2.1 사고자료와 분석대상

분석 대상은 2018–2023년 한국전력공사 안전관리시스템에 등록된 아크 사고 상세 보고서 65건 중 중복 사례와 직접 활선 공법 사고를 제외한 40건에 고압 계기 사고 1건을 추가한 총 41건이다^[9]. 사고 보고서와 정전 실적 보고서를 1차 자료로 사용하고, 영업배전정보시스템(영배 4.0), 송변전 통합시스템, 계통보호 통합지원시스템 및 ADMS의 설비 제원·계전기 정정치·선로 정보로 교차 확인하였다^[9]. 보호 기기 동작은 제조사 TCC, COMTRADE 또는 PQ 파형, 차단기 동작 이력 중 확보 가능한 자료를 대조하였다. 작업 내용, 사고 설비, 고장 유형, 변압기·선로 임피던스, 보호 기기 설정, 실제 차단기 동작, 작업 거리와 외함 조건을 수집하고 개인·지점 식별 정보는 제거하였다.

본 논문의 ‘저전압군’과 ‘고전압군’은 법령상 전압 등급 명칭이 아니라 분석 대상 구분이다. 저전압군은 0.11 및 0.38 kV 사고 14건, 고전압군은 22.9 및 154 kV 사고 27건으로 정의하였다. 이하 결과에서 제시한 ‘저압’과 ‘고압’은 각각 저전압군과 고전압군의 약칭이며 법령상 전압 등급을 뜻하지 않는다. 계산 모델은 IEEE Std 1584–2018의 적용 범위인 208 V~15 kV와 15 kV 초과 Lee 모델을 구분 적용하였다. 0.11 kV PT 2차측 사례 1건은 IEEE Std 1584–2018의 하한보다 낮으므로 참고값으로만 제시하고, 0.38 kV 대표 보호 시나리오와 공종별 제안 기준의 근거에서는 제외하였다.

사고 건수와 비율은 분석 대상 41건 내부의 사례 분포를 나타내며, 작업별 노출 횟수나 총 작업 시간을 분모로 한 발생 빈도 또는 사고 확률은 아니다. 따라서 본 연구는 실제 사고 자료에서 관찰된 공종별 사례 분포와 계산 입사에너지의 결과 심각도를 분석하는 데 범위를 한정한다. 발생 가능성을 포함한 절대 위험도 산정은 공종별 작업 노출량 자료가 확보되는 후속 연구에서 수행해야 한다.

2.2 PSCAD 계통 및 보호 기기 모델

본 연구에서는 PSCAD/EMTDC의 기본 내장 기능이 아니라 IEEE Std 1584-2018 및 Lee Method의 계산 절차를 사용자 정의 아크플래시 모듈로 구현하였다. 계통 모델에서 볼티드 단락 전류를 산정하고, 보호 기기 TCC에서 정상 및 감소 아크 전류에 대응하는 총 차단 시간을 결정한 후, 사용자 정의 모듈에서 아크 전류(Iarc), 감소 아크 전류(Iarc_red), 입사에너지(IE), 아크플래시 경계(AFB) 및 잔여 입사에너지를 계산하였다. 적용 전압은 208-600 V 저전압 구간, 601 V-15 kV 중전압 구간과 15 kV 초과 Lee 모델로 구분하였고, 전극 구성은 VCB, VCBB, HCB, VOA 및 HOA를 적용하였다.

각 사고는 전압·설비·공종에 대응하는 대표 토폴로지에 배치한 뒤 해당 사고의 변압기 용량과 %Z, 선로 임피던스, 보호 기기 정정값, 작업 거리 및 외함 조건으로 치환하였다. 저전압 통제 비교는 100 kVA, 22.9/0.38 kV, %Z 3.2 변압기, 1차측 K형 COS 10 A×3 및 2차측 OW 60 mm² 선로의 직하 1 m와 말단 50 m 조건을 사용하였고, 고전압 비교는 22.9 kV 인출부와 30 km 선로 말단 조건을 사용하였다^[9]. 사고 사진과 사고 경위에 따라 1선 지락, 2선 지락, 선간 단락 또는 3상 단락을 적용하고, PQ 파형·사고 기록 및 보호 기기 동작 이력과 대조하여 대표 계통의 재현성을 확인하였다. 이 절차로 고장 전류 감소에 따른 보호 기기 동작 지연과 비선형 보호 공백을 사례별로 반영하였다.

2.3 입사에너지 산정과 작업 허가 판정

사용자 정의 모듈은 IEEE Std 1584–2018의 전압 구간별 아크 전류 및 입사에너지 계산식과 15 kV 초과 개방형 고전압 아크에 대한 Lee Method를 구현하였다^{[1, 5]}. 입력은 선간 전압 $V$, 볼티드 단락 전류 $I_{bf}$, 전극 간격 $G$, 작업 거리 $D$, 외함 치수, 전극 구성 및 총 차단 시간 $t$이다. 0.11 kV 사례는 표준 적용 범위 밖의 참고값으로 구분하였다. 아크플래시 경계는 2도 화상 임계 입사에너지 5 J/cm²(1.2 cal/cm²)에 해당하는 거리로 계산하였다.

본 연구는 NFPA 70E의 두 PPE 선정 방법 중 입사에너지 분석법만을 적용하였다^[2]. 계산 결과를 PPE Category로 변환하지 않으며, 사선화 가능성과 공학적 통제를 검토한 뒤 잔여 입사에너지 이상의 아크 정격을 갖는 의복·안면보호구를 선정하고, 손·청력 보호구는 해당 위험과 보호 성능 기준에 따라 별도로 선정한다. 아크플래시 경계는 5 J/cm²(1.2 cal/cm²)를 기준으로 계산한다. 잔여 입사에너지가 현장에서 사용할 수 있는 보호 시스템의 아크 정격을 초과하거나 핵심 입력값이 불확실하면 활선 작업 허가를 보류하고, 사선화하거나 공학적 통제 후 다시 계산한다.

2.4 PSCAD 아크모듈의 검증

개발 모듈은 IEEE Std 1584–2018의 계산 절차를 입력값 확인, 전압 영역 판정, 전극·외함 보정, 기준 전압별 아크 전류 계산, 실제 전압 보간, 감소 아크 전류 산정, TCC 기반 차단 시간 결정, 정규화 입사에너지 산정, 시간·거리 보정, 아크플래시 경계 및 잔여 입사에너지 산정의 순서로 구현하였다. 특히 보호 기기의 총 차단 시간은 정상 및 감소 아크 전류에 대한 TCC를 기준으로 결정하여, 아크 전류가 감소할 때 보호 기기가 순시 영역에서 한시 영역으로 이동하는 현상을 반영하였다.

수학적 검증에는 IEEE Std 1584–2018 Annex D의 저압 및 중전압 표준 예제를 사용하였다. 4.16 kV 예제는 $I_{bf}$ 15 kA, 전극 간격 104 mm, 작업 거리 914.4 mm, 외함 762×1,143 mm의 VCB 조건이고, 0.48 kV 예제는 $I_{bf}$ 45 kA, 전극 간격 32 mm, 작업 거리 609.6 mm, 외함 610×610×254 mm의 VCB 조건이다. 두 예제에서 아크 전류, 감소 아크 전류, 입사에너지 및 아크플래시 경계의 단계별 출력이 표준 계산값의 허용 오차 범위에 들어오는지를 확인하였다. 이 검증은 PSCAD 블록의 수식 이식과 단위 변환의 정합성을 확인하기 위한 것이며, 실제 사고의 입력 불확도까지 제거한다는 의미는 아니다.

모듈 검증은 Annex D 예제의 공개 입력값을 그대로 주입하고, 기준 전압별 아크 전류, 실제 전압 보간값, 감소 아크 전류, 정규화 입사에너지, 시간·거리 보정 입사에너지 및 아크플래시 경계를 단계별로 비교하는 방식으로 수행하였다. 4.16 kV 예제와 0.48 kV 예제 모두 중간값과 최종값이 표준 계산 순서와 일치하였고, 출력 자릿수 차이에 따른 반올림 범위 안에서 동일함을 확인하였다. 또한 전압, 전극 간격, 작업 거리 및 외함 치수가 표준 적용 범위를 벗어나면 계산을 중단하도록 입력 검사를 두었다. 이 검증은 사용자 정의 모듈의 수식 이식과 단위 변환이 정확함을 확인한 것이며 실제 아크의 물리 현상을 현장 시험으로 검증했다는 의미는 아니다.

PSCAD를 사용한 이유는 단일 고장 전류를 외부 계산기에 입력하는 방식으로는 선로 위치에 따른 고장 전류 변화, 감소 아크 전류에서 보호 기기가 순시 영역을 벗어나는 현상, 재폐로와 록아웃 및 차단기 개극 시간을 하나의 시간 영역 모델에서 연결하기 어렵기 때문이다. 본 연구에서는 사고 계통의 전원·변압기·선로와 보호 기기 TCC를 동일 모델에 구성하고, 그 결과를 사용자 정의 아크플래시 모듈에 전달하였다. 따라서 PSCAD의 역할은 고장 전류 산정에 그치지 않고 보호 협조 변화가 총 차단 시간과 잔여 입사에너지에 미치는 영향을 재현하는 데 있다.

2.5 통제 시나리오

현장 조건 결과와 비교하기 위해 (i) 보호 기기 차단 시간을 0.2 s로 제한하는 시나리오, (ii) 작업 거리를 910 mm로 확보하는 시나리오를 적용하였다. 저압 계기함 작업에는 변압기 2차측 전선퓨즈 설치에 따른 TCC 변화도 별도로 검토하였다. 모든 결과는 사고 당시 조건의 재현값과 통제 후 잔여 입사에너지로 구분하였다.

0.38 kV 대표 계통은 100 kVA, 22.9/0.38 kV, %Z 3.2 변압기, 1차측 K형 COS 10 A×3과 OW 60 mm² 저압 선로로 구성하였다. 변압기 직하 1 m와 말단 50 m를 비교한 이유는 동일 용량에서도 선로 임피던스가 커지면 고장 전류가 13.1 kA에서 5.61 kA로 감소하고, 1차측 COS가 신속 동작 영역을 벗어나 총 차단 시간이 75.9 ms에서 4,720 ms로 늘어날 수 있기 때문이다. 즉 COS는 변압기 1차측 후비 보호이고, 2차측 말단 고장을 신속히 제거하는 주 보호로 간주하지 않았다.

전선퓨즈 적용 조건은 특정 정격 전류를 모든 현장에 일률 지정하기 위한 것이 아니라 2차측 말단 주 보호의 필요성을 확인하기 위한 비교 시나리오이다. 사고 자료에는 전선퓨즈 정격이 일관되게 기록되어 있지 않아 단일 A값을 일반 기준으로 제시하지 않았으며, 실제 선정 시에는 변압기 용량, 최대 부하와 기동 전류, OW 60 mm²의 허용 전류·단락 내량 및 상·하위 보호 기기와의 협조를 동시에 검토해야 한다. 본 시나리오에서는 5.61 kA에서 제조사 총 차단 TCC가 36.3 ms가 되는 조건을 적용하였고, 현장 적용 전 해당 제품의 시간–전류 곡선으로 다시 확인하도록 하였다.

그림 1 현장 사고 자료 기반 분석 절차

Fig. 1 Analysis Procedure Based on Field Incident Data

3.1 전압 및 공종별 입사에너지 분포

저전압군 14건의 입사에너지는 1.37–127.1 J/cm², 고전압군 27건은 12.7–613.6 J/cm²로 산정되었다. 이 범위는 전체 분석 사례의 분포를 나타내며, 0.11 kV 사례의 계산값은 2.1절에서 정의한 참고 값으로만 해석한다. 저압에서는 보호 기기 부재 또는 COS 미동작으로 차단 시간이 수 초까지 길어진 계기·전력량계 작업의 위험이 높았다. 고압에서는 전류가 비교적 작더라도 보호 계전기의 순시 영역을 벗어나 한시 동작할 경우 입사에너지가 급격히 증가하였다. 즉, 전압이나 고장 전류의 크기만으로 위험 순위를 판단하기보다 아크 전류에서의 실제 차단 시간을 함께 평가해야 했다.

공종별로 저압 전력량계·부속설비는 5.7–109.1 J/cm², 계기함은 19.1–68.0 J/cm², 저압 보수·인입선은 9.66–124.0 J/cm²였다. 고압 대표 공종의 최댓값은 지상변압기 516.9 J/cm², 지상개폐기 307.0 J/cm², 무정전 공사용개폐기 613.6 J/cm², 지중케이블 165.0 J/cm², VLF 진단 568.4 J/cm² 및 MOF·고압송전 242.1 J/cm²였다. 이는 수집된 사고 사례의 결과 심각도이며 공종별 발생 빈도나 확률을 의미하지 않는다.

3.2 저압 사고의 보호공백

전력량계 교체 사고에서는 COS 미동작 또는 장시간 용단으로 44.1–109.1 J/cm²가 발생한 반면, 적정 전선퓨즈 설치로 차단 시간을 50 ms 이하로 제한한 시나리오에서는 0.35–2.7 J/cm² 수준으로 낮아졌다. 저압 말단은 선로 임피던스로 인해 고장 전류가 감소하면서 상위 퓨즈가 신속히 동작하지 않는 보호 공백이 발생할 수 있다. 이는 고장 전류가 작을수록 아크 위험도 항상 작다는 가정이 성립하지 않음을 보여준다.

3.3 보호 대책 적용 전후 계통 시나리오 비교

사고 당시 통제 조건과 강화 조건을 동일한 대표 계통에서 비교하였다. 저압 계통의 현행 조건은 변압기 1차측 K형 COS에 후비 보호를 의존하고 2차측 말단 전선퓨즈가 없는 구성이었다. 100 kVA 계통에서 변압기 직하 고장은 13.1 kA가 75.9 ms에 차단되어 개방형 기준 5.30 J/cm²였지만, 50 m 선로 말단에서는 선로 임피던스로 고장 전류가 5.61 kA로 감소하면서 COS 총 차단 시간이 4,720 ms까지 지연되어 136.4 J/cm²로 증가하였다. 이는 고장 전류가 작아져도 상위 후비 보호의 신속 동작 영역을 벗어나면 위험이 커지는 현행 보호 공백이다. 강화 조건으로 같은 말단에 OW 60 mm² 저압 선로에 전선퓨즈를 적용한 시뮬레이션에서는 36.3 ms에 차단되어 1.05 J/cm²로 감소하였다.

22.9 kV 대표 계통의 사고 조건에서도 변전소 인출부는 7.65 kA, 84.3 ms에서 140.2 J/cm²였고, 30 km 선로 말단은 1.10 kA로 감소했지만 차단 시간이 550 ms로 늘어 131.5 J/cm²가 되었다. 강화 조건으로 말단 전단 리클로저를 1회 트립 후 록아웃으로 적용한 시뮬레이션에서는 동일한 1.10 kA가 109 ms에 차단되어 26.1 J/cm²로 감소하였다. 계산상 입사에너지 감소율은 저압 말단 전선퓨즈 조건이 99.2%, 고압 말단 리클로저 록아웃 조건이 80.2%였다. 이 수치는 현장 실증 결과가 아니라 사고 조건을 재현한 PSCAD·입사에너지 연계 시뮬레이션 결과이며, 실제 적용 전 현장 TCC와 최소 고장 전류로 재검증해야 한다.

3.4 고압 공종의 차단 시간·작업 거리 효과

고압 6개 대표 공종의 최댓값을 비교한 결과, 사고 조건의 입사에너지는 지상변압기 516.9 J/cm², 지상개폐기 307.0 J/cm², 무정전 공사용개폐기 613.6 J/cm², 지중케이블 165.0 J/cm², VLF 진단 568.4 J/cm² 및 MOF·고압송전 242.1 J/cm²였다. 차단 시간을 0.2 s로 둔 시나리오는 차단이 지연된 5개 공종에서 입사에너지를 45.4–83.9% 낮췄다. 다만 표 4의 지중케이블 포설·접속 사례는 실제 차단 시간이 75–87 ms로 0.2 s보다 짧아, 이 비교 조건에서는 입사에너지가 394.5 J/cm²로 증가하므로 0.2 s를 일률적 저감 기준으로 사용할 수 없다. 작업 거리를 910 mm로 확대한 시나리오는 6개 공종에서 41.8–167.2 J/cm²로 감소하였다. 비교 시나리오의 결과는 그림 2와 표 6에 제시하였다.

그림 2 고압 공종의 입사에너지와 통제 시나리오 비교

Fig. 2 Incident Energy and Control-Scenario Comparison for High-Voltage Tasks

3.5 입사에너지 상위 사례의 공통 특성

입사에너지 상위 8개 사례의 계산값은 168.6–613.6 J/cm²였으며 모두 고전압 공종에서 나타났다. 지상변압기·개폐기 2건, 무정전 공사용개폐기 2건, VLF 진단 1건, 금속·광케이블 공사 1건, 수급지점 개폐기 조작 1건 및 MOF 점검·고압송전 1건이었다. 이 가운데 7건은 차단 시간이 0.2 s를 초과하였고, 차단 시간이 95 ms로 비교적 짧은 금속·광케이블 공사도 작업 거리 335 mm 때문에 168.6 J/cm²에 도달하였다. 고입사에너지 결과는 장시간 차단과 근접 작업이라는 두 경로로 형성되므로 어느 한 변수만 관리해서는 충분하지 않다.

입사에너지 상위 사례를 단일 보호복 등급으로 바꾸는 것은 적절하지 않다. 동일 공종에서도 보호 계전기 동작 영역과 작업 자세가 달라지면 결과가 크게 변하며, 최대 613.6 J/cm²는 약 146.7 cal/cm²이다. 해당 공종은 작업 허가 단계에서 사선화 가능성을 먼저 검토하고, 불가피한 경우 고속 차단, 재폐로 금지, 원격 조작·차폐 및 거리 확보를 적용한 뒤 잔여 입사에너지를 재계산해야 한다. 통제 후 잔여값이 사용 가능한 보호 시스템의 아크 정격을 초과하면 활선 작업을 허용하지 않는다.

3.6 입사에너지 분석 기반 보호 기준

본 연구의 보호 기준은 공종명만으로 PPE 범주를 지정하는 표가 아니라 실제 계통·보호 협조·작업 거리를 입력하여 잔여 입사에너지로 작업 허가 수준을 결정하는 절차이다. NFPA 70E의 두 PPE 선정 방법 중 본 연구는 입사에너지 분석법만을 사용하며 작업표 기반 PPE Category 방법은 적용하지 않는다^[2]. 먼저 공종별 우선 통제 대책을 적용한 뒤 입사에너지를 다시 계산하고, IEC 61482-1-1 시험에 따른 ATPV 또는 EBT가 잔여 입사에너지 이상인 보호 시스템을 선택한다^[8]. 잔여 입사에너지가 현장에서 사용할 수 있는 보호 시스템의 아크 정격을 초과하거나 입력 자료가 불완전하면 보호복 상향만으로 활선 작업을 허가하지 않는다. 순시 차단, 재폐로 금지·록아웃(lock-out), 원격 조작·차폐 및 거리 확보를 적용하여 재평가하고, 조건을 충족하지 못하면 사선화한다.

3.7 보호 기준 적용 예시

첫째, 0.38 kV 말단에서 전선퓨즈가 없는 사고 조건은 5.61 kA, 4,720 ms 및 136.4 J/cm²였다. 동일 계통에 2차측 전선퓨즈를 적용한 시뮬레이션에서는 총 차단 시간이 36.3 ms, 잔여 입사에너지가 1.05 J/cm²로 감소하였다. 제안 절차에서는 이 감소값만으로 작업을 즉시 허가하지 않고, 퓨즈 정격과 제조사 총 차단 TCC, 작업 거리 및 외함 상태가 계산 조건과 같은지 확인한다. 조건이 확인되면 잔여값 이상의 아크 정격 보호복과 감전 보호구를 선택하고, 확인되지 않으면 보수적 입력으로 재계산하거나 사선화한다.

둘째, 22.9 kV 선로 말단은 보호 대책이 없을 때 1.10 kA, 550 ms 및 131.5 J/cm²였으나, 전단 리클로저를 1회 트립 후 록아웃으로 운전한 시뮬레이션에서는 109 ms 및 26.1 J/cm²로 낮아졌다. 26.1 J/cm²는 약 6.24 cal/cm²이므로, 현장 입력과 록아웃 상태가 확인된 뒤에는 최소 8 cal/cm² 이상의 ATPV 또는 EBT를 가진 보호 시스템을 선택할 수 있다. 다만 재폐로가 다시 허용되거나 보호 정정값·작업 거리가 바뀌면 이 판정은 무효가 되며 재계산해야 한다.

셋째, 무정전 공사용개폐기 사례의 현장 최댓값 613.6 J/cm²는 약 146.7 cal/cm²로, 현장에서 사용할 수 있는 보호 시스템의 아크 정격을 초과할 수 있는 수준이다. 작업 거리를 910 mm로 확대한 비교 시나리오에서도 167.2 J/cm²였으므로 거리 확대 하나만으로 충분한 안전 여유를 확보했다고 볼 수 없다. 이 경우 사선화를 우선하고, 불가피한 경우 고속 차단·재폐로 금지·원격 조작·차폐를 복합 적용한 후 정상 및 감소 아크 전류 조건의 잔여 에너지를 다시 계산해야 한다. 이 예시는 공종명에 고정 PPE Category를 부여하지 않고 통제 후 잔여값과 실제 보호 시스템의 아크 정격을 비교하여 작업 허가를 결정해야 하는 이유를 보여준다.

사고 당시 운용 조건과 제안 기준의 차이는 보호복 등급 자체보다 판단 순서에 있다. 기존 운용은 감전 보호구와 방염복 착용을 기본으로 하되 사고점별 입사에너지, 보호 기기 총 차단 시간 및 ATPV/EBT 정격의 연결이 제한적이었다. 제안 기준은 먼저 사선화 가능성을 검토하고, 불가피한 경우 보호 기기 고속화·재폐로 금지·원격 조작·차폐·거리 확보를 적용한 뒤 잔여 입사에너지를 다시 계산한다. 그다음에만 잔여값 이상의 아크 정격 보호복을 선택하며, 사용 가능한 정격을 초과하면 활선 작업을 허가하지 않는다. 이 순서는 PPE를 최후 방어선으로 두고 제거 및 공학적 통제를 우선하는 현장 의사결정 구조를 명확히 한다.

4.1 차단 시간 중심의 위험관리

본 사례는 차단 시간이 현장에서 가장 직접적으로 통제 가능한 핵심 변수임을 보여준다. 특히 저압 계기함에서는 적정 전선퓨즈가 아크 지속 시간을 수 초에서 수십 ms로 단축하여 필요한 보호복 아크 정격을 크게 낮췄다. 고압에서는 순시 계전기 설정값보다 사고 전류가 작아 한시 동작으로 넘어가는 경우 입사에너지가 증가하였다. 따라서 입사에너지 분석에서는 최대 단락 전류뿐만 아니라 감소 아크 전류에서도 보호 기기가 어느 시간 영역에서 동작하는지 확인해야 한다.

4.2 PPE 기준의 해석

현장에서는 절연 장갑과 절연화 등 감전 보호구와 방염 작업복을 기본으로 운용하지만, 설비별 계산 입사에너지와 ATPV/EBT 최소 정격을 작업 허가 기준에 일관되게 연결하는 체계는 제한적이다^{[3, 4, 9]}. NFPA 70E의 입사에너지 분석법을 적용하면 계산값을 PPE Category로 바꾸지 않고, 공학적 통제 후 잔여 입사에너지 이상의 아크 정격을 갖는 의복·안면 보호구를 선정하고, 손·청력 보호구는 해당 위험과 보호 성능 기준에 따라 별도로 선정한다^[2]. 본 연구도 이 방법만 적용한다. 보호복 구매 사양에는 IEC 61482-1-1에 따른 ATPV 또는 EBT 최소값을 명시하고, 계산 잔여 입사에너지 이상의 정격인지 확인해야 한다^[8]. 잔여값이 사용 가능한 보호 시스템의 정격을 초과하거나 입력 신뢰도가 낮으면 PPE 상향보다 사선화 또는 추가 공학적 통제를 우선한다.

4.3 현장 적용을 위한 단계별 판정절차

제안 기준은 다음 순서로 적용한다. 첫째, 단선 결선도와 설비 이력에서 전압, 변압기 %Z, 선로 종류·긍장, 보호 기기 설정 및 작업 자세를 확인하고 불명확한 입력은 입사에너지를 과소평가하지 않는 값으로 기록한다. 둘째, 볼티드(bolted) 단락 전류뿐만 아니라 정상 및 감소 아크 전류에 대한 보호 기기의 총 차단 시간을 TCC에서 각각 확인하여 더 큰 입사에너지를 산정한다. 셋째, 잔여 입사에너지가 사용 가능한 보호 시스템의 정격을 초과할 가능성이 있거나 입력이 불확실하면 보호복을 먼저 정하지 않고 전선퓨즈, 순시 요소, 유지보수 모드, 재폐로 금지·록아웃(lock-out), 원격 조작, 차폐 및 작업 거리 확대를 적용하여 재계산한다. 넷째, 통제 후 잔여 입사에너지 이상의 아크 정격을 갖는 보호복·안면 보호구를 선정하고, 손·청력 보호구는 해당 위험과 보호 성능 기준에 따라 별도로 선정한다. 조건을 충족하지 못하면 활선 작업을 허가하지 않고 사선화한다.

이 절차에서 차단 시간 목표 0.2 s와 작업 거리 910 mm는 모든 설비에 적용하는 합격 기준이 아니라 대책의 효과를 비교하기 위한 시나리오 값이다. 실제 허용 여부는 해당 설비의 TCC, 전극 구성, 외함과 작업 자세를 반영한 재계산으로 결정해야 한다. 또한 현장 라벨에는 계산 입사에너지와 경계 거리뿐만 아니라 적용한 차단 시간, 작업 거리, 보호 기기 운전 모드와 유효 기간을 함께 표시해야 설비 변경 후의 오적용을 줄일 수 있다.

4.4 입력 불확도와 보수적 판정

사고 재구성 기반의 계산에서는 입력값 하나를 확정값으로 취급하기보다 자료의 출처와 불확도를 함께 관리해야 한다. 차단 시간은 계전기 설정이나 퓨즈 TCC만으로 정하지 않고 차단기 개극 시간과 퓨즈의 총 차단 시간을 포함해야 하며, 아크 전류가 감소했을 때의 동작 시간도 별도로 확인한다. 작업 거리는 설비 전면에서 작업자의 손까지가 아니라 예상 아크점에서 얼굴과 흉부까지의 최소 거리로 설정하고, 몸을 굽히거나 설비 내부로 진입하는 자세를 반영한다. 전극 구성과 외함은 동일 설비명이라도 도체 방향, 배리어 및 문 개방 상태에 따라 달라질 수 있으므로 현장 사진이나 도면으로 확인한다.

본 연구에서는 자료 신뢰도를 세 수준으로 구분하는 운영 방안을 제안한다. A 수준은 COMTRADE 또는 계측 파형, 최신 정정표와 실측 작업 거리가 모두 존재하는 경우이다. B 수준은 보호 기기 설정과 TCC는 확인되지만 작업 거리나 외함을 사진·표준 도면으로 추정한 경우이며, 추정 범위의 상·하한을 모두 계산하여 큰 값을 적용한다. C 수준은 차단 시간이나 계통 구성 등 지배 변수가 확인되지 않는 경우로서 단일 PPE 등급을 부여하지 않고 현장 측정, 보호 기기 시험 또는 사선화를 선행한다. 이 구분은 계산 정밀도를 나타내는 통계적 신뢰구간이 아니라 작업 허가 시 과소평가를 방지하기 위한 데이터 품질 등급이다.

입사에너지는 동일한 아크 전류와 거리 조건에서 지속 시간에 거의 비례하므로 차단 시간의 과소평가는 결과를 직접 낮춘다. 반면 작업 거리의 영향은 적용 모델의 거리 지수에 따라 비선형적으로 나타나므로 임의의 거리 비만으로 환산하지 않는다. 따라서 B 수준 자료에서는 차단 시간, 작업 거리, 외함 및 전극 구성의 합리적 범위를 조합한 경계 시나리오를 계산하고 그중 최대 잔여 에너지를 작업 허가에 사용해야 한다. 보호 기기 정정, 퓨즈 정격, 변압기 용량, 선로 굵기·긍장, 외함 또는 작업 방법이 변경되면 기존 라벨과 PPE 지정을 그대로 사용하지 않고 모델을 다시 계산한다.

4.5 공종별 통제 우선순위

저압 전력량계·계기함 및 인입선 작업은 사고 전류가 상위 COS의 신속 동작 영역에 들지 않는 보호 공백이 핵심이므로, 작업 전 전선퓨즈의 설치 여부와 정격, 변압기 2차측부터 사고점까지의 선로 임피던스를 우선 확인한다. 전선퓨즈가 없거나 총 차단 시간을 확인할 수 없는 경우에는 보호복 아크 정격을 높이는 방식으로 대체하지 않고 임시 보호장치 설치 또는 사선화를 적용한다. 고압 지상변압기·개폐기와 공사용개폐기 작업은 작업 구간 전단의 CB 또는 리클로저가 감소 아크 전류에서도 순시 동작하도록 유지보수 모드를 검토하고, 작업 중 재폐로를 금지하여 1회 트립 후 록아웃 상태를 확인한다. 도어 개방이나 엘보 접속·분리처럼 아크점과 얼굴이 가까워지는 작업은 원격 조작, 차폐판 및 자세 변경으로 작업 거리를 확보한다.

VLF 진단, 지중케이블 접속 및 MOF 점검은 정상 작업 중에도 잔류 전하, 유도 전압 또는 오결선에 의해 예상하지 못한 아크점이 형성될 수 있다. 따라서 전원측 차단만으로 무전압을 간주하지 않고 검전, 방전, 접지와 역송전 가능성 확인을 작업 허가 조건에 포함한다. 작업 계획자는 계산 입력값과 통제 후 잔여 입사에너지를 제시하고, 보호 계전 담당자는 정정값과 총 차단 시간을 확인하며, 현장 책임자는 실제 작업 거리·도어 상태·록아웃이 계산 조건과 같은지 작업 직전에 대조해야 한다. 이 세 단계 중 하나라도 확인되지 않으면 계산된 PPE 선정값은 작업 허가의 근거로 사용하지 않는다. 이러한 역할 분리는 설비 해석 결과가 현장 절차로 전달되는 과정에서 조건이 누락되는 것을 방지한다.

4.6 연구의 한계

첫째, 분석 대상은 한 전력회사에서 보고된 사고로서 경미 사고와 near-miss가 누락되었을 수 있다. 공종별 작업 건수와 노출 시간을 확보하지 못했으므로 사례 건수는 발생 빈도나 확률로 해석할 수 없다. 둘째, 일부 작업 거리, 전극 간격 및 외함 조건은 사고 사진과 표준 설비 도면에서 추정하여 입력 불확도가 있다. 셋째, 사고 당시 보호 기기의 실제 총 차단 시간을 파형으로 확인하지 못한 사례는 TCC 또는 보고 자료에 의존하였다. 넷째, IEEE Std 1584–2018은 208 V-15 kV의 3상 교류 아크에 적용되는 모델이므로, 1선지락·선간 단락 등 계통 고장 유형의 재현 결과를 해석할 때에는 입사에너지 모델의 적용 범위와 가정을 함께 고려해야 한다. 15 kV 초과 결과는 Lee 모델의 가정에 의존한다. 다섯째, 보호 장치 개선에 따른 감소 효과는 시뮬레이션 결과이며 현장 실증으로 확인하지 못했다. 후속 연구에서는 작업 노출량 기반 발생 빈도, 사고 직후 표준 데이터시트, 입력 변수 민감도, 상용 도구 교차 검증 및 현장 실증 자료를 확보해야 한다.