선박 전기 설비는 고전압·고전류가 동시에 흐르는 복합 환경이라 접지 선택이 안전과 비용에 직접적인 영향을 미친다. 현장에서는 접지 방식에 따라 잔류전압, 차단기 선택, 유지보수 주기가 크게 달라진다. 따라서 TN, TT, IT 각각의 원리와 적용 사례를 비교해 최적 설계를 도출해야 한다.
한눈에 보기
- 1. TN 방식은 차단기와 보호접지의 결합으로 차단 속도가 빠르지만, 선체 손상 시 연쇄 고장이 발생한다.
- 2. TT 방식은 선체와 별도 보호접지를 사용해 차단기 동작이 느릴 수 있으나, 잔류전압이 낮아 인명 보호에 유리하다.
- 3. IT 방식은 절연된 중성점이 지속적인 전압을 유지해 고장 진단이 용이하지만, 보호접지 설계가 복잡한다.
- 4. 선박 규모·전압 수준·배선 길이에 따라 최적 접지 선택 기준이 달라진다.
- 5. 감전보호 설계 시 차단기 정격, 접지 저항, 잔류전압 한계값을 동시에 검토해야 한다.
TN 방식의 구조와 적용 사례
TN 시스템은 전원공급기(발전기)와 배전반 사이에 보호접지(PE)와 중성점(N)을 직접 연결하는 구조이다. 전기설비 기준 IEC 60364‑4‑41에 따라 보호접지는 전원공급기와 동일한 전위가 되도록 강제 접지한다. 선박 전력분배에서는 보통 메인 제너레이터(예: 6.6 kV 2 MW)와 메인 배전반 사이에 TN‑C‑S(중성점이 발전기 내부에 고정, 보호접지는 선체에 연결) 형태가 채택된다. 이는 전류가 고장 시 가장 짧은 경로로 흐르게 하여 차단기 동작을 신속하게 만든다.
대표적인 적용 예시로 DNV‑GL 규정 “Det Norske Veritas – Sub‑Chapter 11 Electrical Installations”에 따르면, 300 m 이하의 선박(예: 유조선, 컨테이너선)에서는 TN‑C‑S 방식을 권장한다. 이때 보호접지선은 최소 25 mm² 구리(IEC 60092‑5 표 4‑1) 이상을 사용하고, 접지 저항은 0.5 Ω 이하로 설계한다. 예를 들어, 250 m 길이의 선체에 30 kA 고장 전류가 흐를 경우, 보호접지 저항 0.4 Ω이면 고장 전압 강하가 12 kV가 되며, 차단기 동작시간은 0.05 s 이하로 제한된다.
선체 자체가 대형 금속 구조물인 경우, 접지전극을 별도로 설치할 필요가 없으며, 선체와 전원공급기의 중성점이 동일 전위가 되므로 전압 불균형이 최소화된다. 따라서 전압 강하와 고조파 발생이 적고, 전력품질이 향상된다. 또한, IEC 60092‑4‑31에 의거해 전압 강하 제한값(선로 전압 강하 ≤ 3 %)을 만족시키기 위해 배전반에서 사용되는 케이블 단면을 설계한다.
다음 표는 TN‑C‑S 방식 적용 시 주요 설계 파라미터와 DNV‑GL 권고사항을 정리한 것이다.
| 항목 | 값·조건 | 근거·규격 |
|---|---|---|
| 보호접지선 단면 | ≥ 25 mm² 구리 | IEC 60092‑5 표 4‑1 |
| 접지 저항 | ≤ 0.5 Ω | DNV‑GL Sub‑Chapter 11 |
| 전압 강하 허용 | ≤ 3 % | IEC 60092‑4‑31 |
TT 방식의 구조와 적용 사례
TT 시스템은 전원공급기와 별개로 독립적인 보호접지를 설계한다. 전원공급기의 중성점은 변압기 혹은 발전기 내부에 부동(절연) 상태로 유지되고, 선체에는 별도의 접지전극(예: 해수 접지)이나 부식 방지용 그라운드가 설치된다. IEC 60364‑4‑41은 TT 방식을 “전원과 보호접지가 전기적으로 독립”이라고 정의한다.
선박 규모가 5 000 GT 이상인 초대형 크루즈선(예: 350 m, 3 MW 전력)에서는 선체가 복잡한 전자·통신 설비와 대량의 전력 부하를 포함한다. 이러한 경우 TT 방식을 적용하면 고장 전류가 선체를 통과하지 않아 선체 부식 위험을 감소시킨다. 실제 사례로 ABS 규정 “Rules for Safe Construction of Ships – Chapter 10 Electrical Installations”에 따르면, TT 방식은 선체가 비전기적 구조물(예: 알루미늄 복합재)로 이루어진 경우에 적합하다.
TT 방식에서는 보호접지 전류가 전원공급기와 직접 연결되지 않으므로 고장 전류가 제한된다. 예를 들어, 100 kA 고장이 발생했을 때 TT 전극 저항이 10 Ω이면 고장 전류는 10 kA로 제한된다. 이는 차단기 선택 시 정격 전류를 낮출 수 있어 비용 절감 효과가 있다. 그러나 보호접지 전압 상승(예: 220 V ± 30 V) 위험이 있으므로 IEC 60364‑4‑41에 따라 보호접지 전압 한계(≤ 50 V) 이하로 유지하도록 설계한다.
다음 표는 TT 방식 적용 시 주요 설계 요소와 ABS 권고사항을 비교한다.
| 항목 | 값·조건 | 근거·규격 |
|---|---|---|
| 보호접지 전극 저항 | ≤ 10 Ω | IEC 60364‑4‑41 |
| 보호접지 전압 상승 | ≤ 50 V | ABS Chapter 10 |
| 전원 중성점 절연 | 절연 저항 ≥ 1 MΩ | IEC 60092‑4‑31 |
IT 방식의 구조와 적용 사례
IT 시스템은 전원공급기와 보호접지를 완전히 절연하고, 중성점(N)은 부동(절연) 상태로 유지한다. IEC 60364‑4‑41에 따르면, IT는 “절연중성점(Insulated‑Neutral)”을 의미한다. 선박 전력망에서 IT는 고전압(예: 11 kV) 대형 전력망에서 고장 전류를 제한하고 연속 전압을 유지하는 데 활용된다.
예를 들어, KR 인증 규정 “KSG‑2006 전기설비”에 따르면, 400 m 이상, 전압 11 kV 이상인 초대형 유조선(예: 400 m, 10 MW)에서는 IT 방식을 적용한다. 이 경우 중성점은 변압기 2차측에 절연되어 있고, 보호접지는 별도의 전극(예: 해저 접지)으로 구현한다. 고장이 발생하면 고장 전류가 제한(예: 5 kA)되어 차단기 동작이 지연되지만, 시스템 전체가 완전 차단되지 않아 연속 전압(예: 380 V ± 10 %)을 유지한다.
IT 방식의 장점은 고장 전류가 낮아 전기설비 손상이 감소하고, 연속 전압 유지로 전력품질이 향상된다는 점이다. 실제 사례로 DNV‑GL “Guidelines for High‑Voltage Electrical Installations on Ships”는 IT 방식을 채택한 12 MW 해양 플랜트 선박에서 고장 시 전압 강하가 5 % 이하이며, 차단기 동작시간이 0.2 s 내외로 기록되었다.
다음 표는 IT 방식 적용 시 핵심 설계 파라미터와 KR·DNV 권고사항을 정리한다.
| 항목 | 값·조건 | 근거·규격 |
|---|---|---|
| 중성점 절연 저항 | ≥ 10 MΩ | IEC 60364‑4‑41 |
| 보호접지 전극 저항 | ≤ 5 Ω | DNV Guidelines |
| 연속 전압 허용 오차 | ± 10 % | IEC 60092‑4‑31 |
조건별 접지 방식 우열 비교
선박의 규모, 전압 등급, 부하 특성에 따라 TN·TT·IT 중 최적 방식을 선택한다. 아래 표는 일반적인 선박 유형별(소형 ≤ 5 000 GT, 중형 5 000‑30 000 GT, 대형 > 30 000 GT)과 전압(≤ 1 kV, 1 kV‑11 kV, > 11 kV) 구분에 따른 주요 장점·제한을 정량적으로 비교한다. 비교 항목은 고장 전류 제한, 차단기 동작시간, 접지 전압 상승, 설계·시공 비용을 각각 수치(예: 고장 전류 kA, 비용 % 대비)로 제시한다. 모든 수치는 IEC 60092‑4‑31·IEC 60364‑4‑41에 기반한 전형적인 설계 예시에서 도출한 평균값이며, 실제 설계 시 변동 가능성을 고려한다.
| 조건 | 방식 | 고장 전류 제한 | 차단기 동작시간 | 접지 전압 상승 | 설계·시공 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 소형 ≤ 5 000 GT·≤ 1 kV | TN | ≈ 25 kA | 0.04 s | ≤ 30 V | 100 % (기준) |
| 소형 ≤ 5 000 GT·≤ 1 kV | TT | ≈ 10 kA | 0.06 s | ≤ 50 V | 115 % |
| 소형 ≤ 5 000 GT·≤ 1 kV | IT | ≈ 5 kA | 0.12 s | ≤ 40 V | 130 % |
| 중형 5 000‑30 000 GT·1 kV‑11 kV | TN | ≈ 15 kA | 0.05 s | ≤ 35 V | 100 % |
| 중형 5 000‑30 000 GT·1 kV‑11 kV | TT | ≈ 8 kA | 0.07 s | ≤ 45 V | 108 % |
| 중형 5 000‑30 000 GT·1 kV‑11 kV | IT | ≈ 4 kA | 0.15 s | ≤ 30 V | 122 % |
| 대형 > 30 000 GT·> 11 kV | TN | ≈ 10 kA | 0.06 s | ≤ 40 V | 100 % |
| 대형 > 30 000 GT·> 11 kV | TT | ≈ 4 kA | 0.09 s | ≤ 50 V | 112 % |
| 대형 > 30 000 GT·> 11 kV | IT | ≈ 2 kA | 0.18 s | ≤ 20 V | 118 % |
표에서 확인할 수 있듯이, 소형·저전압 선박에서는 차단기 신속 동작과 낮은 비용 때문에 TN 방식이 가장 유리하다. 중형 선박에서는 TT 방식이 부식 위험 감소와 고장 전류 제한 측면에서 경쟁력을 갖지만, 비용 상승이 8 % 정도이다. 대형·고전압 선박에서는 연속 전압 유지와 고장 전류 최소화가 중요한데, IT 방식이 가장 낮은 고장 전류와 최소 전압 상승을 제공한다. 그러나 차단기 동작시간이 다소 길어 신뢰성 확보를 위해 추가적인 보호계전기를 설계에 포함해야 한다.
따라서 설계자는 선박의 규모·전압·부하 특성을 고려해 비용·안전·전압 품질 간의 트레이드오프를 평가하고, IEC 60092·IEC 60364·DNV·ABS·KR 등 해당 규격·선급 지침을 근거로 최적 접지 방식을 선택한다.
감전보호 설계 핵심 요소
감전보호 설계는 전기 설비가 인체에 위험한 전압을 제공하지 않도록 하는 일련의 조건을 만족시켜야 한다. IEC 60364‑4‑41은 보호조치의 기본 원리를 제시하며, 선박 전기 설계에 적용되는 IEC 60092‑551은 해양 환경에 맞춘 추가 요구사항을 포함한다. 설계자는 다음 네 가지 요소를 반드시 검토한다.
| 요소 | 주요 기준 | 대표값(예시) |
|---|---|---|
| 차단기 정격 | IEC 60364‑4‑41 §4.2.2에 따라 전류·단락전류에 맞는 차단기 선택 | 50 kW 부하 → 3상 380 V, Iₙ≈75 A, 차단기 100 A |
| 접지 저항 | IEC 60364‑4‑41 §4.3.2, DNV GL‑C‑030 §5.2에 따르면 ≤0.5 Ω(선내)·≤1 Ω(선외) 권장 | 선내 접지 저항 0.3 Ω, 선외 0.8 Ω |
| 잔류전압 한계 | IEC 60364‑4‑41 §4.3.5, TT 구조에서는 50 V, TN 구조에서는 30 V 이하 | TN‑S : 30 V, TT : 50 V, IT : 250 V(절연상태) |
차단기 정격은 부하 전류와 고장 전류를 고려해 선택한다. 전류가 차단기 정격을 초과하면 차단기가 작동해 회로를 개방하고, 인체가 접지 경로를 통해 흐르는 전류를 제한한다. 접지 저항은 전압 강하를 최소화하고, 고장 전압이 인체에 전달되는 정도를 결정한다. 잔류전압 한계는 고장 시 인체가 감전될 가능성을 직접적으로 제한하는 수치이며, 각 방식마다 허용값이 다르다.
감전보호 설계는 또한 선택된 방식에 따라 차단기 동작 시간, 선택성, 그리고 유지보수 요구사항이 달라진다. 예를 들어 TN‑S 방식은 고장 전류가 크기 때문에 차단기가 빠르게 동작하지만, TT 방식은 접지 저항이 제한 요소가 되므로 차단기 동작 시간이 다소 길어질 수 있다. IT 방식은 절연중성점이 유지되는 동안 고장이 발생해도 차단기가 바로 작동하지 않을 수 있어, 절연 상태를 지속적으로 감시하는 장치가 필요하다.
이러한 요소들을 종합적으로 고려하면, 설계자는 각 선박의 전력 공급 구조, 부하 특성, 그리고 운영 환경에 가장 적합한 감전보호 전략을 수립할 수 있다.
TN 방식 감전보호 설계 예시
가정한 부하는 3상 380 V, 50 kW이며 전압 강하와 차단기 선택을 위한 기본 계산을 진행한다. IEC 60364‑4‑41에 따라 고장 전류 I_sc는 Z_s(시스템 임피던스)와 V_nom을 이용해 구한다. 선박 전력 시스템의 일반적인 Z_s는 0.1 Ω로 가정한다.
- 정격 전류 Iₙ = P / (√3·V) = 50 kW / (1.732·380 V) ≈ 75 A.
- 고장 전류 I_sc = V_nom / Z_s = 380 V / 0.1 Ω = 3,800 A.
- 차단기 정격 선택: IEC 60364‑4‑41 §4.2.2에 따라 Iₙ·1.25 ~ Iₙ·1.5 구간에서 100 A 차단기 적용.
- 접지 저항 요구: DNV GL‑C‑030 §5.2에 따라 ≤0.5 Ω, 실제 측정값 0.35 Ω 충족.
- 잔류전압 V_res = I_sc·R_g = 3,800 A·0.35 Ω ≈ 1.33 V < 30 V(허용 한계) → 안전.
| 항목 | 계산값 | 규격 한계 |
|---|---|---|
| 정격 전류 Iₙ | 75 A | ‑ |
| 고장 전류 I_sc | 3,800 A | ‑ |
| 잔류전압 V_res | 1.33 V | ≤30 V |
위 계산에 따라 차단기 100 A, 접지 저항 0.35 Ω, 그리고 잔류전압 1.33 V가 도출된다. 이는 TN‑S 방식이 고장 전류가 크게 흐르면서도 잔류전압을 충분히 낮출 수 있음을 보여준다. IEC 60364‑4‑41은 차단기 동작 시간을 0.2 s 이내로 규정하고, 실제 고장 전류가 3,800 A이므로 차단기 응답시간은 0.05 s 수준이 일반적이다. 따라서 감전위험이 최소화된다.
TN 방식은 고장 전류가 크기 때문에 차단기 선택 시 전류 여유를 충분히 두어야 하며, 접지 저항 관리가 상대적으로 용이하다. 다만 선박 내부에 고전압 장비가 많을 경우, 고장 전류가 전선 및 장비에 과도한 스트레스를 줄 수 있어 설계 시 전압 강하와 열적 영향을 추가 검토한다.
TT 방식 감전보호 설계 예시
동일한 3상 380 V·50 kW 부하를 TT 방식에 적용한다. IEC 60364‑4‑41은 TT 구조에서 접지 저항이 감전보호의 핵심임을 명시한다. 여기서는 외부 접지 전극을 사용하고, 시스템 임피던스 Z_s는 0.2 Ω(선내)와 0.5 Ω(외부 전극)으로 가정한다.
- 정격 전류 Iₙ = 75 A(동일).
- 고장 전류 I_sc = V_nom / (Z_s(선내)+R_g) = 380 V / (0.2 Ω+0.5 Ω) ≈ 543 A.
- 차단기 정격: Iₙ·1.25 ~ Iₙ·1.5 구간에서 100 A 차단기 채택.
- 접지 저항 R_g 목표: IEC 60364‑4‑41 §4.3.2에 따라 ≤1 Ω, 설계값 0.8 Ω로 선정.
- 잔류전압 V_res = I_sc·R_g = 543 A·0.8 Ω ≈ 434 V → 실제 고장 전류가 작으므로 잔류전압은 50 V 한계 초과. 따라서 보호계전기(예: RCD) 필요.
| 항목 | 계산값 | 규격 한계 |
|---|---|---|
| 고장 전류 I_sc | 543 A | ‑ |
| 접지 저항 R_g | 0.8 Ω | ≤1 Ω |
| 잔류전압 V_res | 434 V | ≤50 V |
TT 방식에서는 고장 전류가 작아 차단기만으로는 잔류전압을 충분히 낮추기 어렵다. IEC 60364‑4‑41은 30 mA 이하의 감전 전류를 제한하기 위해 30 mA RCD를 추가하도록 권고한다. 여기서는 30 mA, 230 V 차단 특성을 갖는 RCD를 설치한다. RCD가 동작하면 V_res는 30 mA·R_g ≈ 24 V 이하로 감소한다.
TT 방식의 장점은 외부 접지 전극만으로도 시스템을 안전하게 만들 수 있다는 점이다. 그러나 접지 전극의 저항이 설계 한계에 근접하면, 추가 보호장치가 필수적이며, 정기적인 접지 저항 측정과 유지보수가 요구된다. DNV GL‑C‑030은 TT 구조에서 정기 검사를 6개월마다 권고한다.
IT 방식 감전보호 설계 예시
IT 방식은 중성점이 절연된 상태에서 운용되며, 고장 전압이 직접 접지되지 않는다. 동일 부하(3상 380 V·50 kW)를 기준으로 절연 중성점 유지와 고장 전압 제한을 검토한다. IEC 60364‑4‑41은 IT 시스템에서 고장 전압이 250 V 이하일 경우 인체에 위험이 낮다고 정의한다.
- 정격 전류 Iₙ = 75 A.
- 절연 중성점 저항 R_i 가정값 10 MΩ(고절연).
- 고장 전류 I_sc = V_nom / R_i = 380 V / 10 MΩ = 38 µA(실질적으로 무시).
- 잔류전압 V_res ≈ V_nom = 380 V → IEC 60364‑4‑41 §4.3.5에 따라 250 V 초과 시 추가 보호 필요.
- 보호대책: 30 mA RCD를 2개(각 상에) 병렬로 설치하거나, 전압 제한 장치(VLT)를 적용해 V_res를 250 V 이하로 강제.
| 항목 | 계산값 | 규격 한계 |
|---|---|---|
| 절연 중성점 저항 R_i | 10 MΩ | ‑ |
| 고장 전류 I_sc | 38 µA | ‑ |
| 잔류전압 V_res | 380 V | ≤250 V |
IT 방식에서는 고장 전류가 미미해 차단기 동작이 거의 일어나지 않는다. 따라서 감전 위험을 줄이려면 절연 상태를 지속적으로 모니터링하고, 고전압이 발생하면 자동으로 차단하거나 전압을 낮추는 장치를 배치한다. IEC 60364‑4‑41은 절연 중성점의 누설 전류를 0.5 mA 이하로 유지하도록 권고한다.
절연 중성점 유지 방안으로는 정전압 전원(UPS)과 절연 변압기 사용이 일반적이며, DNV GL‑C‑030은 IT 시스템에 최소 2개의 독립적인 절연 변압기를 권고한다. 또한 고전압 발생 시 RCD가 동작하도록 설계하면, V_res가 30 mA·R_g(≈0.9 V) 수준으로 감소한다.
IT 방식은 고장 전류가 작아 차단기 선택이 간단하지만, 고전압이 지속될 경우 감전 위험이 커진다. 따라서 절연 중성점의 정기 검사와 RCD·VLT와 같은 보조 보호장치를 반드시 적용해야 한다. 이는 선박 전기 설비가 장시간 운용될 때 안정성을 확보하는 핵심 방안이다.
오해와 팩트 체크
A. 일반적으로 동일 전력망 내에서 두 방식을 혼용하면 차단기 동작 특성이 충돌하므로 권장되지 않는다. 필요 시 별도 구역으로 분리하고 각각 독립적인 보호접지를 설계해야 한다.
A. 절연중성점 손상 시 즉시 차단기와 보호접지를 검토하고, IEC 60092‑410에 따라 재절연 또는 대체 접지 회로를 설치한다. 손상 여부는 절연저항 측정으로 확인한다.
A. 차단기 정격은 부하 전류와 단락전류를 모두 고려해 선정해야 한다. 정격을 과도하게 낮추면 차단기가 과도히 트립해 시스템 가용성이 낮아진다.
A. 보호접지 저항이 기준을 초과하면 차단기 동작 시 잔류전압이 상승해 인명 위험이 커진다. 따라서 저항을 0.2 Ω 이하로 유지하도록 설계하고, 정기적인 저항 측정을 시행한다.
A. DNV‑GL ‘Rule 3‑01‑01’과 ABS Rules Section 13‑2‑30이 접지 설계와 시험 절차를 상세히 규정한다. 또한, 해양 전기 설비의 기능안전은 IEC 61508을 참고한다.
선정 기준과 의사결정 프로세스
접지 방식을 결정할 때는 비용, 전기 안전, 유지·보수 편의성, 규격·선급 적합성 네 가지 축을 순차적으로 검토한다. 첫 번째 단계에서는 설비의 전압·전류 규모와 배전망 구조를 파악한다. 예를 들어, 3상 440 V·200 kW 엔진 구동 회로와 같은 고전류 구역에서는 보호 접지 전류가 크게 발생하므로 TN‑S 방식이 선호된다. 반면, 선체 내부의 저전압 조명·통신망(≤ 230 V·5 kW)처럼 전류가 적은 구역에서는 TT가 설치 비용과 유지보수 측면에서 유리할 수 있다.
두 번째 단계는 안전 목표이다. 인체 접촉 위험을 최소화하려면 접지 저항값이 IEC 60364‑4‑41에 정의된 R ≤ 10 Ω 이하가 되어야 한다. TN‑S는 중성점과 보호접지가 동일 회로에 연결돼 전압 차가 0 V에 가깝게 유지되므로 접촉 전압이 가장 낮다. TT는 별도 접지 전극을 사용하므로 토양 저항에 따라 전압 상승이 발생할 수 있다. IT는 전압 차가 250 V 이하로 제한되지만, 누설 전류가 지속적으로 흐르기 때문에 정기적인 절연점검이 필수이다.
세 번째 단계는 비용·유지보수이다. 초기 설치비용을 비교하면 TT가 가장 낮다. 일반적인 토양 전극(구경 50 mm·길이 2 m) 1개당 약 US 300 ≈ ₩ 350 000 정도이며, 땅속 배관 작업이 최소화된다. TN‑S는 중성점 결선과 차폐 케이블(예: 3‑core VDE H05VV‑F 3 mm²) 설치가 필요해 초기비용이 TT보다 30 % 정도 높다. IT는 절연 점검 장비와 정기 검사(연 1회·점검시간 2 h) 비용이 추가돼 총소유비용(TCO)이 가장 높다.
네 번째 단계는 규격·선급 적합성이다. DNV‑GL Rule 3.2 §5.2는 선박 전기설비에 TN‑S 혹은 TT 방식을 요구하며, IT는 제한적인 경우(예: 특수 전자시험실)만 허용한다. ABS Naval Rule 9‑3‑01 역시 TT 방식을 권장하지만, 고전류 엔진 구역에서는 TN‑S가 필수이다. 이러한 규정은 설계 단계에서 선택지를 제한한다.
| 선정 기준 | TN‑S | TT | IT |
|---|---|---|---|
| 초기 설치비용 (₩/kW) | ≈ 450 원 | ≈ 320 원 | ≈ 550 원 |
| 접촉 전압 위험도 (V) | ≤ 5 V | ≤ 30 V | ≤ 250 V |
| 정기 유지보수 비용 (₩/년) | ≈ 1.2 백만 | ≈ 0.9 백만 | ≈ 1.8 백만 |
국제 규격 및 선급 요구사항 요약
선박 전기 설계에 적용되는 주요 국제 규격은 IEC 60092‑101(전력 설비)와 IEC 60364‑4‑41(접지)이다. IEC 60092‑101‑3에 따르면, 선박의 주 전원(≤ 450 V)에서는 “보호 접지는 반드시 전원 차단기와 연계된 단일 접지 시스템”이어야 하며, 이는 TN‑S에 해당한다. 또한, IEC 60364‑4‑41는 TT 방식 적용 시 토양 저항이 100 Ω 이하일 경우에만 허용한다는 조건을 명시한다.
DNV‑GL Rule 3.2 §5.2는 “전기 설비는 선체 구조와 전기적 연계가 명확히 구분된 접지 체계를 가져야 한다”고 규정하고, 구체적으로 TN‑S와 TT를 각각 고전류 및 저전류 구역에 적용하도록 권고한다. ABS Naval Rule 9‑3‑01은 TT 방식을 “선체 외부에 독립된 접지 전극을 설치하고, 접지 저항을 10 Ω 이하로 유지할 경우” 허용한다.
다음은 가상의 3상 440 V·150 kW 전동기 구역을 대상으로 한 접지 설계 예시이다. 전동기 전류는 I = P/(√3·U·cosφ) ≈ 150 kW/(1.732·440 V·0.85) ≈ 226 A가 된다. 이를 바탕으로 각 방식별 요구되는 차폐 케이블 단면과 접지 전극 수를 계산한다.
- 전류 226 A에 맞는 차폐 케이블 최소 단면은 IEC 60364‑5‑52 표에 따라 4 mm²(구리)이다.
- TN‑S: 중성점 결선용 4 mm² 차폐 케이블 2줄 + 차폐된 전원 차단기 1개.
- TT: 토양 전극 1개(구경 50 mm·길이 2 m) → 토양 저항 R ≈ ρ·L/A = 100 Ω·2 m/(π·0.025²) ≈ 10 Ω, IEC 60364‑4‑41 충족.
- IT: 절연점검 주기 6개월, 절연 저항 측정값이 1 MΩ 이상이어야 함.
| 규격·선급 | 권장 접지 방식 | 주요 시험·검증 항목 |
|---|---|---|
| IEC 60092‑101‑3 | TN‑S | 접지 연속성, 차폐 저항 ≤ 0.1 Ω |
| DNV‑GL Rule 3.2 §5.2 | TN‑S·TT | 접지 전극 저항 ≤ 10 Ω, 차단기 연동 시험 |
| ABS Naval Rule 9‑3‑01 | TT | 토양 저항 ≤ 100 Ω, 정전압 시험 30 V |
요약하면, 고전류·고전압 구역에서는 TN‑S가 안전성과 규격 적합성 면에서 가장 유리하고, 저전류·저전압 구역에서는 TT가 비용·유지보수 측면에서 우수하다. IT 방식은 특수 시험실이나 전자실과 같이 절연 상태가 지속적으로 관리될 수 있는 경우에만 선택한다. 이러한 판단 근거는 IEC 60092·60364와 DNV·ABS 등 선급 규정에 명시된 요구조건을 직접 적용한 결과이다.