전기화재 평가 (전기 배전반 화재) 대한엔지니어링

[파인트리]

장비를 평가하다보면 한분야의 전문기술사자격으로는 부족하고 다양한 분야의 전문자격이 필요한 경우가 많이 있습니다.

전기전자, 기계의 구성품으로 되어 있는 기계장비의 경우에 전기기술사 및 기계기술사를 갖춘 전문인력이 필요한 것입니다.

저는 국내 기계기술사이고 전기기술사이지만 국내가 아닌 해외에 나가야 하는 문서에는 미국의 등록 기술사인 미국기계기술사 / 미국전기기술사 / 미국 소방기술사의 라이센스 실을 사용하여 스탬프 실 (STAMP SEAL)을 하여 제공하므로 해외 서류에 손색이 없다고 판단됩니다.

아래의 사례는 전기기술사로서 화재 원인을 검토한 민간감정 내용입니다.

감정 결과 :

0층 변전실 800KVA 저압반 화재원인 : 1차측 접속불량이 사고원인

1.(분석1) 제공사진1 :

2차 부하단은 멀쩡한데 콘덴서 후방의 1차측 부스바가 녹아내린 상태가 나타나고 콘덴서는 부스바 과열로 수열을 받아 누액이 흘러내린 상태로 추정되나 배가 부르거나 터져나가지 않은 상태임. 이를 볼 때에 1차측 부스바가 사라진 부분의 차단기에 문제가 있었음을 알 수 있음. 콘덴서 근처 하부 좌측 1개 및 우측 2개 총 3개의 차단기가 소손 및 훼손, 부스바 이탈이나 용단된 상태인 점을 제외하면, 나머지 상부의 차단기들은 하부에서 발생한 전기적 과열의 수열을 대류열전달 및 복사열 형태로 받았을 뿐 정상적이고, 1차측 부스바도 정상이고 2차측 부하단 전원선도 정상적인 상태를 보임.

따라서, 사고는 하부의 차단기 3개와 직접적인 관련이 있음을 알 수 있음.

2.(분석2) 제공사진2 :

800KVA 저압반의 좌측 제어판넬 도어를 보면, 수열에 의해서 판넬의 도장부분이 심하게 변색되어 있고, 플라스틱 폴리머 수지는 녹아내린 상태를 보이고, 덕지덕지 흘러내리고 있어서 수열의 온도는 PVC 등 플라스틱 수지가 녹은 점을 볼 때에 최소 230도 이상이 생성되었고, 특히 양개도어의 중앙부분에서 과열이 있었음을 파악할 수 있음. 케이스에 나타난 갈색 흔적은 콘덴서가 수열을 입어 내부 수액이 뿜어져 불이 붙으면서 나타난 연소흔으로 판단됨.

3.(분석3) 제공사진3 :

800KVA 저압반의 우측 상부 2차측 부하단의 케이블의 상태는 과열로 인한 벗겨짐이 없음을 볼 수 있으므로 과전류 흐름이 없었고, 다만 전체적인 온도 상승에 의해서 차단기 케이스의 폴리머 케이스가 일부 녹아내린 것을 볼 수 있고, 메인부스바에서 분기되는 차단기 1차측 부스바의 상태는 평소 청소되지 않아 먼지가 끼인 상태를 보이고 있음. 평소에 열어서 청소한 적이 드물었을 것으로 보임. 부분적으로는 분말 소화기의 수액으로 오염되어 있을 가능성이 있음.

4.(분석4) 제공사진4 :

감정인 분석(분석4):

800KVA 저압반의 내부 상태는 역률보상용 콘덴서의 케이스가 수열을 입은 상태이고, 2개의 차단기(콘덴서 우측 차단기 2개)하부에 케이블이 소손되어 연선이 드러나 있고, 분말 소화기 등으로 뿌려서 주변이 더렵혀져 있음. 여기에 연결된 1차측 부스바가 휘어 있고 이탈된 상태를 보이고 있으므로 접속불량의 상태에서 오랜기간 가동되었을 것으로 판단됨.

5.(분석5) 제공사진5 :

감정인 분석(분석5):

역률보상용 콘덴서는 이상에 의해서 문제가 생긴경우에는 부풀어 오르거나 터져나가나 정상적은 케이스 외형을 보이고 있고, 외부에는 강한 수열에 의해서 컬러변색이 되고 상부에는 연결 케이블이 3개선 모두 나선의 상태인 점을 볼 때에 콘덴서가 외부 수열로 온도가 상승하여 내부 수액이 뿜어져 나와 불이 붙어 케이블을 태운 것으로 보이고, 이후 분말소화기 및 청정소화기 등으로 냉각 소화된 것으로 보임.

(콘덴서가 배부름이나 터짐이 발생하지 않아 콘덴서 자체의 불량은 원인제외가능)

6.(분석6) 제공사진6 :

화재 진압과정을 보여주는 메모로서, 변전실 판넬문 개방은 800KVA 저압반의 판넬문을 개방하려고 했으나 열리지 않고 열쇠가 부러져 빠루로 강제 개방한 상태가 나타나며, 이때 불꽃은 보이지 않고 연기가 피어올라 분말소화기 3개, 청정소화기 2개를 사용한 것으로 나타나므로 1차측 단자의 과열에 의해서 수열을 입어 플라스틱이 타들어가고 난연제인 차단기가 녹거나 타들어가고 케이블이 수열에 의해서 소손되고 콘덴서가 수액을 내뿜었을 것으로 보이고, 있는 점을 볼 때에 평소에 저압반을 열어서 확인하는 과정은 없었던 것으로 보임. 또한 고압전원 상태는 안정적이라고 나타나 있으므로 TR부분은 문제가 없었던 것으로 판단됨.

7.(분석7) 제공사진7 :

감정인 분석(분석7):

분석을 해보면, 역률보상용 콘덴서와 그 뒤의 좌측 차단기1개, 우측 차단기 2개 부분에서 1차측의 부스바 등이 완전 용융상태로 소손되거나 휘어지거나 단자이탈상태를 보이므로 정상적이지 않음을 알 수 있고, 부하단인 2차측은 멀쩡한데 1차측의 부스바가 변형이나 이탈, 용융단선된 상태를 보이므로 접속불량 상태로 과열된 것으로 판단됨.

접속불량의 상태로 통전하면 전기저항이 높아지고 통전단면적이 작아져서 스파크 및 과열이 발생할 수 밖에 없고, 평소 저압반을 열화상카메라로 점검한 적이 없음을 볼 때에 접속불량에 있었더라도 이를 쉽게 간파하기 어려웠을 것으로 판단됨.

8.(분석8) 제공사진8 : 감정결과 1차측 부스바 접속불량으로 사고발생

감정인 분석(분석8): 감정결과 1차측 부스바 등 접속불량 사고원인(정기확인필요)

역률보상용 콘덴서를 떼어낸 흔적이 중앙의 부스바 하부에 남아 있음. 또한 과열로 인해서 하부의 플라스틱 성형물이 소손된 상태를 보임.

화재의 원인은 이 사진 하나에 그대로 나타나는데, 좌측의 차단기를 보면, 2차측 부하단은 멀쩡한 상태인데 1차측 부스바가 용융상태로 사라진 것으로 보이므로 구리의 용단온도인 1095도가 넘는 전기적 과열 혹은 부분적인 스파크가 생성되었을 것으로 보이고, 원인은 접속부 불량으로 접속부 전기저항 증가 및 접속부 실질적 통전면적 감소 혹은 반접속 상태의 과정에 놓여서 통전전류를 견디지 못해 주울열이 발생하고 녹거나 스파크로 터져나간 것으로 보임.

또한 우측의 차단기를 보면 2개의 차단기에서 상부쪽은 2차 부하단이 없음에도 1차 부스바가 1번 중성선은 정상연결이고 2번은 과열변색상태이고, 3번은 이탈 및 용융단선을 보이고, 그 하부의 차단기는 부하단에 SPD로 연결되어 있지만 SPD에 연결된 케이블은 아무런 문제가 없이 멀쩡하나 부스바에 연결된 부분은 1개선만 보이고, 나머지는 부스바가 아닌 연선이 메인 부스바에 연결되어 있었다가 끊어진 상태로 보임.

화재의 원인은 좌측 1차측 연결 부스바의 접속부 불량 및 우측 하부 1차측 연결 (1번만 부스바이고 나머지는 연선으로 메인 부스바에 연결해놓았을 것으로 보임)부분의 접속부 불량이 전기적 접속불량을 일으켜 전류 흐름에 따라 과열을 일으킨 것으로 판단됨.

정확하게 역률보상용 콘덴서의 연결부분은 나타나지 않으나 콘덴서 자체의 배부름이나 터짐은 없었음이 나타나므로 콘덴서에 의한 사고는 아니라고 판단할 수 있음.

이와 같은 상태에서는 단자의 접속이 풀렸거나 콘덴서의 불량의 관점에서 볼 수 있는데, 역률보상용 콘덴서가 크게 변형되어 있는 것이 아닌 점이 나타나므로 내부 부스바에서 차단기에 물려있는 부분이 접속불량으로 과열되어 고온이 될 수 있고, 나사가 풀어져서 접속불량을 일으켜서 전기적 주울열에 의한 화열로 사고가 발생한 것으로 볼 수 있음.

통상적으로 캐패시터 (=콘덴서)가 불량인 경우에는 그것이 터지거나 부풀어 오르는 현상이 나타나는데 누액이 나오는 것은 다른 영향으로 과열이 되어서 나타나는 경우도 있다고 볼 수 있고, 복합적으로 작용될 요소도 배제할 수 없음.

콘덴서는 통상 3개의 상에 연결을 하는데, 오래되어서 누액이 생겨서 문제가 될 소지는 있지만 그것은 관리의 문제이지 제품 자체의 문제로 보기는 어렵다고 판단할 수있음. 콘덴서가 기능불량을 일으키면 내부의 상에서 전압불균형을 일으켜서 전압차에 의해서 과열이 발생할 소지는 있고, 누유되었다고 하는 것은 동봉된 유전체가 불량이 되어서 기름이 새는 경우가 생길 수 있고 그런 상태에서 과열이 발생하고 있는데, 차단기의 1차측 부스바 연결부분 등 1차측의 나사나 연결부분으로 기름이 튀어서 고온에 불이 붙어 불이 날 수는 있으나, 당시 연기만 났을 뿐 화염을 본 것은 아니므로 직접적으로 콘덴서에 의한 사고의 원인은 제한적이라고 할 수 있음.

사진을 분석하면, 차단기의 메인부스바에 연결된 부분의 구리선 자체가 녹아서 사라진 것을 볼 수 있고, 그것은 1차측이기 때문에 접속불량일 가능성이 대단히 높은 것이라고 볼 수 있음.

구리선이 녹을 정도가 되기 위해서는 서서히 시간을 두고 점차적으로 풀리거나 통전 단면이 줄어들거나 점진적으로 접속불량으로 온도가 높아졌을 것이므로 그것을 파악하지 못한 것은 일종의 정기적인 점검이 정밀장비로 이루어지지지 않고 소음이나 냄새나 느낌으로 확인을 했기때문으로 판단할 수 있음.

최소한 1개월에 1번은 저압반 판넬을 열어보고 필요한 조치를 하고, 열화상 카메라를 통해서 온도 상태를 점검해서 60도 이상으로 올라가는 경우라면 문제점을 해결하기 위한 대책을 즉시 마련했어야 할 것이나 그와 같은 판넬 오픈 및 열화상 카메라를 사용한 정기적 점검은 없었던 것으로 보임.

저압반 상부의 변색등은 하부에서 피어오른 열기 및 연기에 의해서 영향을 받아서 고분자 폴리머가 일부 녹은 상태를 보이나 1차측 및 2차측 부하단에 특별한 문제는 나타나 있지 않음.

상부의 차단기들에 연결된 케이블이나 부스바는 전혀 문제가 없는 상태를 보이고 있음.

문제가 된 차단기를 제외한 상부의 차단기들은 하부에서 과열의 열기가 상부로 올라오면서 마치 불이 붙듯이 고열이 올라와 고분자 폴리머 재질의 소재를 부분적으로 녹이고 소훼를 일으켰으나 1차측 연결 부스바 및 2차측 부하단의 케이블은 문제가 없는 상태를 보이고 있음.

현재 옥외 변전실로 되어 있어서 습기의 영향을 일부 받을 수는 있으나 빗물이 유입되지 않는다는 점을 전제로 분석한 것임.

결과적으로 습기의 영향은 미미한 것이고, 콘덴서의 불량으로 인한 문제는 콘덴서의 배부름이나 터짐이 나타나지 않은 것을 볼 때에 제한적이고, 중요한 점은 1차측 연결 부스바 단자에 대한 풀림이 가장 큰 요인을 차지한다고 분석됨.

이와 같은 상태에서 나타날 수 있는 요인은 단자의 접속불량이거나 콘덴서의 불량이거나 이것의 복합적인 영향으로 인해서 나타날 수 있으나 1차측의 부스바에서 과열로 융단이 되고 과열소손이 되거나 불이날 정도로 과온이 형성된 것이므로 그런 경우는 대부분 단자가 결속이 잘 안되어 있고 청소가 안되어 있는 환경에서 먼지로 인한 영향 및 옥외 변전실로 구성되어 상대습도가 여름에 99%까지 올라갈 수 있어서 접속불량시 더욱 쉽게 스파크가 튈 수 있으며, 어느 순간 단자가 스파크 용단이 되어 터져 나갈 수 있을 것으로 판단됨.

특히 먼지가 유입되어 있는 환경이라면 순간적으로 스파크가 더 강하게 튈 수 있으므로 연기가 나고 주변에서 인식을 하게 될 상태가 되는 것으로 판단할 수 있음.

콘덴서 자체가 불량으로 판단하기 위해서는 육안으로 관찰시에 배부름이나 터져 나간 흔적이 있어야 불량으로 판단할 수 있으며, 통상적으로 알려진 내용은 불량인 경우에는 콘덴서가 매우 부풀어오르는 현상을 보이거나 터지면서 누액이 새고 마는 것인데, 현재의 상태를 볼 때에는 오랫동안 누적된 결과로 과열이 지속되다가 점차 그 정도가 심해지면서 과열 및 주변 기기들 소손과 연기 발생, 부스바 용단을 동반한 사고가 발생한 것으로 볼 수 있음.

따라서, 현재의 구성대로 다시 신품재조달하여 복구하더라고 문제는 없을 것이나, 사고를 다시 발생하는 것을 방지하기 위해서는 단자 풀림 등의 현상은 접속불량에 의해 과열로 나타나게 되므로 1개월에 1번은 저압반을 열고 반드시 육안이 아닌 열화상 카메라로 온도관찰을 해서 이상유무를 확인하고 60도 이상 올라가는 라인에 대해서는 단자 결속 및 점검을 해야 할 것이라고 판단됨.

전기장비 및 구성, 구조에 문제가 있는 것이 아니라 통전부의 1차측 부스바 접속불량이 원인으로 진단되므로 같은 구성으로 신품 재조달을 하더라도 정기적 점검 및 연중 1회정도라도 완전히 전기를 OFF한 상태에서 필요한 점검 보수 청소등을 하는 것만으로 충분히 예방이 될 것이며, 특히 접속부가 풀리지 않았는지는 열화상 카메라로 1개월에 1회는 확인하는 것이 필요할 것이고 나머지 누전이나 일반적인 점검 과정대로 작업을 하면 될 것이라고 판단됨.

(참고 : 본 사건 현장의 전기적 부하는 크지 않은 상태인 점을 현장감정시 확인되고, 안전관리자 주장에 의하면, 현장의 안전관리를 하고 있으며, 육안점검은 1주일에 한번씩 실시하며, 매일 고압 계량기가 있어서 7시경에 검침을 하러 매일 올라가고 있다고 주장함. 그런데 경보기가 울리는 경우는 없으며, 그것에 대해서 보고를 들은 것도 없다고 주장함. 전력이 많이 남으며, 피크 때에도 500KVA도 안걸리며 절반도 안걸리는 부하 상태라고 주장함. 원래부터 여유가 있도록 시설이 되어 있다고 주장함. 특별하게 과거에 증후가 없었다고 주장함(감정서 2권 현장감정 내용참조).

또한 2월 23일 전기안전공사의 정기점검을 받았는데 앞쪽에서는 저압쪽이므로 열화상 카메라로 살피지는 않는데 뒤쪽에 시설된 변압기를 보면서 했고 자신이 따라 다녔었다고 주장함. 그런데 뒤쪽에서 볼 때에 앞쪽의 저압판넬도 같이 보일텐데 열발생은 이상이 없었고 소음이나 누전 여부도 전혀 없었고 자신의 회사에 공교롭게도 열화상 카메라가 비치가 되어 있지 않아서 일일이 찍어본 것은 없었지만 매일아침 올라가 보아도 소음이나 냄새나 진동 등등에 대해서는 전혀 이상징후가 없었다고 주장함. 결국 안전점검시 육안관찰 및 냄새나 소리로 이상징후를 관찰하고 있었으며, 접속부 풀림에 의한 과열 여부를 열화상카메라로 확인한 경우는 없었던 것으로 판단되므로 이 사건을 타산지석으로 삼아서 열화상 카메라로 저압반을 오픈하여 확인점검하는 매뉴얼을 만들어 운영하면 사고를 방지할 수 있을 것으로 판단됨.

기타 제공된 사진들은 확인결과 별도로 분석할 내용이 없음.)

1. 기술감정(민간감정/사설감정) 및 기술자문의 중요성

소송과정에서의 시설/장비/하자에 관한 사항은 법적인 대응뿐 아니라 기술에 관한 충분하고도 신속한 대응이 매우 필요합니다.

뒤늦은 대응의 경우 만회하기 어렵게 될 수 있기 때문에 가능한 조속한 시점부터 기술적인 자문이나 기술감정(민간감정/사설감정)을 하는 것이 바람직하며, 대한엔지니어링 최춘배 기술사는 매우 많은 기술적인 1심 사건과 2심사건을 경험하였을 뿐 아니라 9개 기술사를 바탕으로한 탄탄한 공학적 지식과 기술을 바탕으로 소송당사자 혹은 법무법인 혹은 보험사 관계자의 의뢰에 의하여 기술자문이나 기술감정(민간감정/사설감정)을 해드리고 있으며, 제공된 자료는 법원에 자료로 제출하면 됩니다.

기술자문과 관련하여 필요한 범위의 즉각적인 기술자문 컨설팅은 물론 필요범위에 대해 가능한 구체적이고 근거가 될 수 있는 명확한 자료를 제공토록 최선을 다하고 있으며, 단기간내에 제시하여 추진업무에 차질이 없도록 협조하고 있으며, 그 결과 많은 사건에서 좋은 결과를 얻고 있는 것으로 파악되고 있습니다.

1) 소송전 혹은 소송진행 과정의 필요한 공학기술자문

2) 소송전 혹은 소송진행 과정의 기술자문과 자료 제공

3) 기타 사건과 관련된 기술검토(평가)에 관한 자문

4) 심도있고 명확한 기술논리 및 자료제공 및 분석

기술자문과 관련하여 상의하여 필요한 해당 관계사를 방문하여 필요한 자료를 수집하여 공학기술 자문 평가를 실행할 수 있고, 필요한 경우 기술 감정서의 형태로 제공하기도 합니다.

또한, 기술검토에 따른 제반 검토내용은 필요한 계산근거, 검토근거 등을 포함하여 최우선적으로 제공하기 때문에 소송전 혹은 소송진행중의 사건에서 억울하지 않게 보다 유리한 위치에서 실행하실 수가 있습니다.

2. 기술감정(민간감정/사설감정) 및 기술자문의 분야

최춘배 기술사는 720건 이상의 법원 소송에 관한 감정실적뿐 아니라 여기에 나타내지 않았을 뿐 수많은 소송전, 소송진행중의 사건에 대한 기술감정/민간감정/사설감정은 물론 기술자문을 행하여 왔으며, 산업설비, 로봇장비, 의료장비, 방송장비, 가공장비, 각종 중요 장비 성능, 사고 원인, 기술하자, 하자, 품질문제, 제품하자, 시세평가, 신품 중고여부, 이전보상비, 영업손해보상, 유익비, 복구비용, 영업비밀 여부, 임료감정, 시세감정, 기성고 감정, 무형가치 감정은 물론 설계 구조, 제작 품질, 안전, 성능, 손해비용에 관하여 수많은 감정을 토대로 국내 최고의 전문가로서 감정수행 및 기술자문을 행하여 왔으므로 가능한 빠른 신속한 대응과 최상의 전문가를 통한 바람직한 기술자문과 사설감정(기술감정/민간감정)이 하나의 최상의 방안이라고 판단됩니다. 연락을 기다립니다.

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