김진태
(Jin-Tai Kim)
1
김충혁
(Chung-Hyeok Kim)
†
-
(Doctor course of Plasma bio display at kwangwoon University / Diretor of Korea Testing
& Research Institute (KTR))
Copyright © The Korean Institute of Illuminating and Electrical Engineers(KIIEE)
Key words
LED Luminaire, LED Lighting, Safety Standards for Electrical Appliances
1. 서 론
1.1 연구의 배경
LED조명시장은 09년 이후 그린에너지 사업의 성장 동력으로 급부상함에 따라 에너지 절감 요구에 따라 에너지효율이 낮은 전통조명들에서 LED광원으로
대체되고 있는 추세이다. 과거 촛불, 백열전구, 형광등의 기존조명에 비하여 소비 전력이 낮고 수명이 길며 수은을 사용하지 않아 친환경적인 LED조명으로
발전해왔다.
LED광원은 안전기 호환형 LED램프가 나오면서 수명과 소비전력에서 이점을 보이고 있으며 기존형광등을 대체하고, 이와 관련된 조명제품들이 시장에 많이
출시되고 있다. 특히 형광램프 대체형 LED램프의 개발은 친환경적인 요소와 같은 장점 때문에 교체 편리성이 매우 중요하다. 형광등은 가정, 사무실,
공업용 시설 등에서 가장 많이 사용되었으며 최근에는 G13 Cap의 직관형 LED램프가 활발하게 보급되고 있다.
형광램프 대체형 LED램프는 기존에 설치된 형광등기구 변경없이 그대로 사용함에 따라 교체시간과 비용을 절감할 수 있다. 또한 LED등기구를 새롭게
설치하는 경우에 비해 상대적으로 부담을 많이 줄일 수 있고 고효율, 장수명, 친환경 등 3가지의 큰 장점을 유지할 수 있다.
직관형 LED램프의 종류는 ①형광램프(1200mm를 대체하는 32W, 36W, 40W), ②컨버터 외장형 LED램프, ③형광램프 대체형 LED램프(안정기
호환형), ④전원 직결형 LED램프로 구분되며 그 중 ①, ②, ③에 대해서는 국가기술표준원 고시로 KC인증을 운영하고 있다. 그러나 ④전원 직결형
LED램프에 대해서는 전원방식 표준화 등 안전항목 검증이 미흡하여 인증을 시행하지 못하고 있다.
전원 직결형 LED램프 보급 시 전원 인가방식이 각기 다른 등기구와 램프를 혼용하거나 오사용에 따라 화재, 감전, 화상 등 안전에 직접적인 영향을
주는 문제점 발생이 예상된다. 본 논문은 기존 형광등기구와 표 1, 표 2, 표 3의 LED램프 및 등기구 실제 사용 시 예상되는 문제점을 조사하고 분석함으로써, 안전 및 품질이 확보된 제품이 생산·보급되어 소비자가 안전한 제품을
사용할 수 있도록 전기용품 안전기준(KC)을 마련하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 연구를 통하여 기존 형광등기구와 표 2, 표 3의 등기구에 표 4의 전원 직결형 LED램프가 장착되었을 때 발생하는 안전상의 문제점을 도출하고 혼용되었을 때 안전을 확보할 수 있는 최적의 전원 공급 방식을 표준화하여
국내 전기용품 안전기준(KC)으로 제안하고자 한다.
Table 1. Linear LED lamp certification status
Table 2. Linear LED lamp – exterior converter type
Table 3. Linear LED lamp – exterior converter type
Table 4. Directly powered LED lamp
2. 본 론
본 연구에서는 안전성 조사를 위해 표 5와 같은 전원 직결형 LED램프를 형광등기구(표 3)와 컨버터 외장형 LED램프용 등기구(표 2)에 장착했을 때 위험도를 분석하였다. 표 6은 컨버터 외장형 LED램프를 형광등기구와 전원 직결형 LED램프용 등기구에 장착했을 때 위험도를 분석하였다. 표 7은 형광램프 및 형광램프 대체형 LED램프를 컨버터 외장형 LED램프용 등기구와 전원 직결형 LED램프용 등기구에 장착하였을 때 위험도를 분석하였다.
이를 바탕으로 호환성, 감전, 화재 위험성 등의 문제를 도출하였다.
Table 5. Cross connection table for direct powered LED lamp
Table 6. Cross connection table for converter exterior type LED lamp
Table 7. Cross connection table for fluorescent lamp and fluorescent lamp replacement
type LED lamp
2.1 시험결과
교차분석은 표 8과 같이 2가지 결선방식(1안, 2안)에 대한 안전성 조사를 시행하였으며 분석 결과는 다음과 같다.
Table 8. Connection diagram suggestion
형광등기구와 전원 직결형 LED램프에 대한 교차분석 결과, 결선방식 1안은 정상 점등되고 표 9와 같이 시험 후 안전에 이상이 없으나, 결선방식 2안의 경우 램프가 파손되고 깜빡거리며 감전 및 화재의 위험성 문제가 도출되었다.
Table 9. Safety Investigation of fluorescent lighting fixtures with directly powered
LED lamp
결선방식 1안은 N단자와 L단자가 양방향으로 연결되고 이는 전원 직결형 LED램프에 통전이 일어나면서 점등이 된다. 그러나 결선방식 2안의 경우 단자들이
한 방향으로 연결이 되기 때문에 통전이 이뤄지지 않아 점등되지 않고 루프가 발생하면서 쇼트가 일어날 수 있는데 그로 인해 파손될 수 있다.
전원 직결형 LED램프용 등기구와 형광램프 교차 시, 결선방식 1안의 경우 램프는 미점등되고 안전성을 손상시키지 않으며 시험 후 표 10과 같이 형광램프에 대해 안전성을 확보할 수 있다. 다만 결선방식 2안의 경우 모든 형광램프를 파손시켜 램프의 안전문제 및 감전 위험성이 도출되었다.
형광램프 대체형 LED램프와 전원 직결형 LED램프용 등기구를 조합하여 교차 시험한 결과, 결선방식 1안의 경우 정상 점등되거나 램프와 등기구에 안전성을
손상시키지 않았으나 결선방식 2안의 경우 일부 형광램프 대체형 LED램프를 파손시키고 안전성을 손상시키며 감전 및 화재 위험성 문제가 도출되었다.
Table 10. Safety Investigation of directly powered LED luminaires with fluorescent
lamp and fluorescent lamp replacement type LED lamp
전원 직결형 LED램프용 등기구와 컨버터 외장형 LED램프에 대한 교차분석 결과, 결선방식 1안의 경우 램프는 미점등되었으며 시험 후 정상 점등되고
표 표 11과 같이 램프에 안전성을 손상시키는 결함은 없었으나, 결선방식 2안의 경우 컨버터 외장형 LED램프가 파손되고 연기가 발생하며 램프의 안전성을 손상해
감전 및 화재 위험성 문제가 도출되었다.
컨버터 외장형 LED램프용 등기구와 전원 직결형 LED램프에 대한 교차분석은 결선방식에 상관 없이 모두 미점등되었으며 표 12와 같이 램프를 파손시키거나 안전에 위해가 되는 문제가 도출되지 않았으며, 시험 후 정상 점등되었다.
Table 11. Safety Investigation of directly powered LED luminaires with exterior converter
type LED lamp
Table 12. Safety Investigation of exterior converter type LED luminaires with directly
powered LED lamp
3. 결 론
이상과 같이 전원 직결형 LED램프를 결선방식에 따라 교차분석한 결과, 결선방식 2안으로는 표 13과 같이 형광램프 대체형 LED램프, 컨버터 외장형 LED램프 및 형광램프를 파손시키고 안전성에 심각한 문제를 발생시키며 혼용사용에 대한 문제가 발생할
수 있다. 그러나 결선방식 1안의 전원 직결형 LED램프는 전원 인가방식이 각기 다른 등기구와 램프를 혼용하더라도 화재, 감전, 화상 등 안전에 직접적인
영향을 주는 문제들이 발생하지 않으며 안전성을 확보할 수 있을 것으로 보인다.
Table 13. Cross-risk table
즉 안전한 제품을 사용할 수 있도록 관련 기준을 제정할 필요가 있다고 판단되며 제안하는 결선방식은 표 14와 같다.
Table 14. Power supplying connection method for directly powered LED lamp
향후 관련 연구를 진행하여 전원 직결형 인가 결선 방식의 안전성 및 성능 평가 방법 등에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Acknowledgements
본 연구는 산업통상자원부의 안전인증역량강화(소비자제품안전기술기반조성(No. 20001891)) 사업의 일환으로 수행하였음.
References
Go J. J., 2015, A Study on the Optical Characteristics of LED Lamp as Alternative
Type of FPL Lamp, Journal of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation
Engineers, Vol. 29, No. 10, pp. 1-6
KS C 7601 , 2009, Fluorescent lamps for general lighting service
KC 10025 , 2014, LED Lamp for Fluorescent Lamp Retrofit – Internal converter type
IEC 60901 Amd.5 Ed. 2.0: Amendment 5 , 2011, Single-capped fluorescent lamps - Performance
specifications
Biography
Director of Electric Electronics Laboratory of Korea Testing & Research Institude(KTR).
Eveluator of Korea Laboratory Accreditation Scheme (KOLAS). IECEE Technical Assessor.
Professor of Ingenium Studies at Kwangwoon University.
Council Meber of The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers.