조명이 유난히 어둡거나 모터가 힘을 못 쓰는 현상, 원인이 꼭 기기 자체에 있는 것은 아닙니다. 전선이 너무 길거나 가늘면 그 구간에서만 전압이 상당히 소모되어, 부하에는 처음 공급한 전압보다 낮은 전압이 도착합니다. 이 현상을 전압강하라 부르고, 배선 설계에서는 허용 범위 안으로 억제하는 것이 핵심 과제입니다.
왜 전선이 길어지면 전압이 떨어질까
모든 전선은 저항을 가지고 있습니다. 전류가 흐르면 이 저항 때문에 전선 자체에서도 전압이 소모되고, 그만큼 부하에 도착하는 전압은 낮아집니다. 연동선(구리)의 고유저항은 약 1/58 Ω·mm²/m(≈0.0172 Ω·mm²/m)로, 전선이 길어질수록·굵기가 가늘수록 저항이 커져 전압강하 폭도 커집니다.
전압강하 계산식
배선 방식에 따라 쓰는 식이 다릅니다.
- 직류(DC) 또는 단상 2선식: Vdrop = 2 × L × I × R
- 3상 3선식: Vdrop = √3 × L × I × R × cosθ
(L: 편도 길이 m, I: 부하전류 A, R: 전선 1m·1mm²당 저항[Ω/m], cosθ: 부하 역률)
실전 계산: 6mm²로 충분할까?
3상 380V, 부하전류 32A, 역률 0.9인 회로를 6mm² 케이블로 배선한다고 가정합니다.
- 편도 거리 40m일 때: 전압강하 ≈ 5.7V, 강하율 약 1.5% → 동력회로 허용치(5%) 안쪽으로 충분히 여유 있음.
- 같은 6mm²로 편도 거리를 150m까지 늘리면: 전압강하 ≈ 21.5V, 강하율 약 5.7% → 허용치 5%를 넘어섭니다.
- 이 경우 10mm²로 올리면 전압강하가 약 12.9V(약 3.4%)로 줄어 기준 안으로 들어옵니다.
같은 부하·같은 굵기라도 배선 거리가 길어지면 허용 기준을 넘길 수 있고, 그럴 때는 굵기를 올려 대응해야 한다는 것을 보여주는 예시입니다.
계산기로 직접 검산하기
3상 부하의 전류·역률 관계는 AC 전력 계산기로, 직류 배선 구간의 부하 조건은 DC 전력 계산기로 먼저 정리한 뒤, 위 공식에 대입해 전선 굵기를 검토하는 순서를 권장합니다. 위 계산 과정을 직접 자동화하고 싶다면 케이블 굵기·전압강하 계산기에서 편도 거리·부하전류·역률만 입력해 바로 확인할 수 있습니다.
주의사항
- 한국전기설비규정(KEC) 232.3.9는 저압 수전 기준으로 조명회로 3%, 그 외(콘센트·동력 등) 5% 이내를 전압강하 허용치로 두고 있습니다. 다만 배선 거리가 100m를 넘으면 미터당 0.005%p씩(최대 0.5%p까지) 완화되는 등 세부 조건이 있어, 실제 적용 전 KEC 원문과 최신 개정 내용을 확인해야 합니다.
- 위 계산식은 저항 성분만 반영한 단순화 모델입니다. 케이블이 길거나 대전류인 경우 리액턴스 성분까지 고려해야 더 정확합니다.
- 허용전류(케이블이 견딜 수 있는 최대 전류)는 전압강하 계산과는 별개 항목입니다. 배선 방법(관내·직매 등), 주위온도, 다른 케이블과의 인접(그룹감소계수)에 따라 같은 굵기라도 허용전류가 달라지므로, KEC 표 232.5-1 등 공식 자료로 별도 확인해야 합니다.
- 이 글은 설계 개념을 익히기 위한 참고 자료이며, 실제 시공은 반드시 전기기술자·전기공사업 등록업체를 통해 KEC 기준에 맞게 진행해야 합니다.
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참고자료
전선 굵기 외에 커넥터·퓨즈·차단기 등 배선 관련 부품을 함께 확인할 수 있는 전력·배터리 시험 장비 및 부품 선정 가이드도 참고해보세요.