전압이 떨어지는 이유
전선에는 약간의 저항이 있어서, 흐르는 전류는 도중에 전압을 조금 잃습니다. 배선이 길거나 전선이 가늘면 끝의 기기에는 전원이 내는 것보다 꽤 낮은 전압만 닿고, 잃은 에너지는 케이블을 데웁니다.
공식
직류와 단상 회로에서는 전류가 갔다가 돌아오므로 길이를 두 번 셉니다.
전압 강하 = 2 × 길이 × 전류 × 저항률 ÷ 단면적
삼상 회로에서는 2 대신 √3, 약 1.732를 씁니다. 저항률은 구리가 약 0.0172 Ω·mm²/m, 알루미늄이 약 0.0282입니다.
계산 예
2.5 mm² 구리선으로 25 m 단상 배선에 16 A를 흘리는 경우: 2 × 25 × 16 × 0.0172 ÷ 2.5 = 5.5 V. 220 V라면 2.5%입니다.
어디까지 괜찮나
흔한 목표는 분기 회로에서 3% 이하, 전원부터 부하까지 합계 5% 이하입니다. 이는 미국 전기 규정 NEC가 참고 주석에서 권하는 값입니다. 한국전기설비규정(KEC) 등 나라마다 규정에 자체 한도가 있습니다. 전압 강하가 너무 크면 굵은 전선을 쓰거나 배선을 짧게 하세요. 전선이 전류를 견디는지는 전압 강하 계산만으로 알 수 없으니 따로 확인해야 합니다.
계산 도구와 표
전압 강하 계산기는 AWG와 mm², 구리와 알루미늄을 지원합니다. AWG 전선 규격표에는 AWG 규격마다 지름, 단면적, 저항이 나와 있습니다.
220 V 회로의 예
220 V 회로가 40 m 떨어진 10 A 부하에 전기를 보낸다고 합시다. 1.5 mm² 구리선이면 2 × 40 × 10 × 0.0172 ÷ 1.5 = 9.2 V, 즉 4.2%입니다. 2.5 mm²라면 5.5 V, 즉 2.5%입니다.
실제 배선은 한국전기설비규정(KEC) 등 관련 기준을 따르고, 전기 공사는 자격을 갖춘 전문가에게 맡기세요.
뜨거운 전선일수록 더 떨어진다
구리의 저항은 1 °C마다 약 0.4% 커집니다. 70 °C로 운전되는 전선은 20 °C일 때보다 저항이 약 20% 크고, 전압 강하도 약 20% 커집니다.
저전압 회로
1 V 강하는 220 V에서는 0.5%도 안 되지만, 12 V LED 스트립이나 차량용 기기에서는 8%가 넘습니다. 저전압 배선은 같은 길이라도 더 굵은 전선이 필요합니다. 긴 LED 스트립은 끝부분이 어두워지지 않도록 양쪽 끝에서 전원을 넣는 경우가 많습니다.