나이프 스위치
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1. 개요
나이프 스위치는 칼날 모양의 접점을 사용하여 회로를 개폐하는 간단한 구조의 스위치이다. 과거에는 널리 사용되었으나, 현재는 감전 및 아크 발생의 위험으로 인해 사용 빈도가 줄어들었으며, 주로 과학 시연에 활용된다. 오늘날에는 안전성 향상을 위해 금속 인클로저 내부에 접점을 가진 단로기, 자동 스위치, 회로 차단기 등으로 대체되었다. 커버 부착 나이프 스위치(CKS)는 감전 방지를 위해 구조부를 케이스에 수납한 형태로, 퓨즈와 결합된 형태로도 사용된다. CKS는 MCCB에 비해 삼상 회로의 결상 사고에 취약하고 퓨즈 교체의 번거로움이 있지만, 간단한 구조와 퓨즈 교체를 통한 전류량 조절의 용이함으로 인해 기기 전원 개폐용으로 여전히 사용된다.
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| 나이프 스위치 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 스위치 |
| 심볼 | [[File:IEEE 315 Contacts, Switches, Contactors, and Relays Symbols (52).svg]] |
 | |
2. 현재 사용
나이프 스위치는 전등 보급과 함께 널리 사용된 고전적인 개폐기이다. 오늘날 일본에서는 감전 사고 방지를 위해 저압 배선 계통에서 충전부가 노출된 구조의 사용이 금지(내선 규정 JEAC-8001 등)되어 일상에서 보기 어렵지만, 개폐기의 기본으로 약전에서 강전까지 널리 쓰인다.
2. 1. 안전 문제
과거에는 흔히 사용되었지만, 현재 나이프 스위치는 드물게 사용되며, 주로 스위치의 노출된 기계적 구조가 기능과 상태를 시각적으로 명확하게 보여주는 과학 시연에 사용된다. 나이프 스위치는 구조와 사용법이 매우 간단하지만, 위험한 전기 공급 장치에서는 노출된 금속 부품이 감전의 큰 위험을 초래하며, 더 높은 전압에서 개방될 때 아크가 발생하여 작업자에게 감전이나 화상의 추가적인 위험을 초래하고, 특정 조건에서는 화재나 폭발을 일으킬 수 있다.개방형 나이프 스위치는 전원을 끄기 전에는 열 수 없는 금속 인클로저 내부에 전류를 운반하는 접점을 가진 단로기로 대체되었다. 현대적인 응용 분야에서는 접촉기 및 계전기와 같은 자동 스위치와 회로 차단기와 같은 수동 스위치가 사용된다. 이러한 장치는 스위치 접점을 빠르게 개방하는 스냅 액션 메커니즘을 사용하며, 스위치를 개방하여 발생하는 아크를 소멸시키는 아크 슈트를 특징으로 한다. 또한 이 장치는 스위치의 모든 전류 운반 금속 부품이 절연 가드로 둘러싸여 있어 우발적인 접촉으로 인한 부상을 방지한다.
감전 사고 방지를 위해 일반적으로 구조부(충전부)는 케이스(커버)에 수용된다. 따라서 옥내 배선 등에 사용하는 나이프 스위치는 일반적으로 커버 부착 나이프 스위치(약칭: CKS, Covered Knife Switch)를 의미한다. 이 외에도 일본에서는 옥내 배선에 나이프 스위치를 사용하는 경우의 규정으로 다음과 같은 것들이 있다.
| 규정 내용 |
|---|
| 나이프 스위치는 전환용을 제외하고, 칼날을 부하 측에 연결하고 이를 세로로 설치하는 경우 자연스럽게 폐로되지 않도록 칼받이를 상부에 둔다. (입출선을 반대로 연결하면, 차단했을 때 충전된 칼날이 커버에서 튀어나와 위험하다. 또한, 상하를 거꾸로 사용하면 차단된 칼날이 중력에 의해 자연스럽게 켜질 수 있으므로 위험하다.) |
| 진동이 많은 천장 등, 나이프 스위치가 자연스럽게 개로될 수 있는 장소에서는 아래 방향으로 설치하지 않는다. |
| 단상 3선식 또는 삼상 4선식 회로에 사용하는 개폐기로, 중성선(접지선)에 개폐부를 넣는 경우, 중성선을 다른 전로보다 빨리 차단하거나 늦게 켜지 않도록 한다. (중성선이 끊어지면 부하에 과도한 전압이 걸릴 수 있어 위험하다. 이를 위해, 예를 들어 3로형의 경우, 중성선을 연결하는 칼날이나 칼받이에 대해, 다른 회로의 것보다 약간 크게 만들어, 켜질 때에는 다른 회로보다 먼저 켜지고, 차단될 때에는 늦게 차단되도록 하는 등의 궁리가 되어 있다. 따라서 중성선의 연결을 잘못해서는 안 된다.) |
| 단상 3선식으로 사용하는 경우, 중성상에 퓨즈를 사용해서는 안 된다. 어떤 이유로 중성상의 퓨즈가 끊어지면 중성상이 끊어진 "결상" 상태가 되어 전압이 상승하여(이를 결상 사고라고 한다), 회로에 연결된 전기 기기를 손상시킬 우려가 있기 때문이다. 중성상에는 퓨즈가 아닌, 용단되지 않는 도체를 사용한다. |
2. 2. 대체 기술
과거에는 흔히 사용되었지만, 현재 나이프 스위치는 드물게 사용되며, 주로 스위치의 노출된 기계적 구조가 기능과 상태를 시각적으로 명확하게 보여주는 과학 시연에 사용된다. 나이프 스위치는 구조와 사용법이 매우 간단하지만, 위험한 전기 공급 장치에서는 노출된 금속 부품이 감전의 큰 위험을 초래하며, 더 높은 전압에서 개방될 때 아크가 발생하여 작업자에게 감전이나 화상의 추가적인 위험을 초래하고, 특정 조건에서는 화재나 폭발을 일으킬 수 있다.개방형 나이프 스위치는 전원을 끄기 전에는 열 수 없는 금속 인클로저 내부에 전류를 운반하는 접점을 가진 단로기로 대체되었다. 현대적인 응용 분야에서는 접촉기 및 계전기와 같은 자동 스위치와 회로 차단기와 같은 수동 스위치가 사용된다. 이러한 장치는 스위치 접점을 빠르게 개방하는 스냅 액션 메커니즘을 사용하며, 스위치를 개방하여 발생하는 아크를 소멸시키는 아크 슈트를 특징으로 한다. 또한 이 장치는 스위치의 모든 전류 운반 금속 부품이 절연 가드로 둘러싸여 있어 우발적인 접촉으로 인한 부상을 방지한다.
3. 커버 부착 나이프 스위치 (CKS)
커버 부착 나이프 스위치(CKS, Covered Knife Switch)는 전등 보급과 함께 널리 사용된 가장 고전적인 개폐기이다. 감전 사고를 방지하기 위해 구조부(충전부)는 케이스(커버)에 넣어 사용한다.
일본에서는 옥내 배선에 나이프 스위치를 사용할 때 다음과 같은 규정이 있다.
- 칼날을 부하 측에 연결하고 세로로 설치할 경우, 칼받이를 상부에 두어 자연스럽게 닫히지 않도록 한다.
- 진동이 많은 천장 등에는 아래 방향으로 설치하지 않는다.
- 단상 3선식 또는 삼상 4선식 회로에서 중성선(접지선)에 개폐부를 넣을 경우, 중성선을 다른 전로보다 빨리 차단하거나 늦게 켜지 않도록 한다.
- 단상 3선식에서는 중성상에 퓨즈를 사용하지 않고, 용단되지 않는 도체를 사용한다.
3. 1. 퓨즈 내장형 CKS
감전 사고를 방지하기 위해 일반적으로 구조부(충전부)는 케이스(커버) 안에 넣어 사용한다. 따라서 옥내 배선 등에 사용하는 나이프 스위치는 보통 커버 부착 나이프 스위치(약칭: CKS, Covered Knife Switch)를 의미한다.
1951년 닛토 공업 주식회사가 퓨즈와 나이프 스위치를 하나로 합쳐, 퓨즈를 포함한 충전부를 절연 케이스에 넣은 배선용 차단기를 발매했을 때 "커버 부착 나이프 스위치"라는 이름이 사용되었고, 그 약칭인 "CKS"와 함께 이후 널리 쓰이게 되었다.
옥내 배선에 사용하는 퓨즈 내장형 커버 부착 나이프 스위치는 삼상 회로에 사용했을 경우 결상 사고에 대응할 수 없고, MCCB는 과전류로 트립이 발생해도 원인을 제거하고 조작 노브를 올리면 복전할 수 있지만, 퓨즈 내장형은 퓨즈를 교체해야 복전할 수 있다는 단점이 있다.
3. 1. 1. 장점
나이프 스위치는 구조가 간단하고 견고하며, 퓨즈를 통해 확실하게 과전류를 차단할 수 있다. 퓨즈만 교체하면 제한 전류량 및 차단 특성을 쉽게 변경할 수 있는 것도 장점이다. 예를 들어 30A까지 사용할 수 있는 45mm 구리 단자 부착 퓨즈 사용형은 3, 5, 10, 15, 20A 퓨즈가 표준으로 준비되어 있어 편리하다. 최근 차단기에서 단락 전류 정격(SCCR)이 중요하게 여겨지면서, 원리적으로 간단하고 저렴하게 큰 SCCR을 얻을 수 있는 퓨즈 조합형 나이프 스위치가 재평가받고 있다.3. 1. 2. 단점
나이프 스위치는 일반적으로 감전 사고를 방지하기 위해 케이스(커버) 안에 넣어 사용한다. 하지만 다음과 같은 단점들이 있다.- 결상 사고: 3상 회로에서 퓨즈 내장형 커버 부착 나이프 스위치를 사용할 경우, 퓨즈가 끊어져 결상 사고가 발생하면 연결된 전기 기기가 손상될 수 있다.
- 복구의 번거로움: MCCB는 과전류로 트립이 발생해도 원인을 제거하고 조작 노브를 올리면 복구되지만, 퓨즈 내장형 커버 부착 나이프 스위치는 퓨즈를 교체해야만 복구할 수 있다.
이러한 단점 때문에 최근에는 퓨즈 내장형 커버 부착 나이프 스위치 대신 MCCB로 대체되는 경우가 많다. 하지만 나이프 스위치는 구조가 간단하고 견고하며, 퓨즈 교체만으로 전류 제한 및 차단 특성을 쉽게 변경할 수 있다는 장점도 있다.
3. 1. 3. MCCB와의 비교
일본에서는 옥내 배선에 사용하는 퓨즈 내장형 커버 부착 나이프 스위치가 MCCB에 비해 다음과 같은 단점이 있다.- 삼상 회로에 사용했을 경우, 결상 사고에 대응할 수 없다.
- 과전류로 퓨즈가 끊어지면 퓨즈를 교체해야 복전할 수 있지만, MCCB는 원인 제거 후 조작 노브를 올리는 것만으로 복전이 가능하다.
이러한 이유로 오늘날에는 MCCB로 대체되는 경우가 많다. 그러나 나이프 스위치는 다음과 같은 장점도 있다.
- 구조가 간단하고 견고하다.
- 퓨즈에 의한 확실한 과전류 차단이 가능하다.
- 본체가 아닌 퓨즈 교체만으로 간단하게 제한 전류량 및 차단 특성을 변경할 수 있다.
- 단락 전류 정격(SCCR)이 큰 값을 얻을 수 있다.
이러한 장점들 때문에 기기 전원 개폐용 등으로 현재에도 많이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 퓨즈와 조합하여 사용하는 나이프 스위치가 재평가되고 있다.
3. 2. 고압 컷아웃 스위치
배전 계통에 사용되는 고압 컷아웃 스위치는 견고성과 확실성 등의 이유로 나이프 스위치와 퓨즈를 결합한 구조로 되어 있다. 하지만 삼상 회로에서 결상 사고에 대응할 수 없다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 3극 연동형, 즉 3개의 퓨즈 중 1개라도 끊어지면 즉시 나머지 회로도 열리는 형태가 개발되어 사용되고 있다.
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