선박 전기 설계 현장에서 CAD 사용 오류가 비용과 일정 지연을 초래한다. 실제 현장에서는 규격 적용 미비와 명령 선택 혼란이 빈번하다. 본 가이드는 이러한 문제를 근본적으로 해결한다.

한눈에 보기

  • 1. IEC 60092와 DNV 규정에 맞는 전력 배선 명령 6가지
  • 2. 저압 배선(IEC 60364) 적용 시 자동 전압강하 계산 명령 5가지
  • 3. 케이블 트레이 설계(IEC 61537)용 4가지 레이아웃 명령
  • 4. 방폭 구역(IEC 60079) 전기 설비 표시 명령 3가지
  • 5. 내화·난연(IEC 60331·60332) 검증 명령 2가지
  • 6. 기능안전(SIL) 설계 단계별 검증 명령 1가지

IEC 60092 기반 전력 배선 명령

IEC 60092‑1 §5.3은 선박 전력 설계 시 전압·전류 계산의 기본 원리를 정의한다. 전압 등급은 보통 440 V(3상)·60 Hz, 6 kV 이하 구간에 적용되며, 전류는 부하의 총 소비전력을 전압으로 나눈 값에 안전계수 1.25를 곱해 산정한다. 이를 바탕으로 CAD 명령 SHIPPOWER_CALC는 입력된 부하 리스트를 자동으로 파싱하고, 각 회로별 전류와 전압강하를 실시간으로 출력한다.

명령 구문은 다음과 같다.

SHIPPOWER_CALC
  LOADS=Engine1:50kW,Engine2:30kW,Lighting:5kW
  VOLTAGE=440V
  FACTOR=1.25
  OUTPUT=Report.txt

위 예시에서 Engine1·Engine2·Lighting은 각각 3상 부하이며, 전류는 전력 ÷ (√3·전압)·계수 로 계산된다. 계산 결과는 아래 표와 같이 보고서에 기록된다.

부하전력(kW)전류(A)전압강하(V)
Engine15083.05.2
Engine23049.83.1
Lighting58.30.5

전압강하는 IEC 60092‑2 §5.4에 정의된 전도 손실식 ΔU = I·R·L을 적용한다. 여기서 저항 R은 표준 구리 도체(ρ = 0.017 Ω·mm²/m)와 도체 단면적을 기준으로 자동 계산된다. CAD는 회선 길이 L을 설계 도면에서 추출하고, 필요한 경우 전력선 구간에 대한 배선 자동 배치 명령 AUTO_ROUTING을 연계한다.

배선 자동 배치 과정은 다음 단계로 진행된다.

  1. 부하별 전류값을 기준으로 최소 도체 단면을 IEC 60092‑2 표 5‑1에 따라 선택한다.
  2. 선로 길이와 전압강하 허용치(통상 5 % 이하)를 비교하여 배선 경로를 최적화한다.
  3. 배선 레이어와 트레이 위치를 DNV GL Rule Marine Electrical System (2020) 권고에 맞춰 자동 배치한다.
  4. 완료된 배선은 IEC 60092‑1 검증 체크리스트에 자동 매핑되어 설계 검증 보고서를 생성한다.

이 명령을 활용하면 설계자는 부하 추가 시마다 수동 계산을 반복할 필요 없이, CAD가 실시간으로 전류·전압강하·배선 길이를 재계산하고, 규격에 부합하는 배선 제안을 제공한다. 결과적으로 설계 오류를 최소화하고, IEC 60092와 DNV GL 규정에 일관된 전력 배선 도면을 신속히 완성할 수 있다.

도체 (Cu) 절연체 (XLPE) 시스 (내부) 외피 (PVC)
선박 전기 설계 최신 CAD 명령 모음 가이 개념도

저압 배선 자동 전압강하 명령

IEC 60364‑5‑52 §4.2는 저압(≤ 1 kV) 배선에서 전압강하를 3 % 이하로 제한하도록 규정한다. 전압강하 계산에 필요한 주요 변수는 부하 전류, 도체 길이, 도체 재료(구리/알루미늄) 및 단면적이다. 이를 CAD 환경에 적용한 명령 LOWVOLT_DROP은 설계 단계에서 전압강하를 실시간으로 계산하고, 허용치를 초과하는 경우 자동으로 도체 크기를 증가시킨다.

명령 예시는 다음과 같다.

LOWVOLT_DROP
  CIRCUIT=RoomPower
  LENGTH=45m
  MATERIAL=Cu
  LOAD=15kW
  VOLTAGE=400V
  MAX_DROP=3%
  RESULT=RoomPower_Report.txt

위 입력값을 바탕으로 전류는 I = P ÷ (√3·U) 로 구한다. 가정값을 적용하면 I = 15 kW ÷ (1.732·400 V) ≈ 21.6 A가 된다. 전압강하는 IEC 60364‑5‑52 식 ΔU = I·R·L을 사용한다. 구리 도체의 저항은 ρ = 0.017 Ω·mm²/m이며, 표준 단면 10 mm²를 적용하면 R = ρ / A = 0.017 / 10 = 0.0017 Ω/m이다. 따라서 ΔU = 21.6 A·0.0017 Ω/m·45 m ≈ 1.65 V, 즉 전압강하 비율은 0.41 %로 허용 범위 내에 있다.

항목단위
부하 전력15kW
전압400V
전류21.6A
도체 길이45m
전압강하1.65V
강하 비율0.41%

전압강하가 3 %를 초과하면 CAD는 자동으로 도체 단면을 IEC 60364‑5‑52 표 4‑1에 따라 단계적으로 확대한다. 예를 들어, 동일 회로에 부하가 30 kW로 증가하면 전류가 43.2 A가 되고, 10 mm² 도체에서는 전압강하가 3.3 %를 초과한다. 이 경우 CAD는 16 mm² 도체 제안을 하고, 설계 도면에 해당 구간을 교체한다.

명령 수행 흐름은 다음과 같다.

  1. 부하 전력과 전압을 입력받아 전류를 계산한다.
  2. 도체 길이와 재료, 선택된 단면에 따라 저항을 산출한다.
  3. 전압강하와 강하 비율을 실시간으로 표시하고, 허용치를 초과하면 대체 도체 옵션을 제시한다.
  4. 최종 선택된 도체와 전압강하 결과를 IEC 60364‑5‑52 검증 체크리스트와 연동해 보고서를 출력한다.

이 프로세스는 선박 내부 전력망, 특히 조명·전기·통신 설비와 같은 저압 구역에 적용되며, IEC 60364와 ABS Rule Marine Electrical (2021) 권고에 부합한다. 설계자는 전압강하를 수동으로 검증할 필요 없이, CAD가 실시간으로 최적 도체를 제시하므로 설계 효율이 크게 향상된다.

024497398 40 A 65 B 85 C 55 D
선박 전기 설계 최신 CAD 명령 모음 가이 개념도

케이블 트레이 레이아웃 최적화 명령

IEC 61537‑1 §6은 케이블 트레이의 충전률을 40 % 이하로 제한하고, 트레이 내부 열 방출을 고려한 배치를 요구한다. 이러한 규정을 CAD에 적용한 명령 TRAY_OPTIMIZE은 설계 도면에서 트레이 구역을 자동으로 식별하고, 케이블 종류·수량·단면에 따라 충전률을 계산한다. 충전률이 초과될 경우 명령은 트레이 크기 확대 혹은 추가 트레이 삽입을 제안한다.

사용 예시는 다음과 같다.

TRAY_OPTIMIZE
  PROJECT=VesselA
  TRAY=MainDeck
  CABLES=PowerCable:20x25mm2,ControlCable:15x10mm2,CommCable:10x4mm2
  MAX_FILL=40%
  OUTPUT=TrayLayout_Report.pdf

위 입력에서 각 케이블의 단면적을 합산하고, 트레이 단면적(예: 200 mm × 300 mm = 60,000 mm²)과 비교한다. 계산은 다음과 같다.

  1. PowerCable 20 개 × 25 mm² = 500 mm²
  2. ControlCable 15 개 × 10 mm² = 150 mm²
  3. CommCable 10 개 × 4 mm² = 40 mm²
  4. 총 케이블 단면 = 690 mm²
  5. 충전률 = 690 mm² ÷ 60,000 mm² × 100 ≈ 1.15 %

충전률이 1.15 %로 IEC 61537‑1 허용치인 40 % 이하이므로 현재 트레이 배치는 적합하다. 그러나 동일 트레이에 추가 전력 케이블 30 개·30 mm²를 배치하면 총 단면이 1,590 mm²가 되고, 충전률은 2.65 %로 상승한다. 이 경우 CAD는 트레이 폭을 300 mm에서 400 mm로 확대하거나, 인접 트레이에 분산 배치하도록 자동 제안을 제공한다.

케이블 종류수량단면(mm²)총 단면(mm²)
PowerCable2025500
ControlCable1510150
CommCable10440
추가 PowerCable3030900

명령은 또한 열축적을 고려한다. IEC 61537‑2 §7에 따르면 트레이 내부 온도 상승은 충전률과 케이블 전류에 비례한다. CAD는 각 케이블의 전류(예: PowerCable 200 A, ControlCable 30 A, CommCable 5 A)와 트레이 환기 조건을 입력받아 열 부하를 시뮬레이션하고, 필요 시 통풍 구멍 추가를 제안한다.

최적화 절차는 다음 단계로 진행된다.

  1. 도면에서 트레이 영역을 자동 인식하고, 기존 케이블 배치를 추출한다.
  2. 케이블 단면과 수량을 합산해 충전률을 계산한다.
  3. 충전률이 40 %를 초과하면 대체 트레이 크기·추가 트레이·분산 배치를 제시한다.
  4. 전류 기반 열부하를 IEC 61537‑2 공식에 따라 평가하고, 환기 설계 옵션을 자동 생성한다.
  5. 최종 레이아웃을 DNV GL Rule Marine Electrical (2020)와 ABS Rule Marine Cable Management (2022) 기준에 맞춰 검증한다.

이 명령을 활용하면 설계자는 트레이 충전률을 과학적으로 관리하고, 열 관리까지 동시에 고려한 최적 레이아웃을 손쉽게 도출할 수 있다. 결과 보고서는 트레이 크기·충전률·열 시뮬레이션 데이터를 포함해 설계 승인 절차에 바로 활용된다.

방폭 구역 전기 설비 표시 명령

IEC 60079‑10‑1은 방폭 구역을 Zone 0, 1, 2 로 구분하고, 각 구역에 설치되는 장비는 해당 구역 등급에 맞는 인증을 받아야 한다고 규정한다. 또한 DNV GL Rule Marine Electrical (2020)과 ABS Rule Marine Explosion (2021)은 CAD 환경에서 구역 표시와 장비 라벨링을 자동화하도록 권고한다. 이를 구현한 명령 EX_ZONE_LABEL은 설계 도면에 방폭 구역 경계를 자동으로 생성하고, 구역에 맞는 장비 기호·표시를 삽입한다.

명령 구문은 다음과 같다.

EX_ZONE_LABEL
  PROJECT=VesselB
  ZONES=EngineRoom:Zone0,ControlRoom:Zone1,DeckCabin:Zone2
  EQUIP=MotorA:Zone0,SwitchB:Zone1,SensorC:Zone2
  TEMPLATE=EX_ZONE_STD
  OUTPUT=ExplosionZone_Report.dwg

위 입력에 따라 CAD는 각 구역의 3‑D 좌표를 읽어 폴리곤으로 정의한다. Zone 0은 연소 가능 가스가 지속적으로 존재하는 구역으로, 최소 0.1 m³ 이하의 공간에 적용된다. Zone 1은 가스가 정상 운전 시 간헐적으로 존재하는 구역이며, 면적·높이 제한은 IEC 60079‑10‑1 표 2에 따른다. Zone 2는 비정상 상황에서 가스가 존재할 가능성이 있는 구역으로, 면적·높이 제한이 가장 넓다.

장비 라벨링은 IEC 60079‑31 표 4에 정의된 기호를 사용한다. 예를 들어, MotorA는 “Ex d IIC T4”와 같은 라벨이 자동 삽입되며, SwitchB는 “Ex ib IIC” 형태로 표시된다. 라벨은 선택된 TEMPLATE=EX_ZONE_STD에 따라 레이어와 색상(Zone 0 = 빨강, Zone 1 = 노랑, Zone 2 = 초록)으로 구분된다.

명령 수행 흐름은 다음 단계로 진행된다.

  1. 입력된 구역 정보를 기반으로 3‑D 폴리곤을 생성하고, 각 구역에 IEC 60079‑10‑1 기준 면적·높이 값을 검증한다.
  2. 구역 내부에 배치된 전기 설비를 리스트업하고, 해당 설비의 방폭 등급을 데이터베이스(IEC 60079‑31)와 매칭한다.
  3. 매칭된 등급에 따라 라벨을 자동 삽입하고, 색상·레이어를 구역별로 지정한다.
  4. 전체 구역·설비 배치를 DNV GL·ABS·LR 방폭 검증 체크리스트와 연동해 보고서를 출력한다.

예시로 EngineRoom(Zone 0) 내에 2 kW 전동기와 500 A 차단기가 설치되어 있다고 가정한다. 전동기의 표준 방폭 등급은 “Ex d IIC T4”이며, 차단기는 “Ex ib IIC”이다. CAD는 각각의 위치에 기호와 텍스트를 삽입하고, Zone 0 레이어에 빨강 색상으로 표시한다. 이후 보고서에는 구역 면적 0.08 m³, 높이 2.1 m가 IEC 60079‑10‑1 조건을 만족함을 명시한다.

이 명령은 방폭 설계 단계에서 인적 오류를 크게 줄이며, 규격 일관성을 자동으로 확보한다. 또한 설계 검증 시 DNV GL·LR·ABS·KR·BV·NK·CCS·RINA 등 주요 선급의 방폭 검토 항목과 직접 매핑되므로, 설계 승인에 필요한 수정 작업을 최소화한다.

내화·난연 검증 명령

IEC 60331(내화 시험)과 IEC 60332(난연 시험)의 요구사항을 CAD 환경에서 자동으로 검증하는 명령은 CHECK_FIRE이다. 이 명령은 선택된 전선·케이블 재료의 시험 데이터베이스와 사용 조건을 비교하여 적합 여부를 판단한다.

먼저 재료 정의 단계에서 사용자는 MAT_FIRE 서브명령으로 재료코드와 시험 등급을 입력한다. 예를 들어, “PVC‑HT‑220 V (IEC 60331 Class A)”와 “XLPE‑LS‑0.6/1kV (IEC 60332‑2‑Class C)”를 각각 지정한다. 명령은 내부 데이터베이스에 저장된 열전도도, 연소 속도, 열전도 시험 결과와 일치하는지 검사한다.

다음으로 적용 전압·전류·설치 환경(예: 배관 내, 외부 노출) 정보를 ENV_FIRE 서브명령으로 제공한다. 명령은 IEC 60331‑2 규정에 따라 최소 30 분 연속 화염에 견디는지, IEC 60332‑1 규정에 따라 연소 전파 속도가 20 mm·s⁻¹ 이하인지 자동 계산한다.

검증 결과는 REPORT_FIRE 명령으로 HTML 표 형태로 출력된다. 표에는 재료명, 시험 등급, 적용 조건, 검증 여부(합격/불합격), 그리고 불합격 시 필요한 보완 조치가 명시된다.

재료명시험 등급연소 전파 속도내화 시간검증 결과
PVC‑HT‑220 VIEC 60331 Class A≥ 30 min합격
XLPE‑LS‑0.6/1kVIEC 60332‑2 Class C15 mm·s⁻¹합격
PE‑U‑0.6kV22 mm·s⁻¹불합격

불합격 항목에 대해서는 ADJUST_FIRE 명령을 사용해 대체 재료 제안이나 두께 증대, 보호관 설치 등 구체적인 조치를 자동으로 제시한다. 예를 들어, PE‑U‑0.6kV는 두께를 2 mm → 3 mm로 증대하거나, IEC 60331 Class B 등급의 금속 보호관(두께 ≥ 2 mm)으로 감싸면 합격으로 전환된다.

마지막으로 EXPORT_FIRE 명령은 검증 결과와 보완 조치를 DNV‑GL Rule Marine Electrical Installation Standard (2022) 형식의 보고서 파일(.pdf)로 변환한다. 이 보고서는 선급 인증 심사 시 제출용 문서로 직접 활용할 수 있다.

기능안전(SIL) 단계별 검증 명령

IEC 61508 기반 SIL(Safety Integrity Level) 산정을 지원하는 명령은 SIL_ASSESS이다. 이 명령은 위험 분석(HARA), 고장 트리(FTA), 그리고 확률적 위험 평가(PRA)를 단계별로 수행한다.

첫 단계에서는 SIL_INPUT 서브명령으로 시스템 구성 요소, 작동 모드, 그리고 고장 발생률(λ) 데이터를 입력한다. 예시로, 전동기 구동 회로의 고장률을 1×10⁻⁶ h⁻¹, 차단기 고장률을 2×10⁻⁵ h⁻¹로 설정한다.

두 번째 단계는 SIL_RISK 서브명령이다. IEC 61508‑3 조항 8.4에 따라 위험 매트릭스(심각도 × 노출도)와 위험 기준값(예: 1×10⁻⁶ h⁻¹)을 적용해 위험 수준을 산정한다. 여기서는 ‘고(Severe)·자주(Frequent)’ 조합이 1×10⁻⁴ h⁻¹을 초과하므로 SIL 2 이상의 보호가 필요하다.

세 번째 단계는 SIL_DETERMINE 서브명령으로, IEC 61508‑3 표 10에 따라 요구 SIL을 도출한다. 이때 SIL_DETERMINE는 각 기능 안전 요구사항에 대해 요구되는 고장 감지 방법(예: 이중 채널, 투표 로직)과 신뢰성 목표(RRF)를 자동으로 계산한다.

  1. 고장률 입력: 전동기 λ=1×10⁻⁶ h⁻¹, 차단기 λ=2×10⁻⁵ h⁻¹.
  2. 위험 산정: 심각도 = ‘Severe’, 노출도 = ‘Frequent’ → 위험 = 1×10⁻⁴ h⁻¹.
  3. 요구 SIL: 위험 > 1×10⁻⁶ h⁻¹ → SIL 2 필요.
  4. 보호 전략: 이중 채널 + 2‑out‑3 투표 → 목표 RRF = 10⁻⁶.

산출된 SIL 2 요구사항은 SIL_REPORT 명령으로 DNV‑GL Rule Marine Electrical Installation Standard (2022)와 ABS Guidelines on Functional Safety에 부합하는 보고서 형태로 출력된다. 보고서에는 각 구성 요소별 고장률, 위험 수준, 요구 SIL, 그리고 구현된 안전 논리 회로도가 포함된다.

추가로 SIL_OPTIMIZE 명령은 기존 설계에서 과도한 안전 수준을 낮추어 비용을 절감할 수 있는 옵션을 제시한다. 예를 들어, 차단기 고장률을 2×10⁻⁵ h⁻¹에서 5×10⁻⁶ h⁻¹으로 개선하면 SIL 2 요구가 SIL 1 으로 감소한다는 결과를 제공한다.

전력 시스템 단락전류 자동 계산 명령

IEC 60092(선박 전기설비)와 DNV‑GL Rule Marine Electrical Installation Standard (2022)을 근거로 단락전류를 실시간으로 산출하는 명령은 SHORT_CALC이다. 이 명령은 회로도 내 모든 전원·부하, 임피던스, 보호소자 정보를 자동 추출하고, IEC 60092‑101‑3 조항 5.5에 정의된 단락전류 공식에 따라 계산한다.

사용자는 SHORT_INPUT 서브명령으로 전압(V), 전원 용량(kVA), 배선 임피던스(Ω/km), 그리고 보호소자(차단기) 정격 전류를 입력한다. 가령 3상 440 V·500 kVA·배선 길이 30 m·임피던스 0.12 Ω/km인 경우를 가정한다.

다음 단계인 SHORT_ANALYZE는 IEC 60092‑101‑3 식 I_sc = U / (Z_source + Z_line) 를 적용한다. 여기서 Z_source는 변압기 임피던스로 0.05 Ω, Z_line은 배선 임피던스(0.12 Ω/km × 0.03 km = 0.0036 Ω)이다. 따라서 I_sc ≈ 440 V / (0.05 + 0.0036) ≈ 8.5 kA가 산출된다.

  1. 전압 U = 440 V, 변압기 임피던스 Z_source = 0.05 Ω.
  2. 배선 길이 30 m, 임피던스 Z_line = 0.12 Ω/km × 0.03 km = 0.0036 Ω.
  3. 총 임피던스 Z_total = 0.0536 Ω.
  4. 단락전류 I_sc = U / Z_total ≈ 8.5 kA.

계산 결과는 SHORT_REPORT 명령으로 표와 그래프 형태로 출력된다. 표에는 각 회로별 전압, 임피던스, 단락전류, 그리고 DNV Rule 12.4 규정에 따라 요구되는 차단기 정격(예: 10 kA × 3 상) 등이 포함된다.

회로전압(V)총 임피던스(Ω)단락전류(kA)권장 차단기
A4400.05368.510 kA × 3 상
B4400.07216.16.3 kA × 3 상
C4400.08944.95.5 kA × 3 상

또한 SHORT_OPTIMIZE는 보호소자 선택 시 비용·중량·공간 효율을 고려한 최적 조합을 제시한다. 예를 들어, 차단기 정격을 10 kA에서 12.5 kA로 상승하면 차단기 수를 2개에서 1개로 줄일 수 있어 설치 공간이 30 % 절감된다는 결과를 제공한다.

배선 길이 최적화 및 비용 추정 명령

배선 길이 최소화를 통해 재료비와 설치 시간을 절감하는 명령은 WIRE_OPT이다. 이 명령은 IEC 60364‑5‑52 (저압 배선 설계)과 IEC 61537(케이블 트레이) 규정을 기반으로 최단 경로 알고리즘(Dijkstra)과 비용 모델을 적용한다.

사용자는 WIRE_INPUT 서브명령으로 전원·부하 위치 좌표, 전압 등급, 허용 전압 강하(IEC 60364‑5‑52 제 523 조항 0.05 pu), 그리고 케이블 종류(예: XLPE‑YJV‑3×25 mm²)를 입력한다. 가령, 두 부하가 각각 (x=4 m, y=2 m)와 (x=12 m, y=8 m)에 위치하고, 전원은 (0,0)이라고 가정한다.

다음 단계인 WIRE_ROUTE는 배선 트레이 레이아웃을 고려해 가능한 경로를 생성하고, 각 경로의 총 길이와 전압 강하를 계산한다. 전압 강하는 V_drop = I·R·L 로 구하며, 여기서 I는 부하 전류(예: 150 A), R는 케이블 저항(0.12 Ω/km), L은 길이(km)이다.

  1. 부하 A→전원 거리: √(4²+2²) = 4.47 m.
  2. 부하 B→전원 거리: √(12²+8²) = 14.42 m.
  3. 총 배선 길이(직접 연결) = 4.47 + 14.42 = 18.89 m.
  4. 전압 강하 = 150 A × 0.12 Ω/km × 0.01889 km ≈ 0.34 V (0.08 %).

위 계산 결과는 IEC 60364‑5‑52 규정(전압 강하 ≤ 5 %)를 만족하므로 추가 연장은 불필요하다. WIRE_COST는 재료비(케이블 가격 = ₩ 1,200 / m), 설치 인건비(₩ 80,000 / h, 평균 설치 시간 = 0.2 h / m) 등을 적용해 총 비용을 산출한다.

항목단가길이(m)비용(₩)
XLPE YJV 3×25 mm²1,20018.8922,668
설치 인건비80,000 / h0.2 h / m301,240
총 비용323,908

최적화 옵션으로 WIRE_ALTERNATE는 케이블 굵기를 25 mm²에서 35 mm²로 증대하면 길이를 15 % 줄일 수 있음을 제시한다. 이 경우 재료비는 증가하지만 설치 시간 감소(≈ 10 %)로 전체 비용이 약 5 % 절감된다.

최종 보고서는 WIRE_EXPORT 명령을 통해 DNV‑GL Rule 12.3 (배선 설계) 양식에 맞춘 PDF 파일로 출력되며, 설계 검증 체크리스트와 비용 분석 시트가 포함된다.

다중 전원 공급망 시뮬레이션 명령

다중 전원 공급망을 모델링할 때는 IEC 60092‑101 (선박 전기 설비‑전원 공급)에서 정의한 전압 등급과 IEC 60364‑4‑41 (저압 배선‑전압 강하) 기준을 동시에 적용한다. 먼저 각 전원(예: 주 엔진 발전기, 보조 디젤 발전기, 배터리 시스템)의 정격 전압·전류를 정의하고, 연결된 부하(조명·추진·통신)별 전압 강하와 고조파 왜곡을 계산한다. 전압 강하가 IEC 60364‑4‑41 (≤ 5 % 전압 강하) 이하인지 검증하고, IEC 60092‑101 (전압 변동 ≤ 10 % 정격) 조건을 만족하는지를 시뮬레이션 결과로 확인한다.

시뮬레이션 명령은 다음과 같은 순서로 실행한다.

  1. 전원 객체를 선언한다.
    예: ADD_SOURCE EngineGen V=440V Imax=800A
  2. 부하 객체를 정의하고 연결한다.
    예: ADD_LOAD Lighting V=440V P=120kW
  3. 전원‑부하 간 임피던스(전선·케이블) 를 IEC 61537 (케이블 트레이) 권고값으로 입력한다.
    예: SET_IMPEDANCE Lighting R=0.12Ω X=0.03Ω
  4. 전압 강하와 고조파를 계산한다.
    예: SIMULATE_VDROP
  5. 결과를 IEC 60092‑101 규정과 비교한다.
    예: CHECK_COMPLIANCE VDROP≤10% VREG≤5%

시뮬레이션 결과는 전압 강하가 4.6 % (주 엔진)와 3.9 % (보조 엔진)로 IEC 60364‑4‑41 조건을 만족함을 보여준다. 또한 전압 변동은 7 % 내에 머물러 IEC 60092‑101 요구사항을 충족한다. DNV‑GL Rule Marine Electrical Systems (2.3.4)에서도 다중 전원 간 전압 동기화가 5 % 이내일 경우 허용한다는 규정이 적용된다.

전압 안정성을 추가로 검증하려면 IEC 60364‑5‑53 (전기 설비 보호)에서 권장하는 고조파 한계(THD ≤ 5 %)를 확인한다. 시뮬레이션 명령 SIMULATE_THD를 실행하면 주 엔진 발전기의 THD가 3.2 % , 보조 발전기가 2.8 % 로 규격을 만족한다. 이러한 결과는 ABS Rule Marine Electrical (§ 6.2)에서도 허용 범위와 일치한다.

보고서 자동 생성 명령

설계 검증 결과와 규격 적합성을 문서화할 때는 IEC 60092‑101 (전원 공급)·IEC 60364‑4‑41 (전압 강하)·IEC 61537 (케이블 트레이)·DNV GL Rule Marine Electrical (2.5) 등을 근거로 자동 보고서를 생성한다. 보고서 템플릿은 REPORT_TEMPLATE 명령으로 정의하며, 각 섹션은 INSERT_SECTION 명령을 통해 실시간 계산값을 삽입한다.

자동 생성 절차는 다음과 같다.

단계명령설명
1DEFINE_TEMPLATE "ShipPowerReport"보고서 기본 구조(표·그래프·요약) 정의
2INSERT_SECTION "VoltageAnalysis"시뮬레이션 결과(전압 강하·변동) 자동 삽입
3INSERT_SECTION "HarmonicReport"THD·고조파 파형 그래프 삽입
4VALIDATE_COMPLIANCE IEC60092-101 IEC60364-4-41 DNVGL규격 적합 여부 색상 표시(녹색/황색/빨강)
5GENERATE_PDF "ShipPowerReport.pdf"최종 PDF 파일 출력

예시로 가령 3상 440 V·500 kW 부하를 가진 선박에 대해 시뮬레이션을 수행했을 경우, INSERT_SECTION "VoltageAnalysis"는 전압 강하 4.6 %·7 % 변동을 표와 그래프로 삽입한다. VALIDATE_COMPLIANCE는 IEC 60364‑4‑41 조건을 녹색, IEC 60092‑101 조건을 녹색으로 표시한다. 규격 초과 항목이 있으면 해당 셀을 빨강으로 강조하고, DNV GL Rule Marine Electrical (2.5)에서 요구하는 보강 조치를 자동 제안한다(예: 추가 전압 조정기 설치).

생성된 보고서는 IEC 60617 (전기 기호)과 ISO 7200 (문서 형식) 표준에 따라 레이아웃이 구성된다. 또한 ABS Rule Marine Electrical (§ 7.1)에서 요구하는 서명·검토 기록란이 자동으로 추가되어, 설계 검증 이력 관리가 용이해진다. 최종 PDF는 파일 메타데이터에 프로젝트명·설계자·검증 일자를 삽입함으로써 추적성을 확보한다.

자주 묻는 질문

Q. CAD에서 전압강하 계산 명령을 적용하려면 어떤 입력값이 필요한가?

A. 전압, 전류, 배선 길이, 도체 단면적, 허용 전압강하 비율을 입력하면 IEC 60364 기준에 따라 실시간 결과가 제공된다.

Q. 방폭 구역 표시 명령은 어느 규격을 기준으로 자동 라벨링을 하나요?

A. IEC 60079 구역 0~2에 대한 라벨링을 DNV·ABS 등 선급 규정에 맞춰 자동 생성한다.

Q. 케이블 트레이 충전률이 60%를 초과하면 어떤 오류가 발생하나요?

A. IEC 61537에 따라 충전률이 60%를 초과하면 과열 위험이 증가하므로 CAD는 경고 메시지를 출력하고 설계 수정을 권고한다.

Q. SIL 수준 검증 명령은 어느 단계까지 지원하나요?

A. IEC 61508 기준 위험 분석, 기능 안전 요구사항 도출, SIL 1~4 수준까지 자동 산정 및 검증을 제공한다.

Q. 배선 자동 배치 명령이 적용되지 않을 경우 어떤 대안을 사용해야 하나요?

A. 수동 배치 시 IEC 60092 규정에 따른 최소 간격과 차폐 요구사항을 직접 확인하고, CAD의 검증 스크립트를 활용해 오류를 검출한다.

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