전기설비에서 접촉저항이 커지면 왜 열이 발생하나요?

Question

차단기나 단자대의 접속부가 느슨해지면 해당 부분이 뜨거워질 수 있다는 이야기를 현장에서 자주 듣습니다. 단순히 접촉이 조금 나빠진 것뿐인데 왜 주변보다 온도가 크게 올라가는지 궁금합니다. 전류가 흐르는 도체의 저항이 조금 증가하면 실제 발열량이 얼마나 달라지는지, 열화상 점검에서 접속부를 중요하게 보는 이유도 함께 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 전기설비에서 접촉저항이 커지면 열이 발생하는 이유는 전류가 흐르는 부분의 저항이 커질수록 전기에너지가 열로 더 많이 바뀌기 때문입니다.

발열은 기본적으로 P = I²R 관계로 설명할 수 있습니다. 예를 들어 같은 50A가 흐르는 접속부라도 접촉저항이 0.001Ω이면 발열은 약 2.5W지만, 접촉불량으로 저항이 0.01Ω까지 커지면 약 25W로 10배 증가합니다. 저항이 조금 커져 보여도 전류가 크면 발열 차이가 크게 나타나는 이유입니다.

단자 볼트 풀림, 압착불량, 산화, 부식 등이 생기면 실제 전류가 흐르는 접촉면적이 줄어들고 접촉저항이 증가합니다. 그 결과 해당 부분만 국부적으로 뜨거워지고, 열이 다시 산화와 변형을 촉진해 접촉상태가 더 나빠지는 악순환이 생길 수 있습니다.

그래서 열화상 점검에서는 차단기 단자, 버스바 연결부, 단자대, 케이블 러그 같은 접속부를 특히 중요하게 봅니다. 같은 부하의 다른 상이나 인접 단자보다 특정 지점만 온도가 높다면 접촉불량 가능성을 의심할 수 있습니다.

즉, 접촉저항 증가는 작은 전기적 이상처럼 보여도 큰 전류가 흐르면 I²R 발열이 급격히 커져 단자 소손이나 화재로 이어질 수 있기 때문에 열화상 점검에서 중요하게 확인하는 항목이라고 이해하면 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

접촉부의 저항이 증가하면 그 부분에서 발생하는 전력손실이 I²R에 따라 열로 나타납니다. 저항 자체가 아주 작더라도 큰 전류가 흐르는 배전반에서는 국부적으로 상당한 열이 발생할 수 있습니다. 이렇게 과열된 접속부는 산화와 열화가 진행되면서 접촉저항이 더 증가하는 악순환이 생길 수도 있습니다. 그래서 열화상 점검에서 특정 단자만 주변보다 높은 온도를 보이면 접속상태와 부하전류를 함께 확인하는 것입니다.