전선 굵기 선정 — 허용전류·전압강하·KS 규격 기준 가이드
전선 굵기 선정 어떻게 하고 계신가요?
현장에서 이 질문을 받으면 “그냥 예전에 했던 거 참고해서”라는 대답이 제일 많습니다.
사실 저도 처음에 선배가 쓰던 굵기 그대로 쓰다가, 어느 날 케이블이 뜨끈뜨끈하게 달아오른 걸 발견하고 나서야 제대로 아 이렇게 하면 안되겠구나 느꼈습니다.
다행히 화재로 이어지진 않았지만, 그때 이후로 전선 굵기 선정을 꼭 계산해서 하게 되었습니다.
이번 글에서는 전선 굵기 선정의 3가지 기준과, 실무에서 자주 쓰는 허용전류 표·보정계수 표·차단기 조합 기준을 같이 다루겠습니다.
전선 굵기 표기 방식 — mm²가 뭔가요?
단면적(mm²)이 기준입니다
전선 굵기는 지름이 아니라 단면적(mm², 제곱밀리미터)으로 표기합니다.
“2.5mm 전선”이라고 하면 지름 2.5mm가 아니라 도체 단면적이 2.5mm²라는 뜻입니다. 처음 이걸 알았을 때 “아, 그래서 굵기 대비 전류 용량 차이가 그렇게 나는구나”라고 이해됐습니다.
단면적이 클수록 저항이 낮아지고 더 많은 전류를 흘릴 수 있습니다.
단면적 2배 = 저항 1/2 = 동일 전류에서 발열 1/2이 되기 때문에, 굵기 선택이 발열과 직결됩니다.
같은 kW 모터라도 굵기 하나 차이로 케이블 온도가 20~30℃ 달라지는 경우가 있습니다. 그냥 넘길 문제가 아닙니다.
일반적인 규격 단계
KS 규격 기준 일반 배선용 전선의 규격 단계는 아래와 같습니다.
실무에서 가장 많이 쓰는 구간은 1.5mm² ~ 35mm²입니다. 이 범위를 벗어나는 굵기는 수전반·주간선 등 대형 설비에 주로 쓰입니다.
| 단면적 (mm²) | 주요 용도 | 비고 |
|---|---|---|
| 0.75 | 신호선, 제어 배선 | 제어반 내부 소전류 |
| 1.5 | 조명, 소형 콘센트 | 가정·공장 조명 기본 |
| 2.5 | 콘센트, 소형 기기 | 일반 전원 배선 기본 |
| 4 | 소형 모터, 분기회로 | 1.5~2.2kW 모터 |
| 6 | 중형 기기, 분기회로 | 2.2~3.7kW 모터 |
| 10 | 간선, 대형 기기 | 5.5~7.5kW 모터 |
| 16 | 간선 | 11kW 이상 |
| 25 | 대형 간선 | 15~22kW |
| 35 | 대형 간선 | 30kW 이상 |
| 50, 70, 95, 120… | 수전반·주간선 | 대규모 설비 |
전선 굵기 선정 3가지 기준
전선 굵기는 딱 하나의 조건으로만 결정되지 않습니다.
크게 3가지 조건을 검토하고, 그 중 가장 굵은 값을 채택하는 방식으로 최종 굵기를 결정합니다. 하나라도 빠뜨리면 나중에 반드시 문제가 생깁니다.
① 허용전류 — 발열 방지
전선에 전류가 흐르면 저항에 의해 열이 발생하고, 이 열이 절연체의 한계를 넘으면 피복이 녹거나 화재로 이어집니다.
허용전류(Allowable Current, 또는 Ampacity)는 절연체가 견딜 수 있는 최대 전류 한계값입니다.
선정 방식은 단순합니다.
부하전류(A) ÷ 보정계수 ≤ 전선의 허용전류(A)가 되도록 굵기를 선택하면 됩니다.
보정계수는 주변온도와 포설 조건에 따라 달라집니다. 전선 여러 가닥을 묶거나, 고온 환경이면 허용전류가 줄어들기 때문에 단독 포설 기준 표 값을 그대로 적용하면 안 됩니다.
② 전압강하 — 선로 손실 제한
전선은 저항체이므로, 전류가 흐르면 전압이 떨어집니다.
전압강하가 너무 크면 모터나 제어기기의 성능 저하, 오작동으로 이어질 수 있습니다.
한국전기설비규정(KEC) 기준 전압강하 허용 한도는 저압 배선에서 2~4% 이내입니다.
케이블 길이가 길수록 전압강하에 의해 굵기를 키워야 하는 경우가 많습니다.
허용전류 기준으로는 충분한 굵기도, 거리가 길면 전압강하 기준으로 굵기를 올려야 하는 경우가 자주 생깁니다.
특히 공장 말단까지 편도 60m 이상인 구간은 반드시 전압강하 계산을 병행하세요.
③ 기계적 강도 — 최소 굵기 규정
전선에는 전류와 무관하게 최소 굵기 기준이 따로 있습니다.
배선 공사 중 단선되지 않도록 기계적 강도를 확보하기 위한 규정입니다. 신호 배선처럼 전류가 매우 작은 회로도 마찬가지입니다.
KEC 주요 기준을 정리하면 다음과 같습니다.
| 배선 종류 | 최소 단면적 | 비고 |
|---|---|---|
| 옥내 저압 일반 배선 | 2.5mm² | 노출 배선 기본 |
| 보호 배관 내 배선 | 1.5mm² | 금속관·합성수지관 등 |
| 제어 회로 배선 | 1.5mm² | 판넬 내부 제어 배선 |
| 접지선 (PE, 상선 16mm² 이하) | 상선과 동등 이상 | KEC 기준 |
| 접지선 (PE, 상선 16mm² 초과) | 상선의 1/2 이상 | 최소 16mm² |
이 기준 이하로 줄이면 KEC 위반이 됩니다. 제어반 내부에 0.75mm² 신호선을 쓰는 경우도 있는데, 제어 회로용으로 분류되면 1.5mm² 이상이 원칙입니다.
전선 종류별 허용전류 — KS C IEC 규격 기준
허용전류는 전선의 종류, 절연 방식, 포설 방법에 따라 크게 달라집니다.
아래 표는 국내 산업 현장에서 가장 많이 쓰이는 CV 케이블(가교폴리에틸렌 절연 비닐 시스 케이블) 기준입니다.
| 단면적 (mm²) | 단심 허용전류 (A) | 3심 허용전류 (A) | 비고 |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 23 | 19 | 조명·소형 콘센트 |
| 2.5 | 31 | 26 | 일반 배선 기본 |
| 4 | 42 | 35 | 소형 모터 |
| 6 | 54 | 45 | 중형 기기 |
| 10 | 75 | 63 | 간선 분기 |
| 16 | 100 | 84 | 간선 |
| 25 | 133 | 112 | 대형 간선 |
| 35 | 163 | 138 | 대형 간선 |
| 50 | 198 | 167 | 수전반·주간선 |
| 70 | 245 | 207 | 대규모 설비 |
| 95 | 292 | 246 | 대규모 설비 |
위 표는 단독 노출 포설, 25℃ 기준입니다. 실제 현장에서는 포설 조건에 따른 보정이 반드시 필요합니다.
케이블 트레이에 여러 가닥을 나란히 깔면 허용전류가 70~85% 수준으로 줄어듭니다. 일본계 장비 도면에서 “여유율 80%”를 기본 적용하는 이유가 여기에 있습니다.
전선 굵기 선정 실무 기준 — 상황별 정리
모터 배선 선정 — 정격전류 기준
모터 배선에서 전선 굵기 선정의 기준은 정격전류(FLA, Full Load Ampere)입니다.
모터 명판에 표기된 정격전류를 기준으로, 허용전류가 정격전류의 125% 이상이 되는 굵기를 선택합니다.
예를 들어 정격전류 20A 모터라면, 허용전류가 25A 이상 되는 전선을 선택합니다.
3상 380V 7.5kW 모터의 경우 정격전류는 약 16A(역률·효율 감안)입니다. 125% 적용하면 필요 허용전류는 20A이며, CV 3심 기준 허용전류 35A인 4mm²를 기본으로 선택합니다.
단, 케이블 길이가 60m 이상이면 전압강하 계산도 함께 검토해야 합니다.
명판이 없을 때 전류를 역산하는 근사식은 다음과 같습니다.
3상 전류(A) ≈ P(kW) × 1,000 ÷ (√3 × 380 × 0.85 × 0.9)
더 빠르게는 kW × 2.1 근사값으로 계산합니다. 7.5kW × 2.1 ≈ 15.8A로 명판값(16A)과 거의 일치합니다.
일반 배선 선정 — 차단기 용량 연동
일반 분기 배선에서는 차단기 정격전류를 기준으로 전선 굵기를 맞춥니다.
전선의 허용전류 ≥ 차단기 정격전류 조건을 항상 만족해야 합니다. 이 원칙을 어기면 차단기가 보호 기능을 제대로 하지 못합니다.
| 차단기 용량 (A) | 최소 전선 굵기 (mm²) | 일반 적용 예 |
|---|---|---|
| 15A | 2.5 | 조명, 콘센트 |
| 20A | 4 | 소형 기기 |
| 30A | 6 | 중형 기기, 소형 모터 |
| 50A | 10 | 대형 기기, 간선 분기 |
| 75A | 16 | 간선 |
| 100A | 25 | 대형 간선 |
| 150A | 35 | 대형 간선 |
차단기 용량보다 전선 허용전류가 작으면 차단기가 보호 기능을 하지 못합니다.
과전류가 흘러도 차단기가 트립되기 전에 전선이 먼저 과열될 수 있습니다. 전선 허용전류는 차단기 정격전류보다 항상 크거나 같아야 한다는 원칙은 절대 어기면 안 됩니다.
포설 조건별 보정계수
같은 굵기의 전선이라도 포설 방식과 주변 온도에 따라 허용전류가 달라집니다.
아래 보정계수를 허용전류에 곱해서 실제 사용 가능한 전류를 계산합니다. 조건이 복수로 겹치면 보정계수끼리 곱합니다.
| 조건 | 보정계수 | 비고 |
|---|---|---|
| 공중 포설 (단독) | 1.0 | 기준값 |
| 관로 내 포설 | 0.8 | 배관 내부 |
| 케이블 트레이 (2~3가닥) | 0.85 | |
| 케이블 트레이 (4~6가닥) | 0.75 | |
| 케이블 트레이 (7~9가닥) | 0.70 | |
| 주변 온도 40℃ | 0.91 | 고온 환경 |
| 주변 온도 50℃ | 0.82 | 고온 환경 |
예를 들어 케이블 트레이에 5가닥 나란히 포설, 주변 40℃ 환경이라면 0.75 × 0.91 = 0.68의 보정계수를 적용합니다.
부하전류가 20A라면, 허용전류 20A ÷ 0.68 = 29.4A 이상인 전선이 필요합니다. 이 경우 단독 포설 기준 허용전류 35A인 6mm²를 선택합니다.
단독 포설 기준 표만 보고 4mm²를 선택했다면 실제 운전 조건에서 과열이 생깁니다.
전선 굵기 선정 시 자주 하는 실수와 주의사항
중성선 굵기를 줄이면 안 되는 경우
3상 4선식 배선에서 중성선 굵기를 줄이는 경우가 있는데, 고조파가 많은 환경에서는 절대 해선 안 됩니다.
여기서 고조파(Harmonic)란, 기본 주파수(60Hz)의 정수배 주파수 성분이 섞이는 현상으로, 인버터·전자식 안정기·UPS·컴퓨터 전원 같은 비선형 부하에서 발생합니다.
3상 계통에서 각 상의 기본파 전류는 서로 상쇄되어 중성선 전류가 거의 0에 가깝습니다. 그런데 3차 고조파 전류는 각 상에서 같은 방향으로 흘러 중성선에 집중됩니다. 결과적으로 중성선 전류가 상전류보다 커질 수 있습니다. 비선형 부하 비율이 높은 전산실, 인버터 밀집 설비에서는 중성선을 상선보다 굵게 설계하기도 합니다.
전선 길이에 따른 전압강하 과소 평가
허용전류 기준만 만족하면 된다고 생각했다가 나중에 전압강하 문제가 생기는 경우가 많습니다.
특히 공장 말단 설비까지 거리가 100m 이상인 경우, 전압강하 계산을 반드시 병행해야 합니다.
배선 길이가 짧을 때는 허용전류만 봐도 충분하지만, 거리가 길어지면 허용전류 기준으로 4mm²가 나와도 전압강하 계산으로 10mm²가 필요한 경우가 생깁니다.
전압강하 계산 방법은 전선 굵기 계산 방법 — 전류용량·전압강하 실전 계산식 글에서 자세히 다룹니다.
차단기와 전선 조합을 함부로 바꾸지 않기
차단기를 용량이 큰 것으로 교체할 때, 전선 굵기는 그대로 두는 경우가 있습니다.
이러면 차단기가 트립되기 전에 전선이 먼저 과열됩니다. 차단기 용량을 올리면 전선 굵기도 반드시 함께 검토해야 합니다.
특히 설비 증설 후 기존 차단기를 교체할 때 전선은 그대로 두는 실수가 자주 발생합니다. 차단기와 전선은 반드시 세트로 검토해야 합니다.
HIV 전선을 노출 배선에 쓰지 않기
HIV(내열 비닐 절연 전선)는 배관 내 배선 전용입니다. 노출 포설·케이블 트레이에는 사용할 수 없습니다.
HIV는 외부 시스(sheath)가 없어서 직접 햇빛·습기·기계적 충격에 노출되면 절연 파괴가 빠르게 진행됩니다. 노출 배선 구간에는 반드시 CV 케이블을 사용하세요. 비용 차이는 크지 않지만 안전 차이는 큽니다.
FAQ — 현장에서 자주 묻는 것들
Q. 2.5mm²와 4mm² 중 어떤 걸 써야 할지 모르겠습니다. 어떻게 판단하나요?
해당 회로의 최대 부하전류를 먼저 확인하세요. 2.5mm² CV 케이블의 허용전류는 약 26A(3심), 4mm²는 35A입니다. 부하전류의 125% 이상 허용전류를 만족하는 굵기를 선택하면 됩니다. 20A 이하 부하라면 2.5mm², 21A~28A 부하라면 4mm²가 기준입니다. 다만 케이블 길이가 50m 이상이면 전압강하 계산도 병행하세요.
Q. 단선(단심)과 연선(다심)의 허용전류가 다른가요?
같은 단면적이라면 허용전류는 거의 동일합니다. 단선과 연선의 차이는 허용전류보다는 유연성과 작업성에 있습니다. 제어반 내부 배선처럼 굴곡이 많은 곳에는 연선이 유리하고, 직선 포설 구간에는 단선도 충분합니다.
Q. 허용전류 표에 나온 값보다 작은 전류를 흘려도 전선이 뜨거워지는데 왜 그런가요?
허용전류 표는 단독 포설, 25℃ 기준입니다. 케이블이 여러 가닥 묶여 있거나, 고온 환경이거나, 관로 내부라면 방열이 불량해져서 표 기준보다 낮은 전류에서도 발열이 생깁니다. 포설 조건별 보정계수를 적용해서 실제 허용전류를 재산정하세요.
Q. KEC(한국전기설비규정)에서 요구하는 전압강하 기준은 얼마인가요?
KEC 기준 저압 간선 및 분기 회로의 전압강하 허용 한도는 2% 이내(말단 설비 기준)입니다. 다만 인입구~분전반 간선과 분전반~부하 간 분기를 합산해서 총 4% 이내로 허용하는 기준도 있습니다. 정밀한 기준은 KEC 231.6 조항을 확인하세요.
Q. CV 케이블과 HIV 전선 중 어떤 걸 써야 하나요?
HIV(내열 비닐 절연 전선)는 배관 내 배선용으로, 단독으로 포설하면 안 됩니다. CV(가교폴리에틸렌 절연 비닐 시스) 케이블은 단독 포설 가능하며 내열성이 높아 산업 현장 주간선·모터 배선에 주로 사용됩니다. 노출 배선, 케이블 트레이 등 직접 포설 구간에는 CV 케이블을 사용하세요.
Q. 전선 굵기 계산을 직접 하고 싶은데, 간단한 방법이 없나요?
부하전류·전원전압·케이블 길이·포설 조건만 입력하면 허용전류 기준과 전압강하 기준을 동시에 계산해주는 인터랙티브 계산기를 제공하고 있습니다. 수식을 직접 풀지 않아도 최종 권장 굵기가 바로 나옵니다. 아래 계산기 글을 참고하세요.
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허용전류 계산, 전압강하 계산, 케이블 길이별 굵기 선정까지 수식과 예제로 정리했습니다. 인터랙티브 계산기 포함.
전선 굵기 규격 상세는 LS ELECTRIC 공식 케이블 카탈로그에서도 확인할 수 있습니다.
본 글은 일반적인 기술 정보 제공을 목적으로 작성되었으며, 실제 설계 및 시공 시에는 반드시 자격을 갖춘 전문가와 상담하시기 바랍니다. 현장 조건과 법규에 따라 적용 방법이 달라질 수 있습니다.
