계자와 패널 제작자를 위한 체크리스트

체크 항목확인 여부
각 전원 회로에 독립된 접지 단자 존재✅
접지선은 UL 508A Table 15.1 이상✅
플러그형 연결 시 First-make, last-break 구조 설계✅
중성선은 절연된 단자에 체결되고 명확히 마킹됨✅
PEN선 구조를 사용하지 않음✅
접지선 데이지 체인은 끊김 없는 구조 보장✅

📚 참고 규격

  • UL 508A – Article 15.1, 4.1.3

  • NFPA 79 – Chapter 8.2.3.2, 8.2.4

  • NEC (NFPA 70) – 관련 접지 및 N선 정의

  • UL 498 – NEMA 커넥터 및 Ground Pin 구조

🔚 마무리 정리

미국에서는 접지와 중성선을 절대 혼용하지 않으며, 각각의 기능과 배선 방식, 단자 마킹까지 모두 별도로 구분해 설계해야 합니다.
제어반의 출력 단자 이후에 연결되는 부하들 역시 이 기준에 따라 접지와 N선을 올바르게 연결해야만, 안전한 시스템이 완성됩니다.

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