전선관 점유율 계산기 (NEC)

전선관 점유율 계산기란?

전선관 점유율 계산기는 여러 전선 묶음이 전선관 한 구간에 규정대로 들어가는지 알려줍니다. 관에 전선을 너무 많이 밀어 넣으면 열이 갇히고, 전선을 당기기 어려워지며, 절연이 손상될 수 있습니다. 그래서 National Electrical Code(NEC)는 전선이 전선관 내부 단면 중 얼마를 차지할 수 있는지 제한합니다. 이 도구는 전선의 합산 면적을 그 한도와 비교하여 점유율을 백분율로 보고하고, 명확한 합격 또는 불합격 결과를 함께 제시합니다.

전선관의 호칭 규격, AWG로 표시된 전선 굵기, 그리고 포설할 전선 가닥 수를 선택합니다. 계산기는 NEC 표를 바탕으로 면적 계산을 수행하므로, 규정집을 넘기는 대신 몇 초 만에 배선로를 산정할 수 있습니다.

어떻게 작동하나요?

모든 계산은 두 면적을 비교하는 것으로 귀결됩니다. 즉, 전선이 필요로 하는 공간과 전선관이 허용하는 공간입니다.

전선 면적. 특정 종류와 AWG의 각 전선은 NEC 9장 표 5에 실린 고정 단면적을 가집니다. 동일한 전선 $n$가닥에 대해 구리와 절연을 합한 총면적은 다음과 같습니다.

$$A_{\text{wires}} = n \times A_{\text{wire}}$$

전선관 면적. 100% 충전 시 전선관의 전체 내부 면적은 NEC 9장 표 4에서 얻으며, 전선관 종류(이 계산기는 EMT 사용)와 호칭 규격에 따라 달라집니다.

점유율. 점유율은 두 값의 비이며 백분율로 나타냅니다.

$$\text{fill \%} = \frac{A_{\text{wires}}}{A_{\text{conduit}}} \times 100$$

허용 한도. NEC 9장 표 1은 전선 가닥 수에 따른 최대 허용 점유율을 정합니다.

$$\text{limit} = \begin{cases} 53\% & n = 1 \\ 31\% & n = 2 \\ 40\% & n \geq 3 \end{cases}$$

점유율이 한도 이하이면 구간은 통과하고, 한도를 초과하면 더 큰 전선관 또는 더 적은 전선이 필요합니다.

풀이 예제

12 AWG THHN 전선 5가닥을 3/4” EMT에 통과시킨다고 가정해 봅시다.

• 12 AWG THHN 전선 1가닥의 면적은 $0.0133 \text{ in}^2$ 입니다(표 5).
• 그 5가닥: $A_{\text{wires}} = 5 \times 0.0133 = 0.0665 \text{ in}^2$.
• 3/4” EMT의 내부 면적은 $0.533 \text{ in}^2$ 입니다(표 4).
• 점유율: $\dfrac{0.0665}{0.533} \times 100 = 12.48\%$.

전선이 3가닥 이상이므로 한도는 $40\%$ 입니다. $12.48\%$ 의 점유율은 $40\%$ 를 크게 밑돌므로 구간은 통과합니다. 3/4” EMT는 넉넉히 충분한 크기이며, 나중에 회로를 더 추가할 여유도 충분합니다.

실용적 참고 사항

• 이 도구는 동일한 전선을 가정합니다. 공식은 전선 한 가닥의 면적에 가닥 수를 곱하며, 모든 전선이 같은 종류와 AWG일 때 정확합니다. 굵기가 섞여 있으면 각 전선의 표 5 면적을 개별적으로 더한 뒤 그 합을 전선관의 허용 면적과 비교하세요.
• 40 / 31 / 53 규칙은 공간뿐 아니라 발열과 당김에 관한 것입니다. 전선 한 가닥에는 53%가 허용됩니다. 단독 전선은 당기기 쉽기 때문입니다. 두 가닥은 31%로 낮아지고(기하학적으로 불편한 틈이 남습니다), 세 가닥 이상은 40%로 안정됩니다.
• 실제로 포설하는 전선 종류의 치수를 사용하세요. 여기의 면적은 THHN/THWN용입니다. XHHW, RHW 또는 절연이 더 두꺼운 전선은 면적이 더 크고 전선관을 더 빨리 채우므로, 표 5의 올바른 열을 확인하세요.
• 접지 전선도 가닥 수에 포함됩니다. 기기 접지 전선을 가닥 수에 포함하세요. 평소에는 전류를 흘리지 않더라도 전선관 공간을 차지합니다.
• 여유를 남기세요. 한도에 딱 맞추면 당기기가 어려워집니다. 위 예제처럼 한도보다 충분히 아래를 목표로 하면 향후 추가 시 재배선을 강요받지 않습니다. 전선 자체의 굵기 산정은 별도의 단계입니다. 회로의 허용 전류를 확인하려면 옴의 법칙 계산기와 와트-암페어 계산기를 함께 사용하세요.

자주 묻는 질문

전선이 셋 이상일 때 한도가 40%인 이유는? NEC는 전선의 과열을 막고 절연을 벗기지 않으면서 전선을 당길 충분한 여유를 남기기 위해 점유율을 제한합니다. 40%는 세 가닥 이상의 전선에 대해 오랫동안 확립된 균형점입니다.

전선관 자체의 벽 두께가 중요한가요? 네. 계산기는 이미 전선관의 내부 면적을 사용하며, 호칭 규격 자체를 쓰지 않습니다. 그래서 3/4” EMT는 문자 그대로 3/4인치 원의 면적이 아니라 $0.533 \text{ in}^2$ 의 내부 면적을 가집니다.

점유율이 한도를 넘으면 어떻게 하나요? 다음 호칭 규격의 전선관으로 올리거나 전선 가닥 수를 줄이세요. 회로를 더 작은 두 구간으로 나눌 수도 있습니다. 크기를 다시 정하면서 부하를 재검토한다면 암페어-와트 계산기로 다시 확인하세요.