KR101404806B1

KR101404806B1 - 감전 방지 기능을 가진 전력 차단기

Info

Publication number: KR101404806B1
Application number: KR1020130089708A
Authority: KR
Inventors: 이호석
Original assignee: (주)비젼테크
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-06-12

Abstract

본 발명은 송배전 기술에 관련되며, 특히 감전 사고를 방지하는 기능을 가진 차단기에 관련된다. 차단기는 전기 설비로의 송배전 경로에 연결된다. 차단기는 그 차단기가 연결된 전기 설비 혹은 그 전기 설비에 전기적으로 연결되어 근처에 위치하는 타 전기 설비의 침수시 감전을 예방한다.
차단기는 과전류가 흐를 때 회로 연결을 차단하는 차단부와, 차단부의 출력단자 중 하나에 일단이 연결되며, 그 폭은 제 1 전선의 두께보다 넓고 그 길이는 제 1 전선의 두께보다 길며, 그 폭과 길이의 곱인 면적은 제 1 전선의 단면적의 4배 이상 100,000배 이하인 제 1 평판형 도전체와, 차단부의 출력단자 중 다른 하나에 일단이 연결되며, 제 1 평판형 도전체와 동일한 규격을 가지는 제 2 평판형 도전체 및 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 전기적으로 이격시켜 고정하는 부도체인 하우징을 포함한다.

Description

감전 방지 기능을 가진 전력 차단기{circuit breaker having electric shock prevention feature}

본 발명은 송배전 기술에 관련되며, 특히 송배전 경로 중 옥내 배선에 사용되는 전력 차단기에 관련된다.

차단기는 전기회로에 과전류가 흐를 때 이로 인한 사고를 예방하기 위해 전류의 흐름을 끊는 장치이다. 퓨즈는 한번 작동되면 갈아야 하지만 누전차단기는 계속 사용할 수 있다. 사용 용도에 따라 가정용에서부터 고압용까지 여러 종류의 차단기가 있고, 누전차단기, 전자석 차단기, 바이메탈 차단기등으로 나누어지며, 동작별로는 전류동작형, 전압동작형, 전력형으로 나눌 수 있다.

차단기는 그 후단에서 단락이나 누전이 발생하여 과도한 전류가 흐르는 것을 감지하여 고속으로 전기 공급을 차단한다. 이러한 차단기가 내부 원인으로 고장난 경우 신속한 차단이 되지 않아 감전 등의 사고를 초래하는 경우가 있다.

감전은 전원으로부터 인체를 통하여 접지면인 지면으로 흐르는 전류가 일정치 이상일 때 인체가 반응하는 현상이다. 일반적으로 흐르는 전류가 15mA 이상이면 경련을 일으키며 50mA 이상이 흐르면 사망에 이르게 된다. 주된 사망 원인은 심장을 통해 흐르는 전류가 신경을 손상시킴에 따라 심장이 작동을 멈추는 심장마비이다. 감전의 위험은 통전 당시 인체의 저항에 관련되는데 이는 피부의 상태에 크게 좌우된다.

전기 설비, 예를 들어 콘센트나 전열기 혹은 전등 등이 물에 잠기었을 때 그 물이나 물을 통해 통전된 금속 하우징 등에 인체가 접촉하면 전기설비의 노출된 도체로부터 물과 인체를 거쳐 접지면인 지면으로 전류가 흐른다. 이때 인체는 피부가 비에 젖어 있기 쉽고 그 경우 접촉 저항이 극히 낮으므로 매우 위험한 상태가 된다.

2005. 4. 25.자 공개된 공개특허공보 2005-0,037,986호는 나충전부에 금속 재질의 금속판 또는 금속망을 부착하여 침수될 경우 나충전부에서 누설되는 전류가 도전성 금속판 또는 금속망으로 통전되어 감전 사고를 방지하는 침수 차단기를 개시하고 있다. 금속판 또는 금속망은 단자대들 중 중성선 및 어스 단자에 전선에 의해 연결되어 있다. 금속판의 크기는 대략 50 cm x 30 cm 이다.

이 기술은 그 원리에 대해 자세히 설명하고 있지 않으나 아마도 침수시 침수된 도체 사이에 물과 인체를 통한 저항보다 훨씬 낮은 저항이 되는 상태로 금속판을 배치하여 전기적으로 인체와 병렬로 구성함으로써 인체로 흐르는 전류를 제한하는 것으로 보인다. 그러나 이러한 금속판 또는 금속망은 단자대에 별도의 전선으로 연결되고 부피가 크므로 설치에 공간적인 제약이 발생한다.

2012.11.5.자 공고된 특허제1,197,414호는 또다른 누전방지장치를 개시한다. 이 장치는 입력 단자부와 출력 단자부 사이에 배치되어 상전압단자 및 중성점 단자에 연결되는 제1,2 연결 단자가 설치되는 연결 단자대와, 중성점 단자에 연결된 제 2 연결 단자대에 전기적으로 연결되어, 연결단자대의 측방과 상방을 포위하는 형상의 누전방지 도전체를 포함한다.

이러한 기술은 연결단자대를 포위하면서 중성점 단자에 연결되는 형상의 전극을 사용하므로 구성이 복잡하다. 또한 소형 콘센트 등에는 적용하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 전기적인 차단 기능이 고장난 경우에도 그 차단기 후단에 설치된 전기 설비 혹은 그 전기 설비에 전기적으로 연결되어 근처에 위치하는 타 전기 설비의 침수시 감전을 예방할 수 있는 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 구조가 간단하며 설치가 간편한 감전 방지 기능을 가진 차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 일 양상에 따른 차단기는 전기 설비로의 송배전 경로에 연결된다. 차단기는 차단기가 내장되며, 차단기를 통해 전기를 공급받는 전기 설비 혹은 그 전기 설비에 전기적으로 연결되어 근처에 위치하는 타 전기 설비의 침수시 감전을 예방한다.

일 양상에 따른 차단기는 입력측 제 1 전선이 연결되는 제 1 입력 단자와, 입력측 제 2 전선이 연결되는 제 2 입력 단자와, 출력측 제 1 전선이 연결되는 제 1 출력 단자와, 출력측 제 2 전선이 연결되는 제 2 출력 단자를 포함한다. 차단기는 제 1,2 입력단자에 입력 단자들이 연결되며, 과전류가 흐를 때 회로 연결을 차단하는 차단부와, 감전방지부를 포함한다. 또 차단기는 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 포함한다.

제 1 평판형 도전체는 차단부의 출력단자 중 하나에 일단이 연결되고, 타단은 제 1 출력 단자에 연결되며, 그 폭은 제 1 전선의 두께보다 넓고 그 길이는 제 1 전선의 두께보다 길며, 그 폭과 길이의 곱인 면적은 제 1 전선의 단면적의 4배 이상 100,000배 이하이다. 제 2 평판형 도전체는 차단부의 출력단자 중 다른 하나에 일단이 연결되고, 타단은 제 2 출력 단자에 연결되며, 제 1 평판형 도전체와 동일한 규격을 가진다. 추가로 차단기는 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 전기적으로 이격시켜 고정하는 부도체인 하우징을 포함할 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체의 재질이 구리(Cu)일 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 하우징은 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 서로 대향하도록 고정할 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 차단기는 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체가 대향하는 채로 세워진 상태로 설치되며, 침수로부터 보호하고자하는 대상 전기기기보다 낮은 위치에 설치될 수 있다.

본 발명에 의해 차단기의 전기적인 차단 기능이 고장난 경우에도 침수 사고시 감전을 방지할 수 있다.

한 쌍의 평판형 도전체를 배송 경로에 설치함으로써 간단한 구조에 의해 근처에 누전된 전기에 접촉한 인체를 흐르는 전류를 실질적으로 저감시킬 수 있음이 실험적으로 증명되었다.

도 1은 일 실시예에 따른 차단기의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차단기의 배면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 차단기에 있어서 입력 단자들과 평판형 도전체들의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 제 1 실험의 기기들의 배치를 도시한다.
도 5는 제 2 실험의 기기들의 배치를 도시한다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예들을 통해 본 발명의 양상들을 당업자가 이해하고 재현할 수 있도록 자세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 차단기의 외관을 도시한다. 도 2는 도 1의 배면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 차단기에 있어서 입력 단자들과 평판형 도전체들의 일 실시예를 도시한다. 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 차단기를 설명한다.

일 실시예에 따른 차단기는 예를 들면 가정용 혹은 산업용 전기 설비로의 송배전 경로에 연결된다. 후술하는 바와 같이, 차단기는 전기적인 차단 기능이 고장난 경우에도 그 차단기 후단에 설치된 전기 설비 혹은 그 전기 설비에 전기적으로 연결되어 근처에 위치하는 타 전기 설비의 침수시 감전을 예방한다.

도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 차단기는 입력측 제 1 전선이 연결되는 제 1 입력 단자(11)와, 입력측 제 2 전선이 연결되는 제 2 입력 단자(13)와, 출력측 제 1 전선이 연결되는 제 1 출력 단자(31)와, 출력측 제 2 전선이 연결되는 제 2 출력 단자(33)를 포함한다. 차단기는 제 1,2 입력단자에 입력 단자들이 연결되며 과전류가 흐를 때 회로 연결을 차단하는 차단부(20)와, 감전방지부(10)를 포함한다. 또 차단기는 제 1 평판형 도전체(110)와 제 2 평판형 도전체(130)를 포함한다. 차단부(20)는 제 1,2 입력단자의 접속편들(73,71)에 입력단이 접속되고, 일단에 제 1,2 출력단자(31,33)가 일체로 형성된 제 1,2 평판형 도전체(110,130)의 타단에 형성된 접속편들(51,53)에 출력단이 접속되어, 입력단과 출력단 사이의 전기적인 접속을 단속한다.

제 1 평판형 도전체(110)는 일단은 제 1 출력 단자(31)에 연결되며,차단부의 출력단자 중 하나에 일단인 접속편(51)이 연결되고, 그 폭은 제 1 전선의 두께보다 넓고 그 길이는 제 1 전선의 두께보다 길며, 그 폭과 길이의 곱인 면적은 제 1 전선의 단면적의 4배 이상 100,000배 이하이다. 제 2 평판형 도전체는 차단부의 출력단자 중 다른 하나에 일단이 연결되고, 타단은 제 2 출력 단자에 연결되며, 제 1 평판형 도전체와 동일한 규격을 가진다. 추가로 차단기는 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 전기적으로 이격시켜 고정하는 부도체인 하우징을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서 차단부(20)는 입력 단자와 출력 단자를 통해 공급되는 전류를 감시하여 과전류를 검출하는 과전류 검출부와, 과전류 검출부에서 과전류가 검출될 경우 작동하는 액츄에이터와, 액츄에이터에 의해 입력 단자와 출력 단자 사이의 연결을 차단하는 스위칭부를 포함한다. 차단부의 종류과 그에 따른 구성은 일반적으로 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

일 실시예에 따른 감전방지부(10)는 제 1 평판형 도전체(110)와, 제 2 평판형 도전체(130)를 포함한다. 제 1 평판형 도전체(110)의 일단은 제 1 접속부(51)를 통해 차단부(20)의 출력단자 중 하나에 연결되고, 타단은 제 1 출력 단자(31)에 연결되며, 그 폭은 제 1 전선의 두께보다 넓고 그 길이는 제 1 전선의 두께보다 길며, 그 폭과 길이의 곱인 면적은 제 1 전선의 단면적의 4배 이상 100,000배 이하이다. 제 2 평판형 도전체(130)의 일단은 제 2 접속부(53)를 통해 차단부(20)의 출력단자 중 하나에 연결되고, 타단은 제 2 출력 단자(33)에 연결되며, 제 1 평판형 도전체와 동일한 규격을 가진다. 추가로 차단기는 제 1 평판형 도전체(110)와 제 2 평판형 도전체(130)를 전기적으로 이격시켜 고정하는 부도체인 하우징(300)을 포함할 수 있다.

통상 제 1 입력 단자(11)에 나사로 체결되는 입력측 제 1 전선과 제 2 입력 단자(13)에 나사로 체결되는 입력측 제 2 전선은 물리적으로, 또 전기적으로 동일한 규격이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 유사하게 통상 제 1 출력 단자(31)에 나사로 체결되는 출력측 제 1 전선과 제 2 출력 단자(33)에 나사로 체결되는 출력측 제 2 전선은 물리적으로, 또 전기적으로 동일한 규격이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 차단기는 송배전 경로에 설치되므로 통상 입력측 제 1 전선과 출력측 제 1 전선은 물리적으로 또한 전기적으로 동일한 전선이며, 입력측 제 2 전선과 출력측 제 2 전선은 물리적으로 또한 전기적으로 동일한 전선이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에 있어서, 제 1 입력 단자(11) 및 제 2 입력 단자(13)는 일단에 하우징에 천공된 나사공과 그 나사공에 삽입되어 체결되는 나사(미도시)및 그 나사에 의해 하우징에 밀착되고 나사와 하우징(300) 사이에서 피복이 벗겨진 도선의 고정을 도와주는 보조판을 포함하여 구성될 수 있다. 또다른 예에 있어서, 단자들은 평판형 도전체의 일단에 압착 고정된 단자대로 구성될 수도 있다. 단자들은 전선을 평판형 도전체의 양단에 연결하는 다양한 형태로 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제 1 입력 단자(11)는 절곡된 타단에 형성된 제 1 접속편(71)을 포함할 수 있다. 제 1 접속편(71)은 차단부(20)의 대응하는 암 접속편에 접속된다. 유사하게, 일 실시예에 있어서 제 2 입력 단자(13)는 절곡된 타단에 형성된 제 2 접속편(73)을 포함할 수 있다. 제 2 접속편(73)은 차단부(20)의 대응하는 암 접속편에 접속된다.

하우징(300)은 단자와 평판형 도전체들을 물리적으로 고정한다. 도시된 실시예는 2선식에 적용되므로 하우징은 두 개의 평판형 도전체들을 고정하지만 3선식의 경우 3 개의 평판형 도전체들을 고정하는 형태로 변형될 수 있다. 하우징은 부도체인 플라스틱 또는 세라믹 재질로 제조될 수 있다.

도시된 실시예에 있어서 평판형 도전체는 일면이 노출되면서 하우징의 내측 측벽에 고정되되, 하우징의 바깥 외곽선보다 낮은 높이로 고정되어 설치 시 혹은 설치 후 노출된 평판형 도전체에 조작자가 부주의에 의해 접촉하여 감전되는 것을 줄인다. 하우징은 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 서로 대향하도록 고정할 수 있다.

본 발명을 전기회로 이론에 의해 완전히 설명할 수는 없지만 전기적으로 볼 때 차단기는 물에 잠겼을 때 두 평판형 도전체 사이에 물이 가득 차고, 결국 두 평판형 전극과 그 사이에 물에 의해 형성되는 전기적 저항체가 된다. 전기 저항은 저항체의 길이에 비례하고 단면적에 반비례하므로 평판형 전극이 대향할 때 단면적이 최대가 되고 길이가 최소가 되어 전기 저항이 최소로 된다. 이에 따라 인체와 접지면에 대해 병렬로 연결될 때 더 저항이 큰 인체로 흐르는 전류를 최소화할 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 차단기는 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체가 대향하는 채로 세워진 상태로 설치되며, 침수로부터 보호하고자하는 대상 전기기기보다 낮은 위치에 설치된다. 예를 들어 가로등의 경우 하부에 노출된 제어기는 방수된 공간에 설치되지만 어떤 문제가 발생하여 이 공간에 빗물 등이 차게 되면 주변 사람들은 감전의 위험에 놓이게 된다. 차단기는 이 방수 공간에 설치되면서 제어기보다 낮은 위치로 설치되어 제어기가 침수되는 시점보다 먼저 침수되고 이로 인해 먼저 작동할 수 있게 된다.

또다른 양상에 따르면, 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체의 재질이 구리(Cu)일 수 있다. 실험에 따르면, 평판형 도전체의 재질이 철, 알루미늄일 때보다 구리인 경우가 차단기의 효과가 우수하였다.

도 4는 본 발명에 따른 차단기의 감전 방지 성능을 시험하기 위한 제 1 실험의 기기들의 배치를 도시한다. 제 1 실험은 수조(502)에 물을 채우고 일단이 플러그에 연결된 일 실시예에 따른 차단기(503)를 수조(502)에 담그고, 그 타단의 램프(505)를 수조 바깥에 노출시키고 수조의 물은 접지되지 않은 상태이다. 이때 플러그(501)를 전원 콘센트에 연결하여 전원을 공급한다. 이때 차단기(503)가 물에 잠겼음에도 불구하고 램프(505)에 불이 켜지는 것을 확인할 수 있다. 이어서 실험자(509)가 전선의 노출된 일단을 잡고 노출된 타단을 수조에 담근 상태에서 전선을 통해 흐르는 전류를 전류계(507)로 측정한다. 실험자(509)가 직접 실험할 경우 위험할 수 있으므로 인체 대신에 인체와 유사한 도전 성질을 가지는 동물로 대체할 수도 있다. 아래 <표 1>은 다양한 가로 및 세로의 길이를 가진 평판형 도전체에 대해 도 4에 도시된 실험을 반복한 결과이다. 전원은 220V/60Hz의 상용전원을 사용하였고, 부하는 120W 백열등을 연결하였으며, 대향하는 두 평판형 도전체 사이의 간격은 10mm 이다. 또한 사용한 전선은 지름 1.8mm 의 원통형 도체를 포함한다. 아래 표에서 가로는 평판형 도전체의 폭이며, 세로는 길이를 나타내고 측정치는 mA 단위이다.

길이＼폭	0.9mm	1.8mm	3.6mm	7.2mm	14.4mm	28.8mm
0.9mm	13.12	12.51	12.07	11.42	11.03	10.02
1.8mm	12.52	2.52	1.10	0.90	0.75	0.67
3.6mm	12.05	1.10	0.95	0.75	0.67	0.37
7.2mm	11.41	0.90	0.75	0.67	0.37	0.21
14.4mm	11.02	0.75	0.67	0.37	0.21	0.11
28.8mm	10.03	0.67	0.37	0.21	0.11	0.05
57.6mm	9.81	0.37	0.21	0.11	0.05	0.01

실험 결과는 모든 평판형 도체의 싸이즈에 대해 인체를 통과하는 전류는 미약하여 문제가 없음을 보여 주고 있다. 이 실험은 단상 교류가 수조의 물을 통해 흐르면 입체 저항체인 물 안에서 전압 강하가 일어나고, 인체가 접촉시 물과 접지면 사이에 인체를 통해 흐르는 전류는 물에 담그는 위치에 따라 단상 교류의 중간값 전후로 결정되므로 일반적인 단상 교류에 직접 접촉한 경우보다 실제로는 훨씬 낮은 교류 전원에 노출되는 셈이 되어 초래되는 결과로 추정된다. 다만 두 평판형 도전체가 어떠한 역할을 하여 인체를 통과하는 전류를 추가로 제한하는지는 밝혀지지 않는다.

아래 데이터는 위 실험과 다른 조건은 동일하고 단지 수조속의 물에 접지선(511)을 담구어 물을 접지시킨 상태에서의 실험 결과이다. 가로등 등이 침수될 경우 물이 지면에 전기적으로 닿아 접지되기 때문이다. 현실적으로 전기 설비가 침수된 상태에 좀 더 가까운 상태이다. 이 상태에서도 누설전류의 량은 크게 변화가 없음을 확인하였다.

길이＼폭	0.9mm	1.8mm	3.6mm	7.2mm	14.4mm	28.8mm
0.9mm	13.21	12.79	12.21	11.68	11.12	10.13
1.8mm	12.79	2.54	1.12	0.92	0.77	0.69
3.6mm	12.21	1.12	0.97	0.77	0.69	0.39
7.2mm	11.68	0.92	0.77	0.69	0.39	0.23
14.4mm	11.12	0.77	0.69	0.39	0.23	0.13
28.8mm	10.13	0.69	0.39	0.23	0.13	0.07
57.6mm	10.01	0.39	0.23	0.13	0.07	0.03

아래 데이터는 수조속 평판형 도전체 주변의 누설전류량을 거리별로 측정한 결과이다. 이 실험을 통해 도전선상의 누설전류와 평판형 도전체 주변의 누설전류의 상관관계를 확인하기 위함이다.

면적＼거리	0cm	5cm	10cm	15cm
14.4mm x 28.8mm	0.304	0.230	0.170	0.120
28.8mm x 28.8mm	0.605	0.054	0.009	0.005

위 실험결과는 대향하는 평판형 도전체 사이의 공간 주위에 대부분의 전류가 흐른다는 사실을 추정케 한다. 평판형 도전체를 설치하기전 두 노출된 전선 간에는 943V/m의 전계가 형성되었으나, 평판형 도전체를 설치후 두 평판형 도전체 사이에는 측정한계치인 1,999V/m을 넘는 것을 확인하였다.

삭제

실험적으로, <표 1>과 <표 2>의 실험 결과를 참조하면, 수조의 물을 접지한 경우나 그렇지 않은 경우나 측정값은 큰 차이가 없어 감전의 위험이 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 또 평판형 도체의 폭이나 길이 중 하나라도 도전체의 지름보다 더 좁거나 짧아지면 흐르는 전류량이 급격히 증가함을 알 수 있다. 이는 감전 위험의 증가를 의미한다.

또 <표 1>과 <표 2>의 실험 결과를 통해 인체를 통해 흐르는 전류는 평판형 도전체의 면적과 원통형 전선의 단면적의 비에도 관련됨을 알 수 있다. 여기서 평판형 도전체의 면적이란 평판형 도전체의 평판 모양에서 폭과 길이를 곱한 값을 말한다. <표 2>의 실험 결과를 분석하면 전선의 반경을 r이라 하면, 전선의 폭은 2r이고, 전선의 단면적은 πr² 이므로, 예를 들어 <표 2>의 첫 행에서 평판형 도전체의 면적은 (r)(r)=r², (r)2r=2r², (r)(4r)=4r², (r)(8r)=8r², (r)(16r)=16r², (r)(32r)=32r² 등에 해당하고, 평판형 도전체의 면적과 전선 단면적과의 비는 1/π=0.32, 2/π=0.64, 4/π=1.27, 8/π=2.55, 16/π=5.09, 32/π=10.19 등이 된다. <표 2>에서 현실적으로 전기 설비가 침수된 상태에 좀 더 가까운 상태인 물이 접지된 상태일 경우인 <표 2>에서 평판형 도전체의 면적과 원통형 전선의 단면적의 비가 대략 1.27 이하일 때 기준치인 2.54mA 이상의 전류가 흘렀으며, 5.09배 일 경우 기준치 0.97mA 의 전류가 흘렀다. 본 실험을 통해 평판형 도전체의 면적이 대략 원통형 전선의 단면적의 4배 이상일 경우 일반적인 상태에서 인체에 위험하지 않는 정도의 전류가 흐름을 알 수 있다.

평판형 도전체가 클수록 제조원가가 올라갈 뿐 아니라 공간을 많이 차지하므로 실용상 문제가 생긴다. 통상 도선 지름이 2mm 정도라면 단면적이 3.14 mm² 인데, 그 100,000배라면 3,140cm² 이고, 이는 평판형 도전체의 폭이 10cm 일때 길이가 314cm 인 것으로 도선의 크기에 비해 과도한 크기이므로 상업성이 없다고 볼 수 있다.

도 5는 제 2 실험의 기기들의 배치를 도시한다. 제 2 실험은 수조(502)에 물을 채우고 일단이 플러그에 연결된 일 실시예에 따른 차단기(503)는 수조(502) 바깥에 두고, 차단기(503)에 연결되는 또다른 전기 설비, 예를 들면 콘센트(513)를 수조(502)에 담그며, 그 콘센트에 연결된 또다른 전기 설비, 예를 들면 램프(505)는 수조 바깥에 노출시킨다. 플러그(501)를 전원 콘센트에 연결하여 전원을 공급한다. 이때 차단기(503)는 물에 잠기지 않고 또다른 전기 설비인 콘센트(513)가 물에 잠겼음에도 불구하고 램프(505)에 불이 켜지는 것을 확인할 수 있다. 이어서 실험자(509)가 전선의 노출된 일단을 잡고 노출된 타단을 수조에 담근 상태에서 전선을 통해 흐르는 전류를 전류계(507)로 측정한다. 실험자(509)가 직접 실험할 경우 위험할 수 있으므로 인체 대신에 인체와 유사한 도전 성질을 가지는 동물로 대체할 수도 있다. 이때 전원은 220V/60Hz의 상용전원을 사용하였고, 부하는 120W 백열등을 연결하였으며, 대향하는 두 평판형 도전체 사이의 간격은 10mm 이다. 또한 사용한 전선은 지름 1.8mm 의 원통형 도체를 포함한다. 아래 표에서 가로는 평판형 도전체의 폭이며, 세로는 길이를 나타내고 측정치는 mA 단위이다. 실험 결과 <표 1>과 유사한 결과를 얻었다. 이러한 실험 결과를 본 출원인도 전기적인 모델링으로 설명할 수는 없지만 아마도 두 평판형 도전체가 공기중에 노출된 경우에 인체와의 전기적인 흐름을 변형시킨 것이 아닌가 추측할 뿐이다.

아래 데이터는 위 실험과 다른 조건은 동일하고 단지 수조속의 물에 접지선(511)을 담구어 물을 접지시킨 상태에서의 실험 결과이다. 가로등 등이 침수될 경우 물이 지면에 전기적으로 닿아 접지되기 때문이다. 현실적으로 전기 설비가 침수된 상태에 좀 더 가까운 상태이다. 이 상태에서는 위의 실험 때보다 좀 더 많은 전류가 흐른다.

길이＼폭	0.9mm	1.8mm	3.6mm	7.2mm	14.4mm	28.8mm
0.9mm	13.71	13.21	12.71	12.18	11.62	10.63
1.8mm	13.21	3.02	2.63	1.67	1.82	1.74
3.6mm	12.71	2.63	1.85	1.46	1.30	1.22
7.2mm	11.18	1.67	1.46	1.30	1.21	0.80
14.4mm	11.62	1.82	1.30	1.21	0.77	0.62
28.8mm	10.63	1.74	1.19	1.80	0.62	0.65
57.6mm	10.51	1.21	0.80	0.69	0.65	0.62

이상에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하는 실시예를 통하여 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며 개시된 또 암시된 양상으로부터 당업자가 도출할 수 있는 자명한 변형들을 포괄한다. 예를 들어 본 발명은 삼상 전력에도 적용될 수 있다. 특허청구범위는 이러한 자명한 변형을 포괄하도록 의도되었다. 예를 들어 실시예는 별도의 차단기라는 전기 설비를 예로 들었으나, 차단기는 다른 전기 설비, 예를 들면 단자대, 콘센트, 플러그, 밧데리, 각종 전기기기 등에 내장될 수 있다. 이는 이러한 전기기기 내부의 송배전 경로 상에 실질적으로 동일한 크기를 가진 두 개의 평판형 도체를 삽입하는 설계 변경을 통해 적용될 수 있다.

11 : 제 1 입력 단자 13 : 제 2 입력 단자
31 : 제 1 출력 단자 33 : 제 2 출력 단자
110 : 제 1 평판형 도전체 130 : 제 2 평판형 도전체
300 : 하우징

Claims

차단기에 있어서,
입력측 제 1 전선이 연결되는 제 1 입력 단자와;
입력측 제 2 전선이 연결되는 제 2 입력 단자와;
출력측 제 1 전선이 연결되는 제 1 출력 단자와;
출력측 제 2 전선이 연결되는 제 2 출력 단자와;
상기 제 1,2 입력단자에 입력 단자들이 연결되며, 과전류가 흐를 때 회로 연결을 차단하는 차단부와;
차단부의 출력단자 중 하나에 일단이 연결되고, 타단은 제 1 출력 단자에 연결되며, 그 폭은 제 1 전선의 두께보다 넓고 그 길이는 제 1 전선의 두께보다 길며, 그 폭과 길이의 곱인 면적은 제 1 전선의 단면적의 4배 이상 100,000배 이하인 제 1 평판형 도전체와;
차단부의 출력단자 중 다른 하나에 일단이 연결되고, 타단은 제 2 출력 단자에 연결되며, 제 1 평판형 도전체와 동일한 규격을 가지는 제 2 평판형 도전체와;
제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 전기적으로 이격시켜 고정하는 부도체인 하우징;
을 포함하는 차단기.
제 1 항에 있어서, 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체의 재질이 구리(Cu)인 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하우징은 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체를 서로 대향하도록 고정하는 차단기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 차단기는 제 1 평판형 도전체와 제 2 평판형 도전체가 대향하는 채로 세워진 상태로 설치되며, 침수로부터 보호하고자하는 대상 전기기기보다 낮은 위치에 설치되는 차단기.