수배전반, 분전반, 변압기 및 전력변환 장치에서 대전류를 안정적으로 전송하려면 용도에 맞는 구리 버스바 단면 형상과 허용전류 선정이 필수적입니다.
구리 버스바(Copper Busbar)는 모서리 형상과 단면 구조에 따라 라운드(R), 스퀘어(S), 이형(Custom Profile) 버스바로 구분되며, 전압 등급과 설치 공간 및 접속 방식에 맞춰 최적의 규격을 선택해야 발열과 전기적 손실을 최소화할 수 있습니다.
- 라운드(R) 버스바: 모서리가 둥글게 가공되어 고전압 설비의 부분방전 및 코로나 방전을 억제하는 데 유리합니다.
- 스퀘어(S) 버스바: 직사각형 각형 단면으로 볼트 체결 접촉 면적이 넓어 저압 대전류 분전반에 적합합니다.
- 이형(Custom Profile) 버스바: 복잡한 단면 구조로 전력밀도가 높은 소형화 배전반 및 철도 및 전력변환용 IGBT 베이스 플레이트 연계부에 주로 사용됩니다.
구리 버스바 단면 형상별 특징과 선택 기준
구리 버스바는 전기전도도가 우수한 무산소동(OFC)이나 터프피치동(ETP, Cu 99.9% 이상)으로 제작됩니다. 단면의 모서리 가공 형태에 따라 전기장 분포와 볼트 접속부의 면압이 달라집니다.
고전압이 인가되는 수배전반 모선에서는 모서리의 날카로운 각을 제거한 라운드 버스바가 전계 집중을 완화하여 절연 파괴 위험을 줄여줍니다. 반면 저전압 분전반에서 다수의 분기 도체를 겹쳐 볼팅할 때는 평탄도가 확보되는 스퀘어 버스바가 접촉 저항을 줄이는 데 유리합니다.
| 구분 | 단면 모서리 형태 | 주요 적용 분야 | 주요 장점 |
|---|---|---|---|
| 라운드(R) 버스바 | Full Round 또는 코너 R 가공 | 특고압/고압 수배전반, GIS, 변압기 인입선 | 전계 집중 완화, 코로나 방전 억제 |
| 스퀘어(S) 버스바 | 직각 모서리 (Corner Chamfer 미세 적용) | 저압 분전반, MCC 패널, 일반 부스덕트 | 볼트 체결 접촉 면적 극대화, 가공 용이 |
| 이형 버스바 | 단차형, T형, L형, 중공형 맞춤 단면 | 인버터·컨버터 모듈, 대용량 정류기 | 협소 공간 내 고전류 밀도 배선, 조립 공정 단축 |
배전반 설계 시 버스바 규격은 어떻게 결정하나요?
버스바의 단면적(폭 × 두께, ㎟)은 계통의 상시 정격전류와 단락 시 허용전류, 그리고 온도 상승 한도를 기준으로 산정합니다.
일반적인 자연 냉각 환경(주위 온도 40℃ 기준, 도체 온도 상승 30~35℃ 이하 제한)에서 구리 버스바는 대략 1.5 ~ 2.0 A/㎟의 전류 밀도를 기준으로 설계합니다. 전류가 증가하거나 복수 조(Multi-bar)를 병렬 배치할 때는 방열 조건에 따라 전류 밀도 저감 계수를 적용해야 합니다.
대용량 케이블을 분전반 버스바에 결선할 때는 스터드 직경과 홀 규격에 맞는 단자대를 매칭해야 하며, 상세한 결선 스펙은 대형 케이블 1홀·2홀 동관단자 치수 기준을 함께 참고할 수 있습니다.
구리 버스바 가공 형태 및 부품 조합 가이드
구리 버스바는 설계 도면에 맞춰 절단, 벤딩(곡각), 타공(Punching), 탭핑 및 표면 도금 가공을 거쳐 완성됩니다.
평면 방향(Flatwise) 벤딩은 버스바 두께의 1~1.5배 이상, 세움 방향(Edgewise) 벤딩은 폭의 2~3배 이상의 R값을 확보해야 크랙을 방지할 수 있습니다.
볼트 체결 홀은 체결 볼트 직경(M8~M16)보다 1~1.5mm 크게 가공하며, 장공(Slot) 타공 시 열팽창에 의한 응력을 흡수할 수 있습니다.
외함 접지 및 계통 접지선 인입부에는 분기 슬리브 및 C형 접지 단자를 적절히 조합하여 규정된 접지 저항을 유지합니다.
맨홀이나 변전 구조물 관통 접지 시공이 필요한 구간에는 지하 배전 구조물용 구리 접지 단자봉 매설 가이드를 참고하여 신뢰성 높은 접지 경로를 구축하는 것이 중요합니다.
버스바 설계 및 가공 발주 전 체크리스트
버스바 제작 및 발주 시 누락하기 쉬운 기술 항목을 사전 점검하면 제작 불량과 조립 간섭을 예방할 수 있습니다.
- 도체 재질 규격(C1100 ETP 구리 99.9% 이상 여부)
- 단면 규격(두께 T × 폭 W) 및 코너 모따기(R 가공) 사양 확인
- 상간 이격거리 및 외함과의 절연 거리(절연 튜브 또는 절연 코팅 필요 여부)
- 표면 처리 조건(무도금, 부분 은도금, 전체 주석 도금 등)
- 체결 토크 기준에 부합하는 볼트 구멍 치수 및 피치 간격
자주 묻는 질문
R 버스바와 S 버스바의 허용전류 차이가 있나요?
동일한 단면적(폭과 두께)을 기준으로 할 때 순수 도체 체적에 따른 허용전류 차이는 거의 없습니다. 다만 R 버스바는 코너 가공으로 단면적이 미세하게 작아질 수 있으므로, 실제 계산 시 가공 후 실 단면적을 기준으로 산정해야 합니다.
구리 버스바에 주석 도금을 하는 주된 이유는 무엇인가요?
구리는 공기 중 산소와 수분에 의해 표면에 산화 피막이 형성되어 접촉 저항이 증가합니다. 주석 도금은 산화를 방지하고 이종 금속 체결 시 발생할 수 있는 갈바닉 부식을 억제하여 장기적인 접촉 안정성을 유지해 줍니다.
버스바를 복수로 겹쳐서 사용할 때 허용전류는 2배가 되나요?
버스바를 밀착하여 2장을 겹칠 경우 방열 면적이 줄어들기 때문에 허용전류는 단순 2배가 되지 않고 약 1.6~1.7배 수준으로 저감됩니다. 대용량 전류 전송 시에는 버스바 사이에 스페이서를 두어 방열 간격을 확보하는 것이 효율적입니다.
