퓨즈란?
퓨즈는 과전류가 발생했을 때 전기 화재나 상위 회로로의 파급을 방지하기 위한 전기-전자 부품입니다.
전기 회로에서 단락, 과부하 등의 이상이 발생하면 전류 값이 회로의 설계치를 초과하는 과전류가 발생합니다. 과전류는 전기회로의 기기 자체의 고장을 초래할 뿐만 아니라, 비정상적인 발열이나 발화로 인해 화재를 유발할 위험도 있습니다.
또한 전원 공급 장치 측의 상위 회로에 전압 강하와 같은 이상이 발생할 위험도 높습니다. 퓨즈는 과전류로부터 이러한 위험을 보호하기 위해 내장되어 있습니다. 회로에 직렬로 연결하여 평상시에는 전류를 흘려보내는 도체 역할을 합니다. 과전류가 발생하면 퓨즈 내 도체 부분이 녹아내려 부하 측 회로의 전원 공급을 차단합니다.
퓨즈의 사용 용도
퓨즈는 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.
- 계측 및 제어 회로 보호용
- 자동차용 제어 부품 보호용
- 프린터, 복합기 등 OA기기 보호용
- TV, 에어컨 등 백색가전 보호용
- 고압 송배전망의 변압기 단락 보호용
- 고압 모터의 단락 보호용
과거에는 많은 가정의 배전반에 사용되었으나, 최근에는 한번 끊어지면 교체해야 하는 퓨즈보다 노퓨즈 브레이커가 더 많이 보급되고 있습니다.
그러나 현재도 자동차에는 전기 시스템 보호와 차량 화재 예방을 위해 퓨즈가 사용되고 있습니다. 용도에 따라 다양한 형태를 가지고 있으며, 판형 퓨즈, 블레이드형 퓨즈 등이 있습니다.
퓨즈의 원리
퓨즈는 과전류에 의한 발열로 자체적으로 끊어지는 것이 기본 원리입니다. 주로 입구, 퓨즈 엘리먼트, 하우징 등으로 구성됩니다.
1. 구금
입구는 전기 회로와 연결되는 금속 부분입니다. 유리관 퓨즈 등에서는 퓨즈 링크라고 부르며, Y단자나 블레이드 형태의 퓨즈도 판매되고 있습니다.
2. 퓨즈 요소
퓨즈 엘리먼트는 과전류가 흐를 때 녹아내리는 부분입니다. 퓨즈 소자에 전류가 흐르면 전류 값의 제곱에 비례하는 줄열이 발생합니다. 정격 전류 이하라면 줄열 발생에 따른 온도 상승보다 방열이 우세하여 용단이 일어나지 않습니다. 정격 전류를 초과하면 온도가 상승하여 용단하여 전류를 차단합니다. 일반적으로 용단은 돌이킬 수 없으며, 복귀하려면 퓨즈를 교체해야 합니다.
3. 하우징
하우징은 퓨즈의 요소와 입구를 지지하는 부분입니다. 재질은 유리, 도자기, 수지 등 절연 재료로 구성됩니다. 하우징이 유리관으로 구성된 퓨즈를 유리관 퓨즈라고 합니다.
퓨즈 선택 방법
퓨즈는 주로 정격 전류 값으로 선택합니다. 회로상 부품의 정격전류 값 이하의 정격전류를 선택하면서 오작동으로 인한 회로 차단이 없도록 선택하는 것이 포인트입니다.
선정 시 고려해야 할 전류로는 정상 전류와 돌입 전류 등을 들 수 있습니다. 정상전류는 실제로 사용하는 회로가 안정적일 때 흐르는 전류 값이며, 돌입전류는 회로에 전원을 인가했을 때 발생하는 시동 시 큰 전류입니다. 돌입전류에서는 용단되지 않고, 정상시 정상전류를 초과하면 용단되도록 선정합니다. 용단-시간 특성과 정격 전류를 조합하여 보호 조건을 검토합니다.
용단-시간 특성이란 전류의 크기와 차단되는 시간의 특성입니다. 돌입전류의 지속시간 내에는 용단되지 않도록, 그리고 단락사고 시에는 즉시 용단되도록 선정합니다. 그 외 선정 시 중요한 고려 사항으로 실제 회로를 사용하는 환경 온도가 있습니다. 퓨즈는 열에 의해 용단되는 구조이기 때문에 기기 주변의 대기 온도에 따라 영향을 받기 때문입니다.
퓨즈의 종류
퓨즈는 구현하는 회로의 종류와 환경에 따라 다양한 형태가 있습니다. 대표적인 종류는 다음과 같습니다.
- 전자기판 실장용 퓨즈
- 온도 퓨즈
- 유리관 퓨즈
- 블레이드 퓨즈
- 고압 회로용 한류 퓨즈
사용하고자 하는 유형, 모양이 기성품에 없는 경우, 특주 제작을 해주는 업체도 있습니다. 또한 대부분의 퓨즈는 과전류로 차단하는 전력 퓨즈이지만, 온도에 따라 차단하는 온도 퓨즈도 있습니다.
주변 온도 상승을 감지하여 용단하기 때문에 건조기 등 열을 발생시키는 가전제품 등에 많이 사용됩니다. 온도 퓨즈의 소자는 저항값이 낮아 전류로 인한 발열이 거의 없습니다.