전기안전 점검 현장에서 열화상카메라를 활용하다 보면, 상별 전류 측정 결과는 거의 동일한데 열화상 화면에서는 특정 상만 유독 높은 온도를 보이는 경우를 자주 접하게 된다. 이러한 상황은 현장 실무자에게 혼란을 줄 수 있지만, 실제로는 전기설비의 이상 상태를 조기에 알려주는 중요한 신호일 수 있다.
전류가 같다면 온도도 같아야 한다고 생각하기 쉽지만, 열화상 측정 결과는 단순한 전류 크기뿐만 아니라 접촉 상태, 구조적 조건, 환경 요인, 설비 노후도 등 다양한 요소가 복합적으로 반영된 결과이다. 따라서 상별 온도 차이를 단순한 측정 오차로 판단하는 것은 매우 위험할 수 있다.
1. 접촉저항 증가에 따른 발열 차이
가장 흔하고 대표적인 원인은 접촉저항의 증가이다. 전기설비에서 발생하는 발열은 기본적으로 발열량 = I² × R의 관계를 따른다. 즉, 전류(I)가 동일하더라도 접촉저항(R)이 증가하면 발열은 급격히 증가한다.
단자 체결 토크 부족, 볼트 풀림, 접점 산화, 먼지나 유분 유입, 반복적인 열 사이클로 인한 접점 열화 등은 특정 상에서만 접촉저항을 증가시키는 주요 원인이다. 이 경우 열화상에서는 국부적으로 매우 높은 온도를 보이는 핫스팟(Hot Spot) 형태로 나타나는 것이 일반적이다.
2. 체결 방식 및 압착 품질 차이
같은 규격의 전선과 단자를 사용하더라도 압착 품질이 다르면 발열 특성은 크게 달라질 수 있다. 압착 단자 내부에서 일부 선심이 제대로 눌리지 않거나, 규격보다 작은 단자를 사용한 경우 접촉 면적이 감소해 저항이 증가하게 된다.
이러한 문제는 육안으로는 확인하기 어렵지만, 열화상 측정에서는 상별 온도 차이로 비교적 명확하게 드러난다. 특히 긴급 보수 후 재점검이 이루어지지 않은 설비에서 자주 발견되는 원인 중 하나이다.
3. 구조적·환경적 방열 조건 차이
상별 전류가 동일하더라도 열을 외부로 방출하는 조건이 다르면 온도는 서로 다르게 나타날 수 있다. 예를 들어 특정 상의 배선만 케이블 트레이 안쪽에 밀집되어 있거나, 다른 전선들과 묶여 통풍이 원활하지 않은 경우 열이 쉽게 축적된다.
또한 차단기 내부 구조나 설치 위치 차이로 인해 방열 성능이 상별로 다를 수 있으며, 이 경우 특정 상 전체가 상대적으로 높은 온도로 표시되는 경향이 있다.
4. 열화상 측정 각도 및 반사 영향
열화상카메라는 실제 온도를 직접 측정하는 장비가 아니라, 적외선 복사 에너지를 시각적으로 표현하는 장비이다. 특히 금속 재질의 버스바나 볼트, 단자는 방사율이 낮고 반사율이 높아 주변 열원을 반사해 실제와 다른 온도로 표시될 수 있다.
따라서 상별 비교를 위해서는 동일한 거리와 각도를 유지해 측정해야 하며, 가능하다면 정면 촬영을 피하고 30~45도 각도에서 반복 촬영해 교차 확인하는 것이 바람직하다.
5. 방사율 설정 차이
방사율(Emissivity) 설정이 적절하지 않으면 실제 온도가 같아도 열화상 화면에서는 차이가 발생할 수 있다. 도장된 금속, 절연 피복, 연마된 구리나 알루미늄은 각각 방사율 특성이 다르기 때문이다.
실무에서는 도체 자체보다는 절연 피복이나 차단기 외함을 기준으로 비교 측정하는 것이 보다 신뢰도가 높다.
6. 순간 전류와 누적 발열의 차이
클램프 미터로 측정한 전류 값은 측정 시점의 순간값이다. 반면 열화상 측정 결과는 장시간 누적된 발열 상태를 반영한다. 고조파 영향이나 반복적인 기동·정지가 있는 설비의 경우, 순간 전류는 같아 보여도 누적 발열은 상별로 차이가 날 수 있다.
7. 설비 노후 및 내부 구조 변화
오래된 분전반이나 차단기는 내부 스프링 탄성 저하, 절연물 경화, 구조 변형 등으로 인해 열이 특정 방향이나 특정 상으로 집중되기도 한다. 이 역시 부하와 무관하게 온도 차이를 발생시키는 요인이다.
결론
부하가 동일하다고 해서 상별 온도가 반드시 같아야 하는 것은 아니다. 열화상 측정에서 나타나는 상별 온도 차이는 전기설비 이상을 조기에 알려주는 중요한 경고 신호일 수 있다. 특히 전류는 정상인데 특정 상만 지속적으로 높은 온도를 보인다면, 이는 향후 고장이나 화재로 이어질 수 있는 초기 단계일 가능성이 높다.
정기적인 열화상 점검과 기록 관리, 반복 측정을 통한 추세 분석은 정전 없이도 전기설비의 안전성을 크게 향상시키는 효과적인 전기안전관리 방법이다.