스크랩 자작 연동콘센트 제작기

[이관우(툴리공방)]

부산공방에서 사용중인 자작 연동콘센트의 제작과정을 사진과 함께 올리겠습니다.
일반인들에게는 아무래도 접근이 쉽지않은 전기제품의 제작이라 사진이 좀 많아졌네요.
제작과정 또한 최대한 정석(?)에 가깝게 하였으며 그 이유는 무엇보다 "안전"입니다.
"정석"이라함은 전기기구와 전선의 접속에 규격품의 단자와 부속을 사용함을 말합니다.
먼저 소요된 부품들을 설명드리고 회로에 대한 설명, 그리고 제작과정을 말씀드리겠습니다.


좌측부터 누전차단기(ELB), 전자식과전류계전기(EOCR), 단상교류전자접촉기(MAG' SW'),
위에있는 것은 토글스위치(SW') 이며 앞으로의 설명은 편의상 괄호안의 용어로 합니다.

1. 누전차단기(ELB) : 전기기구 또는 배선의 손상등의 이유로 누전이 되면 자동으로 TRIP 됩니다.
TRIP이란 수동조작이 아닌 스위치의 자동적OFF를 말합니다.
이번에 사용된 기종(32GRh)는 누전차단이 주기능이며 과전류 및 단락(합선)시 차단기능까지 있는것은
32GRa(LG산전)이며 부피가 좀 더 큰편입니다. 사실 누전차단기는 필수요소는 아닙니다.
집안의 가전제품 어느것에도 누전차단기가 붙어있지 않은것처럼 여기서도 단지 안전을 위하여
추가로 부설한 것임을 미리 알려드립니다..당연 생략가능합니다.

2. 전자식과전류계전기(Electronic Over Current Relay) : 주로 모터보호에 사용됩니다. 모터로 가는 전선을
윗부분 사각구멍에 관통시키면 그 전선을 흐르는 전류량을 감지하여 셋팅치 이상의 전류가 흐르면
내부의 스위치(접점)를 작동시킵니다. 만약 원형샌더의 전원코드를 통과시키고,감지하는
전류량을 아주적게 세팅한다면 샌더가 처음 움직일때 내부의 접점이 on될 것입니다.
이 내부접점을 소형의 스위치라 생각하고 이 스위치로 집진기의 전원을 ON,OFF하는 것입니다.
일반적인 EOCR은 내부접점이 ON되었을때 다시 OFF시키려면(RESET) 따로 리셋신호를 인가
하거나 리셋회로를 구성해야하나 여기에 사용된 모델은 "자동리셋"타입으로 리셋타임을 설정하면
그 시간이후에 자동으로 리셋이 됩니다. 이 말은 샌더의 전원이 꺼졌을때 설정된 시간이후에
EOCR의 내부접점이 원상태로 즉,OFF 된다는 말입니다. 그래서 집진기의 전원도 OFF되는것이죠.

3. 전자접촉기(MAGNETIC CONTACTOR) : 초등학교때 배운 전자석의 원리로 구성된 스위치입니다.
작은 전원으로 대용량의 스위치를 ON,OFF 할 수 있습니다. 사진에 있는것은 단상교류용으로
삼상용과는 모양이 좀 틀립니다. 상,하 두개씩 있는 큰 단자에는 집진기의 전원선을 뚝 끊어서 가운데에
연결한다 생각하시면 됩니다.
양옆의 작은 단자에 220V의 전원이 인가되면 내부의 전자석이 동작하여
상하의 전선을 연결시켜줍니다. 인가된 전원이 소멸된다면 전자석 또한 해제되고 상,하는 분리되어
전원이 단절되는 것입니다. 이때 인가되는 220V의 전원을 EOCR의 내부접점에서 가져오는
것입니다. 이제 대략적인 동작의 순서를 생각해 봅시다.
o 손에 쥔 샌더의 스위를 넣는다 -- EOCR에서 샌더의 움직임을 감지하고 내부의 접점을 붙혀
버린다 -- EOCR내부의 접점이 ON되면 220V의 전기가 전자접촉기의 코일에 인가되어 전자석
이 되고 이 전자석이 접촉기안의 큰 접점(주접점)을 붙인다 -- 전자접촉기의 주접점이
ON되면 집진기의 전원이 ON된다. 샌더의 스위치를 끈다 -- EOCR은 내부접점을 OFF시키며
이로인해 전자접촉기의 전원이 OFF되어 집진기도 OFF된다. 아주 간단합니다.

4. 토글스위치 (TOGGLE SWITCH) : 상하 스냅으로 ON,OFF한다고 SNAP SWITCH라고도 합니다.
연동콘센트의 기능을 사용하거나 단순히 두개의 콘센트로만 사용하거나(단동)를 선택합니다.



부품들을 수납할 박스입니다. FI-BOX, 파이박스,화인박스,FRP BOX등등..여러가지로 불리고있
습니다. 보통의 플라스틱보다 강도가 높으며 내구성이있다하여 전기박스로 많이 사용됩니다.
크기는 가로세로 150x150입니다.



콘센트와 전원코드, 전원코드인입용 콘넥터입니다.
콘센트는 "원형1구접지형"이며 전원코드는 2sq 3c (전선의 단면적이 2square(2mm^)이며 3가닥)
, 콘넥터는 보통 "코드록" 또는 "케이블그랜드"라부르며 여러종류중의 하나입니다.


토글스위치용 방수고무캡과 몇종류의 핀터미널, O형 터미널 그리고 터미널 캡입니다.
작동에 필수적인 것들은 아니지만 반듯한 제품을 만들게하며 안전하고 깔끔한 작업
에 필요합니다. 다만 전용의 터미널 압착공구가 필요하므로 좀 난감한 것들입니다.

자작에 필요한 부품들의 소개는 이것으로 마치기로합니다.
참고로 제가 구매한 가격도 알려드립니다.
o Fi-box (150x150 투명카바) : \8,000
o 누전차단기 (LG산전 32Grh 15A) : \8,000
o 전자접촉기 (LG산전 SMC-30P2) : \7,800
o EOCR (삼화EOCR EOCR-AR 05) : \28,000
o 전원코드 (2sq 3c) : \2,300
o 토글스위치 (WJT 3203) , 고무캡 : 대략\2,000 (사실 얻은것이다)
o 콘센트(원형노출1구 접지형) : 대략\1,000 (같이 얻었다..커피한잔에)
o 각종전선 : 내부배선은 KIV 2.0sq를 사용했으며 약간의 KIV 0.75(또는 1.25)sq : \2,000
나머지 잡자재 : 사실 이런 잡자재들을 몇개씩 구하기는 어렵죠. 보통 500개이상씩 포장되어
있는데 "4개만 주세요.." 이러면 주인아저씨 별로 안좋아 하니깐요.
전선도 마찬가지..한롤당 300m식인데 "30Cm만 잘라주세요.." 감히 이렇게 말할 사람이 있을까?
그러니 이런 잡자재들은 한집에서 몽땅 사는 수박에 없습니다. 자잘한 것들은 그냥 조금만 달라고하면 되니깐..
제가 사용한 전선 또한 가격을 말하기가 애매하네요. 대충 2000원 정도면 되지않을까 하는
생각입니다.

이상으로 부품소개 및 구매정보로 이 글은 마칩니다. 곧바로 제작과정에 대한 설명을
올리겠습니다.

이제 본격적인 제작에 들어갑니다. 저는 개인적으로 이와 유사한 분야에 현업으로 종사하는
사람입니다. 하여 혹 제 설명이 너무 전문적이 되지않을까 스스로 우려도 하지만, 목공DIY와는
너무도 밀접한 전기이기때문에 이정도는 회원님들도 기본적으로 알고 계셔야 한다고 생각하고
설명드리겠습니다.먼저 간단한 전기회로입니다.



각 부분의 실제 결선모양



1st outlet이란 1차측 콘센트입니다. 센더의 전원콘센트죠. 누전차단기에서 1차 콘센트로가는
중간에 EOCR이라고 표기된 요철모양..이것은 EOCR에 전선을 관통시킨다는 표현입니다.
소형전동공구의 소비전력은 그리크지않습니다. 그래서 센더의 동작시 감지되는 전류량을 증폭시키기
위하여 EOCR을 관통하는 횟수를 2회로 하였습니다. 관통방향은 어느쪽이나 무관하며
단, 양쪽이 같은 방향이어야 합니다.



2nd outlet은 집진기의 전원 콘센트입니다. 중간에 있는 MS1은 전자접촉기의 주접점을
표현한 것입니다.
위의 두 사진이 콘센트용 전원부이고 사용된 전선의 굵기는 2sq입니다.
편의상 실제 도면의 색과 같은 색의 전선을 사용했습니다.


접지형 콘센트는 그 뒷면에 전선을 접속합니다. 원래 단선용이어서 연선(심선이 많고 부드러운 선)을
접속할려면 전선피복을 벗긴뒤, 구리선(심선)에다 전기인두로 납을 살작 입혀서 전선이 빳빳해지면
접속구에 밀어넣습니다. 초록색 접속구에는 접지선을 넣습니다. 꼭 초록색이 아니어도 되지만
혼돈을 막기위함입니다.
1st out 콘센트에는 빨간색, 2nd out에는 청색의 선을 사용했습니다.


그 아래부분의 황색 전선들은 내부 부품들의 구동용 전원선입니다.(이하 조작선)
이 선들은 0.75sq정도의 굵기만으로 충분하며 그래야 작업하기도 수월합니다.
조작선 첫부분은 토글스위치입니다. 스위치 뒷면의 가운데 단자에는 "R"로 표기된 선을,
윗쪽에는 "10"로 표기된 선, 아래쪽에는 "11"번 선을 전기인두를 사용하여 납땜합니다.


실제로 결선하여 방바닥에 늘어놓았습니다. 몇군데 유리테이프로 전선들을 고정시켰습니다
7살된 아들놈이 옆에서 재밌다고 구경도하고 도와주기도 합니다.


조금 확대해 보았습니다.


EOCR의 조작회로 입니다.
도면과 사진상의 A1,A2단자가 바뀌었네요..사실 아무영향이 없습니다.
토글스위치에서 나온 10번 선이 A2단자로 접속되고 다시 A2단자와 95번 단자가 짧은 선으로
결선되었습니다. 이렇게 하면 10번으로 표기된 선의 결선은 끝입니다.

다음 A1단자에는 T로 표기된 선이 접속됩니다.
T선은 전자접촉기의 측면 한단자에서 나온것으로 전자접촉기 좌,우측면의 단자는 접촉기의 코일전원단자입니다.
코일에 전원이 인가되면 전자석이 되겠지요. 또한 접촉기의 측면 단자는
다시 황색 조작선으로 접촉기의 주접점 한단자와 연결이 됩니다. 그러면 T상도 끝..
마지막 11번 선입니다. 11번선의 시작은 토글스위치입니다.
토글스위치에서 출발한 11번선은 EOCR 98번 단자로 접속되며 여기서 다시 전자접촉기의
측면, 나머지 한 단자로 연결됩니다.

토글스위치는 단상교류의 한 상인 R상을 제어하여 연동 또는 단동의 선택을 합니다.
참고로 토글스위치는 뒤쪽의 단자와 반대방향의 동작을 합니다. 사진처럼 왼쪽으로 넘기면
가운데 R상과 오른쪽 의 11번 선이 연결되고 오른쪽으로 넘기면 R상과 10번선이 연결됩니다.
만약 사진과 같이 11번 선과 연결이 되면 R상은 EOCR을 무시하며 접자접촉기를 ON시켜서
2nd out 콘센트에 전원을 보내줍니다. 이때 10번선은 스위치가 열려있는 상태라 전원이 들어가지
못하며 EOCR을 구동조차 시킬 수 없습니다. 이것이 "단동"선택이며 각각의 콘센트가 순수한 지 역할만 합니다.

반대로 스위치를 오른쪽으로 넘겨서 10번선에 R상을 연결하면 R상 전기는 EOCR에 구동전원
을 주며 내부접점에도 전기를 보내서 접점이 on되기를 기다립니다. 이때 접점이 ON되면 R상의 전기는
EOCR 98번 단자를 통하여 전자접촉기의 측면 단자(코일전원)까지 순식간에 갑니다.
전자접촉기의 다른 측면 단자에는 이미 T상의 전기가 늘 와있으므로 R상의 전기만 오면 코일에
220v의 전압이 인가되어 동작하는 것입니다.

각각의 부품들을 수납할 박스입니다


먼저 박스의 투영커버에 누전처단기의 스위치부분만 외부로 돌출되게 구멍을 가공합니다
박스의 크기는 매우 타이트하므로 되도록 가장자리쪽으로 맞추어서 홈을 가공합니다
박스커버에는 토글스위치도 부착되므로 토글스위치의 구멍도 같이 가공합니다(13mm)
박스의 옆면에는 콘센트가 부착됩니다. 그 전에 전선이 통과할 구멍을 먼저 가공합니다.
또한 콘센트구멍의 맞은편 박스옆면(사진상 안보이지만)에 전원코드의 인입용 콘넥터구멍도
니다.

누전차단기는 커버에 고정 할 수도 있고 박스내부에 고정 할 수도 있습니다.
처음 만들때는 커버에 부착하였는데 이번에는 박스내부바닥에 고정을 해 보았습니다.
커버에 고정할려면 정확한 위치에 4.5mm정도의 구멍을 내어 차단기가 고정될 정도의 볼트(4mm)를
관통시켜 차단기 뒷면에 다시 4mm너트로 고정을 합니다.

박스내부바닥에 고정을 시키려면 일단 차단기와 같은 크기의 받침대가 있어야 합니다.
공방에 있는 나무를 주워서 (사실 목향청심님께서 찾아주셨습니다) 높이 30mm정도로 맞추어서
바닥에 고정하고 그위에 누전차단기를 고정시켰습니다.

결과론이지만 내부바닥보다는 커버에 부착하는게 나을 듯합니다.
협소한 내부공간에 차단기 받침대까지 있으니 작업하기가 더 까다롭습니다.


크기는 누전차단기와 같고 높이는 30mm인 소나무입니다.



일단 한 번 넣어봤습니다. 이런식으로 배치를 할 것입니다.
사실 박스의 크기는 개인적 취향에 따라 더 커져도 무관하겠지요..더 작아지면 작업하기가 거의 난감할 것이고..
좀 더 큼직한 박스라면 작업하기가 훨싼 수월합니다.
완성된후 이 물건이 어디에 놓일지 예상하시고 장소에 제약이 덜하다면 좀더 큰박스를 사용하길 추천합니다.
왼쪽옆면에 전원인입용 콘넥터도 박아넣었습니다.



박스내부 바닥용 플레이트 ('중판'이라고 부릅니다)에 부품들을 고정시키고(4mm볼트-길이8mm정도)
회로도처럼 배선합니다.
가운데 황색선 3가닥은 커버의 토글스위치로 갈 것입니다. 좀 길게 잘라놓습니다.
위의 적색선은 1st out콘센트, 아래 청색선은 2nd out 콘센트로 갈것이니
역시 여유있게 절단합니다.



두개의 콘센트를 옆면에 고정시켜 배선하고 커버에 토글스위치도 고정후 배선,
역시 왼쪽옆면에 콘넥터를 통하여 전원코드를 넣어 누전차단기 1차측 단자에 배선합니다.
전원코드에 있는 녹색의 선과 콘센트 두개에서 각각나온 녹색선 두개, 합이 세개의 녹색선은
피복을 벗겨서 서로꼬아 전기테이프로 처리합니다.
사진에는 단말용콘넥터(End Connector)로 처리한 것이 보이네요.
이렇게 하지 않으면 접지콘센트는 무용지물입니다.

여기서 잠시....보통 전동용 수공구라 하면 소형드릴이나 직소, 핸드 그라인더, 샌더등을 말하는
데 최근의 추세는 각종 공구들의 body가 절연성이 우수한 재질로 만들어져 나옵니다.
하지만 가끔 저가의 공구나 오래된 공구들은 몸체가 금속으로 된것도 있습니다.
단지 코드만 꽂아놓은 공구에서 누전이 되거나 할 때 손으로 집으면 깜짝놀랍니다.
하지만 부하가 많이받는 작업중일때 누전이 된다면 (거기다 손에 땀까지 난다면..) 누전된 전류는
인체에 치명적인 위해를 입힙니다. 실제로 산업현장의 사고사례중 휴대용 전동공구에에 의한 감전사고
예는 깜짝놀랄만큼 흔합니다. 목욕탕에서 드라이기사용하다 감전되어 사람이 죽는 경우는 뉴스에도
자주 나오지 않습니까?...전기를 겁내거나 무서워 할 필요는 없지만 무시하면 절대 안됩니다 .

그래서 요즘은 접지형 콘센트와 누전차단기를 의무적으로 사용하는 규정까지 만들어지고 있는
실정입니다. 누전차단기만 있으면 괜찮지 않느냐고 하시눈 분들이 있을지 모르겠지만..
올바른 접지회로의 구성없이 누전차단기의 동작을 기대할 수는 없습니다.
장마철 가로등 기둥옆에서 감전사한 사람들이 그 피해자들입니다.

사진에 조금씩 보이는 전선고정용 밴드는 케이블타이 100mm짜리입니다.
요즘 대형할인점에 가니 소포장으로 팔더군요.



커버를 닫으면 완성입니다. 스위치와 콘센트등에 라벨프린터로 라벨을 찍어서 붙혔습니다. 때깔나죠?.

전원코드를 꽂기전 다시 한 번 회로를 확인하여봅시다.
전원코드를 꽂고 1st out콘센트에만 드릴등 공구 하나를 꽂아봅니다.

먼저 누전차단기를 올린후 토글스위치를 단동으로 해 봅니다. 박스 내부에서 '덜컥'하는 소리
가 들립니까?...전자접촉기가 on되어 주접점이 붙는 소립니다.
토글스위치를 '연동'으로 하면 다시 전자접촉기의 전원이 off되면서 주접점이 떨어지는 소리가 들립니다.

EOCR 윗면의 3개의 탭에 관한 설명입니다.
제일 왼쪽의 O-TIME 탭 : Over Current Time으로 EOCR이 감지하는 과전류의 시점을 조정합니다.
모든 전동기구는 초기기동시 전류가 정상운전시보다 5~8배정도 많습니다.
그래서 초기기동시 전류를 과전류로 감지하는 것을 피하기 위한 시간설정입니다.
대략 1초 정도로 설정합니다.

가운데 LOAD 탭 : 부하전류의 량을 설정합니다. 소형드릴이나 샌더등의 전류는 정상운전시 1A
미만입니다. 그래서 이 전류를 증폭시키기위하여 앞에서 EOCR에 두번 관통시켰으며
이제 과전류량을 설정하는 것입니다.
이것은 1st out 에 연결된 공구를 돌려보며 설정해야 합니다. 기동후 2~3초정도 가 지난후에도
EOCR 명판의 빨간 램프가 계속 켜져있으면 됩니다.
이 램프가 켜진다는것은 EOCR내부의 접점이 on되고있다는 말입니다.

오른쪽 R-TIME 탭 : reset time설정입니다. 1st out에 연결되 공구의 전원이 꺼지고 난 후부터
EOCR의 빨간불이 꺼질때 까지의 시간설정입니다. 샌더가 꺼진후에도 집진기가 2~3초
더 동작하도록 할 때등의 용도로 사용하면 됩니다.

이제 2nd out콘센트에도 집진기나 다른 공구의 전원을 꽂습니다.
이 때 집진기 자체 on/off 스위치는 on상태로 해 놓아야 합니다.
토글스위치를 '단동'으로 하면 집진기는 돌아갑니다.
스위치를 '연동'으로 해놓고 1차 콘센트에 연결된 센더나 드릴을 동작시켜봅시다.
O-TIME에서 설정된 시간이후에 집진기가 자동으로 동작합니까?
또 샌더의 전원을 끄면 R-TIME에서 설정된 시간이후에 집진기가 off 됩니까?...
그러면 이제 완성된 것이네요..

이것으로 자작 연동콘센트의 제작과정을 마무리합니다.
제작과정중에 궁금한 것은 카페에 올려주시면 다른 회원분들도 많이 참고가 될 것입니다.
저 또한 제가 아는 범위에서 카페게시판을 통하여 답변을 올려드리겠습니다.


참고로 부품구매시 주의할 점을 다시 한번 말씀드리겠습니다.
몇가지만 주의해서 구매하십시오.

1. EOCR 은 꼭 AR type으로 해야합니다. SS type은 자동리셋이 안됩니다.
ss type 사용하시면 센더동작후 집진기 동작은 가능하지만 센더 off후 집진기 자동 off는 안됩니다.
ss type은 수동리셋형이며 수동리셋회로를 구성하거나 EOCR전면의 reset버튼을 눌러줘야 리셋이 됩니다.
O-TIMR과 R-TIME에 대한 설명을 잘 읽어보시기 바랍니다.
ss-type에는 R-time대신 D-TIME이 있습니다. delay time입니다. R-TIME과는 틀립니다.

2. 박스의 크기에 신중하십시오.
제가 만들어 본 박스는 거의 최소크기입니다. 150x150x100이었습니다. 가로세로가 이보다 작으면
배선후 속판이 안들어 갈 수도 있습니다. 높이가 100보다 작으면 옆면에 콘센트고정이 힘들질 수
있습니다.

3. 전자접촉기는 20A를 사용해도 무관합니다.
20A와 30A는 용량차이는 1.5배이지만 가격차이는 천원남짓이더군요..
그래서 저는 30A를 사용했습니다. 같은 외형(크기)에 근소한 가격차이라면 수명이 훨씬 길어질 쪽을
선택하는게 나을것 같아서입니다. 접촉기의 수명은 전류량과 사용빈도에 반비례합니다.
연동콘센트의 사용 용도를 보면 동작이 꽤 빈번한 편입니다...

[하얀푸드리]

여기도 배꼽만 있어요..ㅠㅠ 몸통은 다 어디가고..

[kim H T]

정말 좋은 자료내요 감사

[박경]

좋은 자료 입니다 . 감사합니다 .