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Date Published: 1/1/2022
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주제에 대한 기사 평가 방폭 케이블 그랜드
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- Date Published: 2021. 2. 1.
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방폭 케이블그랜드를 선택할때 따져봐야 하는 것들 > 제품이야기
방폭용 케이블그랜드의 선택
방폭용 케이블그랜드를 선택하는 경우라면, 먼저 방폭용 케이블그랜드가 가지는 일반적인 조건을 만족해야 합니다. 케이블 그랜드가 설치될 장비의 가스그룹, 온도등급, IP등급, 내충격성(imapact resistance), 장비의 보호등급의 조건을 만족해야 합니다. 가스등급은 장비가 설치될 장소에 맞는 등급을 따르면 되고, 온도등급은 케이블그랜드가 자체적으로 발열하지는 않으므로 무시하셔도 됩니다. IP등급은 이론상으로는 최소 IP 54, 실제로는 IP 66 또는 IP 68 일 것이고, 내충격성은 최소 7Nm입니다.,
문제는 설치될 장비의 방폭구조에 맞는 케이블그랜드를 선택해야 한다는 것입니다. 일단 내압방폭 Ex d용 장비라면 당연히 Ex d용 케이블그랜드를 사용해야 하고, 안전증방폭 Ex e용 장비라면 Ex e용 케이블그랜드를 사용해야 합니다. Ex e용 장비에는 Ex e외에 Ex d 케이블그랜드도 사용할 수 있지만, Ex d 장비에는 Ex d 케이블그랜드외 Ex e 그랜드는 사용할 수 없습니다. Ex e용 케이블그랜드와는 달리 Ex d용 케이블그랜드는 방폭용 케이블그랜드의 일반적인 속성외에 Ex d만의 규격을 추가로 만족해야 하기 때문입니다. (각 방폭 구조별 사용가능한 케이블그랜드의 자세한 내용은 이 글 아래 쪽의 표를 참고하세요)
Ex d용 케이블그랜드의 기본개념은 케이블그랜드에 케이블을 물려놓으면, 만약 폭발이 일어나더라도 내부폭발압력이 케이블을 통해 외부(주변기기)에 영향을 주어서는 안된다는 것입니다. 이것이 가능하려면, 케이블그랜드는 물론 케이블도 Sealing의 한 파트여야 하고, 케이블도 폭발에 충분히 견디도록 설계되었는지 미리 검증되어야 합니다. 만일 이것이 자신없다면 Barrier Type의 케이블그랜드를 사용해야 합니다. HAWKE사의 제품의 경우 ‘ICG 653/UNIV’ 모델이 Barrier Type의 케이블 그랜드(그림 1 참고)입니다.
Barrier Type의 케이블그랜드에는 합성수지 성분의 compound가 들어있어 케이블그랜드 내부에 에폭시 컴파운드를 채우는 방식으로 설치하게 됩니다. 이런 밀봉작업을 통해 케이블내의 도체(Core) 하나하나에 절연작용을 함과 동시에, 케이블그랜드내부에 flamepath를 형성합니다. 때문에 Ex d용 장비에 설치되는 케이블그랜드로써 가장 확실한 솔루션인 셈입니다. 하지만, Barrier Type 케이블그랜드는 일반 케이블그랜드에 비해 몇배나 비싼 제품이라는데에 문제가 있습니다. 케이블그랜드 자체도 비쌀뿐더러 compound를 설치하다보니 아무래도 작업시간도 길어지고 그에 따른 추가 비용도 발생합니다. 해서 Ex d 장비에 Barrier Type이 아닌 일반 Ex d용(Compression) 케이블그랜드를 적용하는 경우도 고려해야 합니다. 이를 위해서는 케이블그랜드외에 케이블에 대한 관련규정도 살펴봐야 합니다.
새 EN 60079-14 규정에 의한 케이블그랜드의 선택
관련규정인 EN 60079-14이 비교적 최근 (2014)개정되었습니다. 새 규정에 대한 가장 큰 특징은 Ex d enclosure에 설치되는 cable gland에 대한 선택 및 설치 규정 부분이 삭제된 것입니다. 즉 이전 규정에서는 모든 위험지역에서 사용될 수 있는 barrier type 케이블그랜드와 어떤 경우에는 사용가능한 compression type 케이블그랜드의 선택기준을 명확히 했지만, 새로운 규정에서는 그 기준이었던 용적(2리터)이하와 설치지역(Zone1), 가스그룹(IIC)의 기준을 삭제하였습니다.
변경된 규정은 Ex d에 적용되는 케이블그랜드로 기본적으로는 barrier type의 케이블그랜드를 사용하는 것을 원칙으로 합니다. 대신, 일반 Compression type의 케이블그랜드를 사용할 수 있는 경우에 단서를 달았는데, 그 단서가 EN 60079-14 (paragraph 9.3.2°)의 새롭게 규정된 cable을 사용할 것과, input cable의 길이가 최소 3미터를 이상이여야 한다는 것입니다. paragraph 9.3.2°은 주로 케이블에 대한 규정으로 첫째, 외부를 thermo-plastic, duro-plastic 또는 elastomer material로 도포되었을 것, 둘째 압출형 케이블로써 원형으로 되어 있고 충분히 조밀(compact)할 것, 셋째로 케이블 내부 충전재는 습기를 흡수하는 재질을 사용하지 않은 케이블일 것으로 규정하고 있습니다. 이중 주로 케이블의 조밀함에 해당하는 기준으로써 Annex E라는 부속조항을 달았는데, 이 부속조항에서 요구하는 케이블은 조건대로 제작하기가 쉽지 않은 것으로 알려져 있습니다.
결론적으로 새 관련규정은 방폭보호등급의 유지를 위해서는 케이블의 품질, 케이블의 길이, 케이블의 상태에 대한 규정을 추가했다고 할 수 있습니다. (그림2. 참고)만약 케이블이 (일부라도) 손상되었거나, 좋지 않은 상태이거나, 잘 설치되지 않았다면 폭발가스의 통로 역할을 하므로 위험하다는 것이고 작업 및 설치 현장에서 보다 더 주의를 기울여야 합니다.
Cold Flow 특성을 갖는 케이블
케이블관련, 또다른 이슈가 Cold Flow 입니다. 비교적 최근에는 화재사고 등을 대비하기 위해 IEC 60332 규격의 저연(Low Smoke)성 또는 난연성(flame-resistan) 케이블이 현장에 적용되기 시작했는데, 이 케이블은 대부분 Cold Flow 특성을 나타냅니다. Cold flow 특성은 그림3에서 보이듯 케이블에 지속적인 외부압력을 가한뒤 외부압력을 제거하면 케이블이 원상태대로 복구되지 않는 특성입니다. 즉, 케이블에 compression 또는 displacement seal 방식의 케이블그랜드를 장착하면 케이블을 계속 조이면서 그랜드가 장착하게됩니다. 이때 조여지는 외부압력의 힘이 원상복구되려는 성질보다 클 경우, 나중에 유지 보수 등의 이유로 케이블그랜드를 풀었을때 케이블이 원형모습으로 복구되지 않고 조여진 상태의 모습 그대로 남게되는 현상입니다.
이 현상이 케이블의 전기적 기본 function에까지 장애를 준다고 보기는 어렵지만, 케이블의 절연저항값의 저하를 가져오는 것으로 알려져 있습니다. 또한 Ex d 케이블그랜드이 적용되는 경우라면, 이것이 장비의 보호등급에도 안좋은 영향을 줄 수도 있습니다. Ex d 방폭 Amored 케이블그랜드에서의 sealing은 outer sheath가 IP등급의 유지를 담당하고 inner sheath 부분은 단순히 케이블을 잡아주는 역할을 넘어 방폭등급을 유지하는 역할을 합니다. 즉, 폭발이 일어날때 폭발가스가 케이블을 타고 배선으로 연결된 옆의 장비로 전이되는 것을 막는 부분이 inner sheath인 바로 이 지점입니다. 그런데, 이 지점의 케이블 외형부분에 왜곡이 있다면 inner sheath의 sealing의 역할이 무력화됩니다. 또 앞서 살펴본대로 barrier Type이 아닌 일반 compression type의 케이블그랜드를 사용할 경우 EN 60079-14 (paragraph 9.3.2°)의 규정을 만족해야 하고, paragraph 9.3.2° 중의 하나가 케이블이 원형(circular and compact)이여야 하는데 케이블의 뒤틀림 현상이 있다면 이 규정에도 위반됩니다.
Cold flow 특성의 케이블일 경우 기본적으로 barrier type의 케이블그랜드를 사용해야 합니다. 하지만, HAWKE사에서는 501/453/UNIV이라는 일반 모델로도 cold flow 특성에 대응할 수 있도록 했습니다. 이 케이블그랜드는 Zero Cable Damage 라는 기치하에 격막식(diaphragm type seal)으로 케이블을 잡아주도록 설계되어 있어 케이블 형태의 왜곡을 최소화하고 있습니다.
아래 표는 각 방폭 구조별 사용가능한 케이블그랜드의 Type을 정리한 표입니다.
Protection Technique Ex d Gland Ex e Gland Ex n Gland Ex t Gland Ex d O Ex e O O Ex i O O O O Ex p O O O
출처 : R.STAHL의 DIN EN 60079-14 (2014) Electrical installations design, selection and erection자료 / Cortem사의 the EN 60079-14 standard, the correct use of cable gland 편 / Cable Gland Selection for Ex-d Enclosures (Dipl.-Ing. Steffen Seibert, 2015), DIN EN 60079-14 (2014) 참고
방폭케이블그랜드를 선정할때 따져봐야 할 것들
알고쓰는 방폭실무 방폭케이블그랜드를 선정할때 따져봐야 할 것들 알쓰방 ・ URL 복사 본문 기타 기능 공유하기 신고하기 Q1. 방폭 케이블 그랜드라면 모든 방폭장비에 설치할 수 있나? A1. 방폭용 케이블그랜드를 선택하는 경우에는 일단 케이블그랜드 자체가 방폭형이여야 합니다. 가스그룹, 온도등급, IP등급, 내충격성(imapact resistance) 등이 방폭형 케이블 그랜드로써의 조건을 만족하면 됩니다. 가스등급은 IIC, T온도등급은 그랜드가 자체적으로 발열하지 않으니 무시해도 됩니다. IP등급은 최소 IP 54 (실제로는 IP 66 또는 IP 67, IP 68)이고, 내충격성은 최소 7Nm 입니다. HAWKE사 케이블그랜드에 표시된 방폭 마킹(모델: 501/453/RAC 모델) 방폭용 케이블그랜드는 그 자체로 방폭형이여야 하지만 그 방폭 등급 조건이 그랜드가 설치될 장비의 방폭 조건과도 맞아야 합니다. 값비싼 방폭 장비에 조건이 맞지않는 케이블 그랜드로 연결하여 방폭 등급이 깨져서는 안되기 때문입니다. 내압방폭 Ex d용 장비라면 당연히 Ex d용 케이블그랜드를 사용해야 하고, 안전증방폭 Ex e용 장비라면 Ex e용 케이블그랜드를 사용해야 됩니다. Ex e용 장비에는 Ex e외에도 Ex d 케이블그랜드도 사용할 수 있지만, Ex d 장비에는 Ex e 그랜드는 사용할 수 없습니다. Ex e용 케이블그랜드와는 달리 Ex d용 케이블그랜드는 방폭용 케이블그랜드의 일반적인 속성외에 Ex d만의 규격을 추가로 만족해야 하기 때문입니다. 방폭 구조(Protection Technique) Ex d Gland Ex e Gland Ex n Gland Ex t Gland Ex d 등급의 장비 O (사용가능) Ex e 등급의 장비 O O Ex i 등급의 장비 O O O O Ex p 등급의 장비 O O O Ex d(내압방폭)용 케이블그랜드가 특별한 이유는 Ex d 케이블그랜드에 케이블을 물려놓으면, 만약 박스내부에서 폭발이 일어나더라도 폭발압력이 케이블을 타고 외부(주변기기)에 영향을 주어서는 안된다는 내압방폭의 기본 개념 때문입니다. 이것이 제대로 구현되려면 케이블그랜드는 물론 케이블도 폭발을 막아내는 Sealing의 한 파트여야 하고, 케이블도 폭발압력에 충분히 견디도록 설계되었는지 검증되어야 합니다. 만일 이것이 자신없다면 Barrier Type의 케이블그랜드를 사용해야 합니다. HAWKE사의 제품의 경우 ‘ICG 653/UNIV’ 모델이 Barrier Type의 케이블 그랜드입니다. HAWKE사 Barrier Type의 그랜드(ICG 653/UNIV). 위쪽 부분이 그랜드별로 제공되는 컴파운드(compound) Barrier Type의 케이블그랜드에는 합성수지 성분의 compound가 들어있어 케이블그랜드 내부에 에폭시 컴파운드를 채우는 방식으로 설치하게 됩니다. 아래 설치 동영상의 중간 부분(5분0초부터)에서 보이는 밀봉작업을 통해 케이블내의 도체(Core) 하나하나에 절연작용을 하여 sealing이 됩니다. 때문에 Ex d용 장비에 설치되는 케이블그랜드로써는 Barrirer Type이 가장 확실한 솔루션인 셈입니다. 하지만, Barrier Type 케이블그랜드는 일반 케이블그랜드에 비해 꽤나 비싼 제품입니다. 그랜드 자체도 비쌀뿐더러 compound를 설치하다보니 아무래도 작업시간도 길어지고 그에 따른 추가 비용도 발생합니다. 해서 Ex d 장비에 Barrier Type이 아닌 일반 Ex d용(Compression) 케이블그랜드를 적용할 수 있는지도 고려해야 합니다. 이를 위해서는 케이블그랜드외에 케이블에 대한 관련규정도 좀 더 살펴봐야 합니다. Q2. 이전 규정도 잘 몰랐는데 새 EN60079-14규정이라구? A2. 관련 규정인 EN 60079-14이 비교적 최근(2014)에 개정되었습니다. 새 규정에서는 Ex d enclosure에 설치되는 cable gland에 대한 선택 요령 및 설치 규정 부분이 삭제되었습니다. 이전 규정에서는 모든 위험지역에서 사용될 수 있는 barrier type 케이블그랜드와 특정 경우에는 사용가능한 compression type 케이블그랜드의 선택 기준을 명확히 했지만, 새 규정에서는 그 기준이었던 용적(2리터)이하와 설치지역(Zone1), 가스그룹(IIC)의 기준을 삭제하였습니다. 변경된 규정은 Ex d에 적용되는 케이블그랜드는 barrier type의 사용을 기본 원칙으로 합니다. 대신 일반 Compression type의 케이블그랜드를 사용할 수 있는 경우의 단서를 달았는데, 그 단서가 EN 60079-14 (paragraph 9.3.2°)의 새롭게 규정된 cable을 사용할 것과, input cable의 길이가 최소 3미터를 이상이여야 한다는 것입니다. paragraph 9.3.2°은 주로 케이블에 대한 규정으로 첫째, 외부를 thermo-plastic, duro-plastic 또는 elastomer material로 도포되었을 것, 둘째 압출형 케이블로써 원형으로 되어 있고 충분히 조밀(compact)한 구조일 것, 셋째로 케이블 내부 충전재는 습기를 흡수하는 재질을 사용하지 않은 케이블일 것을 규정하고 있습니다. 이중 주로 케이블의 조밀함에 해당하는 기준으로써 Annex E라는 부속조항을 달았는데, 이 부속조항에서 요구하는 케이블은 그 요구 조건대로 제작하기가 쉽지 않은 것으로 알려져 있습니다. 결론적으로 새 관련규정은 내압방폭 장비에는 Barrier Type의 케이블그랜드를 사용할 것을 요구하고 있습니다. 아울러 방폭보호등급의 유지를 위해서는 케이블의 품질, 길이, 상태에 대한 규정을 추가한 것으로 볼 수 있습니다. 이는 현장에서 케이블이 (일부라도) 손상되었거나, 좋지 않은 상태이거나, 잘 설치되지 않았다면 폭발가스의 통로 역할을 하니 위험하다는 것이고 작업 및 설치 현장에서 보다 더 주의를 기울이라는 뜻으로 해석됩니다. Q3. Cold Flow 특성용 케이블그랜드가 뭔가? A3. 케이블 관련 또다른 이슈가 Cold Flow 입니다. 최근에는 화재사고 등을 대비하기 위해 IEC 60332 규격의 난연성(flame-resistant) 또는 저연(Low Smoke)성 케이블이 현장에 적용되기 시작했는데, 이 케이블들이 대부분 Cold Flow 특성을 보입니다. Cold flow 특성은 아래 사진에서 보이듯 케이블에 지속적인 외부압력을 가한뒤 외부압력을 제거하면 케이블이 원상태대로 복구되지 않는 성질입니다. 즉 케이블에 일반 compression 타입의 그랜드를 장착하면 케이블을 계속 조이게 됩니다. 이때 조여지는 외부압력의 힘이 케이블의 원상복구되려는 성질보다 클 경우, 나중에 유지 보수 등의 이유로 케이블그랜드를 풀었을때 케이블이 원형모습으로 복구되지 않고 훼손된 상태로 남는 현상입니다. Cold Flow 속성을 보이는 손상된 케이블 이 현상은 케이블의 전기적 기본 function에까지 큰 장애를 준다고 보기는 어렵지만, 케이블의 절연저항값의 저하를 가져오는 것으로 알려져 있습니다. 또한 앞서 살펴본대로 일반 compression type의 케이블그랜드를 사용할 경우 EN 60079-14 (paragraph 9.3.2°)의 규정을 만족해야 하고, paragraph 9.3.2° 중의 하나가 케이블이 원형(circular and compact)이여야 하는데 케이블의 뒤틀림이 있다면 이 규정에도 위반됩니다. 만일 Ex d 케이블그랜드이 적용되는 경우라면, 장비의 보호등급에도 안좋은 영향을 줄 수 있습니다. Ex d 케이블그랜드에서의 sealing은 outer sheath가 IP등급의 유지를 담당하고 inner sheath 부분은 방폭등급을 유지하는 역할을 합니다. 폭발이 일어날때 폭발가스가 케이블을 타고 배선으로 연결된 옆의 장비로 전이되는 것을 막는 것은 inner sheath 부분에 연결된 그랜드 입니다. 그런데 이 지점에서 케이블 외형부분에 왜곡이 있다면 inner sheath의 sealing 역할이 무력화되는 것입니다. HAWKE사 Cold Flow용 케이블그랜(501/453/UNIV) 모델의 케이블에 결합된 모습 (빨간색 표시부분은 특허받은 케이블보호용 Passive diaphragm seal) Cold flow 특성을 보이는 케이블일 경우 기본적으로 barrier type의 케이블그랜드를 사용해야 합니다. 하지만, HAWKE사 제품으로는 501/453/UNIV이라는 일반 compression type의 모델이 cold flow 특성에 대응할 수 있도록 설계되었습니다. 이 케이블그랜드는 Zero Cable Damage 라는 기치하에 격막식(diaphragm type seal) 설계를 통해 케이블을 잡도록 되어 있어 케이블 형태의 왜곡을 최소화하고 있습니다. 글 내용 중에 궁금한 사항이나 오류는 댓글을 달아주시거나, 아래의 이메일이나 전화로 연락 주세요. 인쇄
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방폭 플라스틱 케이블그랜드(HSK-EX-P Type), 박스코 (BOXCO)
(!)Microsoft사의 Windows7은 2020년 1월 14일부터 서비스 종료 예정으로, 본 사이트에서는 2019년 12월 15일부터 권장 환경 대상에서 제외됨을 알려드립니다.
내압 방폭형 케이블 그랜드 적용시 주의사항
가스가 있는 장소에서 전기설비, 센서류 등을 설치할 때 방폭설비를 설치합니다. 방폭에는 여러 종류가 있습니다. 폭발이 발생해도 외부로 그 여파가 안나가가도록 하는 방법(내압방폭), 전기회로적으로 아예 스파크가 발생하지 않도록 하거나(본질안전), 공기나 질소를 채워 넣어 폭발을 방지하는 방법(압력방폭) 등이 있습니다.
보통 전선관의 부속품은 내압방폭을 적용합니다. 내압방폭이라 해서 방수가 완벽히 되는 것은 아니지요. 방폭설비의 전선관의 방수조치를 위해서는 케이블 그랜드를 채용하는 것이 좋습니다. 그럼 방폭형 케이블그랜드 에 대해 알아보고 적용시 주의해야 할 사항에 대해 알려드리겠습니다.
방폭지역의 전선관
방폭지역의 전선관은 후강 전선관과 후렉시블 전선관을 사용합니다. 또한 전기설비 인입단에는 와이실링이란 피팅류에 컴파운드라는 고형물을 채워 넣어 폭발이 다른 구역으로 확산되는 것을 방지합니다.
방폭자재 와이실링
컴파운드 자체가 밀봉하는 역할을 하긴 하지만 방수의 역할을 하진 않습니다. 따라서 습기가 많고 침수의 우려가 있는 열악한 환경(지하, 맨홀 박스 내부 등)에선 케이블그랜드를 추가하여 전기설비 내부로 물이 들어 가지 않도록 해야 합니다.
그렇지 않으면 지하의 물이나 습기가 전선관 내부로 스며들어 전선관을 타고 전기설비 쪽으로 물이 들어갈 수 있습니다. 일반적인 환경에선 와이실링→후렉시블전선관→전기설비 순이겠지만 케이블 그랜드를 추가하면 와이실링→후렉시블 전선관→케이블그랜드→전기설비 순이 되겠습니다.
내압 방폭형 케이블 그랜드
케이블 그랜드의 역할은 전기설비에 케이블이 인입, 인출 시 고무로 케이블을 조여주어 외부로부터 습기나 공기 등을 차단하는 역할을 합니다. 그 자체로서 케이블을 고정하는 역할도 하고요. 방폭용 케이블 그랜드로 일반 케이블그랜드와 비슷한 역할을 하지만 방폭기능이 추가된 것이죠. 아래 제품은 우창전기산업에서 제조하는 내압방폭형 케이블 그랜드로 방폭인증은 Exd ⅡC IP66입니다. 재질은 황동과 스텐리스(Brass & Stain less Steel) 입니다.
내압 방폭형 케이블 그랜드
분해를 해보면 알겠지만 일반 피팅에 고무바킹을 조일수 있는 기구가 추가된 것이죠.
방폭형 케이블 그랜드 구조
조립해서 안쪽을 보면 고무가 보입니다.
제가 알고 있는 제조사는 우창전기산업과 일신산업전기 2개소입니다. 여기서 제품정보를 확인하시고 구매를 하면 될 거 같습니다. 가격은 22C가 만오천원 정도 한 걸로 기억합니다.
방폭형 케이블 그랜드 적용시 고려사항
1. 방폭구조 확인
현재 사용하고 있는 방폭구조와 동일한 제품을 사용하는 게 좋습니다. Exd 구조에서는 Exe용 그랜드를 사용하지 못한다고 합니다. 즉 동일한 구조의 제품을 사용하면 문제 생길 일이 없겠죠.
2. 케이블 사이즈
케이블 그랜드 안에 넣을 케이블의 직경을 알아야 합니다. 저의 경우 주로 사용하는 배관이 22C인데 22C용 케이블그랜드는 케이블이 들어가지 않아 한 단계 큰 28C를 적용했습니다. 구매 전 케이블이 들어가는지 확인해야 하며 만약 케이블이 들어가지 않을 경우 한단계 큰 케이블 그랜드를 사용해야 하며 이 경우 소켓과 리듀서가 추가로 필요합니다.
3. 나사산 피치
보통 우리나라는 mm용 나사산을 쓰는데 유럽이나 미국제품은 인치용 제품이 아직 많더군요. 사용하는 전기설비의 나사산 규격을 알아야 정확한 부속을 구매할 수 있습니다.
그 외에도 고려해야 할 사항이 많겠지만 저는 이 3가지 정도만 주의하면 좋을 거 같습니다. 방폭설비에 대해 더 자세히 알아보고 싶은 분들은 아래 사이트에 좋은 자료가 많더군요. 참조 바랍니다.
【태경 T&C】
키워드에 대한 정보 방폭 케이블 그랜드
다음은 Bing에서 방폭 케이블 그랜드 주제에 대한 검색 결과입니다. 필요한 경우 더 읽을 수 있습니다.
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