접속반 화재의 주된 원인
우선 접속반 화재의 주된 원인을 밝힐 필요가 있다. 접속반 화재의 원인은 여러 가지가 있지만, 일반적으로 SPD 부근, 다이오드와 부스바의 접합부분에서 가장 많이 발생된다고 할 수 있다. SPD는 뇌서지로부터 다른 전기·전자 기기의 소손을 방지하고 과도성 이상전압을 제한하고 서지 전류를 우회시키는 기기로서 산화아연소자인 경우 누설전류로 인한 발열과 뇌서지 용량이 낮게 선정된 경우 소손과 함께 화재가 발생할 수도 있다.
SPD 소자로 바리스터(Varistor) 또는 제너 다이오드(Zener Diode)를 사용하는 경우, 주위 온도 상승으로 인한 역전류 증가→역전력 손실 증가→접합온도 상승→열폭주로 이어져 화재가 발생할 수 있지만, 가장 기본적으로는 뇌서지에 의한 손실이 가장 크다고 할 수 있다.
다음으로 다이오드와 부스바 접합부분의 화재는 서지의 강약 불규칙성으로 인해 SPD가 자체 소화능력을 상실하게 되고, 더불어 강약의 전기 발생으로 인해 나사, 와셔 및 고정 장치가 느슨해지면서 그 사이에 먼지나 공기 중 이물질이 삽입돼 화재가 발생하게 된다.
접속반 화재에 따른 대책
그렇다면 화재 발생을 예방하는 대책에 대해 알아보겠다. 우선, DC 제품과 AC 제품은 외함 등을 이용해 함께 설치하지 않는 것이 좋다. 예를 들어, DC와 AC를 같은 선상에 놓고 보면, 교류는 0~10V의 그래프가 되고, 직류는 -10~10V의 그래프를 나타내게 된다(표 1). 이때 AC에 무언가에 의한 과전압이 생기게 되면 파장이 변하게 된다(표 2).
또한, AC 접지를 통해 DC 전원이 들어가거나, DC 전원에 AC가 들어올 경우, 직류 전원의 (-)극을 대지에 접지하고 비접지 교류 전원의 한극이 직류 전원 (+)극에 접촉된 경우 파형이 되는데, 이때 교류와 직류를 합하게 되면 직류는 0~+20V로 주파수의 전압이 상승해 과전압이 발생하게 된다(표 3).
접속반 부품의 총 면적
내부의 공간이 적게 되면 온도의 팽창부피 면적이 적어지므로 내부의 열기로 인한 온도상승을 가지고 오게 되고, 온도상승에 의한 부품들의 오작동을 유도할 수 있어 화재의 원인을 제공하게 된다. 부품의 환경적 열 발생 면적을 생각해볼 경우, 보통 1.5배를 기준으로 한다면 환경적인 열 발생 주변 거리는 자기면적을 포함해 3배가 된다. 그렇다면 접속반 내부 부품의 총 합산 면적을 1이라고 가정하면, 나머지 공간은 2라는 결론이 나온다.
따라서 아무리 좋은 부품을 사용한 접속반이라고 해도 내부 공간을 넉넉히 확보해 주지 못하면, 열 발생 포유면적이 포화돼 내부의 열기를 완화시키지 못하게 된다. 시중에서는 접속반 크기를 가늠하는 베이스 치수가 300mm 정도로 구성돼 있으나, 태경JB는 400mm로 구성했고 내부 공간 대비 부품의 면적을 1/4로 하고 있다.
되고, 직류는 -10~10V의 그래프를 나타내고 있다.
보통 접속반은 부스바(또는 고정부속)+삽입 전선+스프링와셔+평와셔+너트를 사용하는 것이 일반적인 방법인데, 용접을 하지 않는 한 시간의 흐름에 따라 각 부품들의 유격이 발생하게 되며, 이로 인해 화재가 발생할 수 있다. 때문에 스프링와셔 및 평와셔를 이중으로 삽입해 유격을 발생하지 않도록 하는 것이 매우 좋다.
접속반 내부에 공기 흐름의 유동성
여름의 햇빛을 100% 수용하는 경우, 접속반 내부의 온도는 최고 80℃ 가까이 상승하게 됨으로써 부품의 손상 및 오동작을 하게 된다. 많은 회사들이 이를 방지하기 위해 30~40℃가 되면, 자동온도조절기 및 팬을 통해 강제 배기로 온도의 상승을 막고 있다.
또한, 루바(앞쪽 또는 옆쪽의 공기흡입구)에서 흡입되는 공기는 바람의 일정한 패턴을 가지고 움직임으로써 내부의 공기 흐름 역시 일정한 패턴으로 머물게 돼 내부 온도 상승에 따른 열기를 배출시키지 못하고 강제적 팬 동작에 의해 열기를 배출시키고 있는 것이 현실이다.
태경JB에서는 근본적인 대책으로 강제 팬 동작이 아닌 자연배기구를 통해 30~40℃의 열기가 생성되기 전 자연적으로 배출시키고 전날 저녁부터 떨어진 온도와 오전에 외부에 삽입되는 온도로 인해 공기의 흐름이 정체됨으로써 습기로 변하는 현상을 근본적으로 제거하는 자연 배기 방출, 접속반 옆 부분 루바와 밑부분 공기흡입구를 이용해 엇박자 공기흐름을 자연적으로 만들어 내 내부의 공기가 정체되지 않도록 했다.
시중에 사용되는 접속반은 SUS, 스틸, 철판을 이용한 아연도금 등 많은 제품이 접속반의 외형을 담당하고 있다. 스틸인 경우 열전도성 및 양성의 단점을 가지고 있으며, 철판을 이용한 아연도금은 시공 중 또는 외부의 충격 및 시간의 흐름에 따라 아연도금에 손상이 생겨 산화를 하는 경우가 있어 접속반에서 가장 보편적으로 사용하는 것이 SUS이다. 접속반의 일반적인 재질인 SUS는 원가절감 등을 이유로 1.2T를 사용하는 경우가 많으나, 햇빛 등에 의한 비틀림 현상이나, 배부름 현상 등을 생각한다면 1.5T 이상을 사용하는 것이 올바른 선택이라고 할 수 있다.
접속반의 주기적인 점검
접속반을 설치하는 목적은 보수·점검시 회로를 분리하거나 점검의 편리성을 위함이다. 다시 말해 접속반을 통해 모든 시설을 자체 점검하고 측정 및 시험을 해 원활한 발전시설이 되도록 해야 한다. 태경JB에서는 설치 전, 설치 6개월 후, 설치 1년 후, 설치 2년 후에 현장을 방문해 자체점검 및 유지보수를 통해 화재 및 사고를 원천적으로 차단하고자 한다.
준공 후 비상연락망 제공
사업주 중 전기 전공자나 태양광에 대한 지식이 많은 이들도 있겠지만, 대부분의 사업주는 태양광발전 시설의 전기적 특성을 잘 모르는 경우가 많다. 따라서 준공 후 갑작스러운 사고 발생시 연락을 할 수 있도록 한다면, 심리적 안정감을 통해 조금이나마 불의의 사고에 조속한 조치가 가능할 것이다.
마지막으로 반드시 기억해야 할 것이 있다. 가격 및 편리성이 우선이 돼 시공 및 설치가 이뤄진다면, 추후에 발생되는 화재, 안전사고 및 A/S를 통한 손실은 개인 및 회사의 손실로만 끝나는 것이 아니라 사회의 간접자산과 자본에까지 영향을 끼친다는 점에서 접속반은 무엇보다 안정성이 최우선시 돼야 할 것이다.
DC 전원에 AC가 들어오는 사례
세계 최고의 태양광 접속반 전문기업으로 발돋움하는 태경JB
태경JB는 화재경보장치기능을 적용한 태양광발전장치(10-2014-0133536), 이물질제거기능을 구비한 태양광발전장치(10-2014-0133537), 계기부재보호용 이중도어 구조를 갖는 태양광발전장치(10-2014-0133538), 다양한 기능을 갖는 접속반(10-2014-0133539) 등의 특허를 보유하고, ISO9001 및 ISO14001을 통한 자체 품질 및 안전을 통해 제품을 생산하고 있다. 또한, 독일 TUV를 통해 DOC 인증이 아닌 COC 인증 및 유럽 규격에 맞는 IP65 등급의 제품으로만 접속반을 제작·판매를 하고 있다.
태경JB 김해일 본부장은 “당사는 기존 제품 모델에 적용된 기술을 공개하고 있으며, 지속적인 기술력 개발과 국외진출을 통해 국내외에서 최고 기술력의 접속반 회사로 인정받는 것이 목표”라고 강조한다.
김 해 일
태경JB 본부장
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