안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.
결론부터 말씀드리면 아크는 높은 전압과 전류에 의해 공기가 이온화되면서 전류 통로가 형성되는 현상이며, 매우 높은 온도와 에너지를 발생시키기 때문에 설비 손상과 화재 위험이 큽니다. 평상시 공기는 전기가 거의 흐르지 않는 절연체입니다. 하지만 차단기 접점이 떨어지는 순간 전류가 계속 흐르려는 성질 때문에 접점 사이 공기에 매우 높은 전계가 형성됩니다.
이 전계가 충분히 강해지면 공기 분자가 이온화됩니다. 즉 전자와 이온이 만들어지면서 공기가 순간적으로 도체처럼 변하게 됩니다. 이 상태에서 밝은 불꽃 형태의 전류 통로가 형성되는데 이것이 아크입니다.
아크 온도는 수천 도 이상까지 올라갈 수 있습니다. 그래서 접점 금속을 녹이거나 주변 절연물을 손상시킬 수 있습니다. 심한 경우 화재와 폭발 위험도 있습니다. 특히 대전류 아크는 엄청난 압력과 열을 발생시키기 때문에 매우 위험합니다.
차단기의 핵심 기술은 바로 이 아크를 얼마나 빠르고 안전하게 끄느냐입니다. 기중차단기는 공기 흐름과 아크 슈트를 이용해 아크를 늘리고 냉각합니다. 진공차단기는 내부를 진공 상태로 만들어 이온화 물질 자체를 줄입니다. 진공에서는 아크 유지가 어려워 빠르게 소호됩니다.
가스차단기는 SF6 같은 절연 성능이 매우 좋은 가스를 이용합니다. 이 가스는 아크를 냉각하고 전자를 흡수해 빠르게 절연 회복을 돕습니다.
결국 아크는 전류가 갑자기 끊기는 과정에서 생기는 자연스러운 현상이지만, 엄청난 에너지를 가지기 때문에 차단기 기술의 핵심 관리 대상입니다.