루즈 커넥션(Loose Connection)에 의한 국부 아크 발화(發火)

전선과 단자대, 또는 플러그와 콘센트 등의 접속부 결합이 느슨해져 접촉 불량이 발생하고, 이에 따라 국부적인 고열과 전기적 아크(불꽃)가 일어나 화재로 이어지는 현상을 말한다.
루즈 커넥션(Loose Connection, 느슨한 연결)은 사용되는 분야에 따라 조임이 느슨하거나 풀린 연결, 접촉 불량, 느슨한 결합(Loose Coupling의 혼용) 등 크게 세 가지 의미로 해석된다. 물리적이고 사전적인 의미로, 전선이나 커넥터의 연결이 느슨해져 전류가 제대로 흐르지 않는 접촉 불량(Imperfect electrical connection) 상태를 뜻한다.
플러그가 콘센트에 헐겁게 꽂혀 있거나 기기 내부의 납땜이 떨어지기 직전일 때 주로 사용하며, 전력 공급이 끊기거나 스파크, 아크가 일어나는 원인이 된다. IT(소프트웨어 공학) 및 시스템 구조(architecture) 분야에서는 루즈 커넥션을 ‘루즈 커플링(Loose Coupling, 느슨한 결합)’과 같은 의미로 혼용하여 사용한다.
전기 화재 조사에서 매우 중요한 발화 메커니즘 중 하나로, 다음과 같은 단계적인 과정을 거쳐 발생한다. 접속부가 느슨해지면 전류가 흐르는 통로(접촉 면적)가 급격히 줄어들면서 그 지점의 접촉저항(R)이 증가하고, 전류(I)가 흐를 때 저항이 커진 느슨한 접속부에 과도한 열이 집중되는 국부적 과열 현상인 국부적 줄열(I² R)이 발생한다. 고열로 인해 금속(구리 등) 표면이 산화되어 아산화구리(Cu₂O) 등의 절연성 산화막이 형성된다.
그로 인하여 회로가 붙었다가 떨어지기를 반복하는 트래킹 현상에 의한 미세한 직렬 아크(Arcing)가 발생한다. 지속적인 아크와 고열(천 도 이상)에 의해 주변의 플라스틱 단자대나 전선 피복이 탄화(Carbonization)되어 절연파괴로 도전로가 형성되고, 결국 주변 가연물에 불이 붙어 화재가 발화한다. 또한, 전선 체결 시 나사(볼트)를 규정 토크로 단단히 조이지 않았을 때 발생하고, 세탁기, 실외기 등 기계적 진동이 심한 전기 가전이나 산업용 장비를 오래 사용하면서 체결 부위가 점차 풀린 경우와 열팽창과 수축의 반복에 의한 경우로 전기를 사용할 때(온도 상승)와 사용하지 않을 때(온도 하강) 전선 금속이 팽창·수축을 반복하며 결합이 헐거워진 때와 습기나 가스로 인해 접속부에 부식이 진행되어 접촉 상태가 나빠진 경우이다.
루즈 커넥션에 의한 직렬 아크는 회로의 전체 전류를 크게 증가시키지 않으므로, 일반적인 배선용 차단기(MCCB)나 누전차단기(RCD/ELB)가 감지하지 못하고 떨어지지 않는 경우가 많아 매우 위험하므로 직렬 아크를 감지할 수 있는 아크 차단기(AFDD, AFCI)를 도입하는 것이 근본적인 기술적 대책이다. 또한 예방 방법은 주기적(분기)으로 열화상 카메라를 이용해 접속부의 국부 발열 여부를 점검해야 한다.

글로우 커넥션(Glow Connection) 발화(發火)

글로우 커넥션(Glow Connection, 아크 발화 또는 접속부 과열, 적열 접속점)은 전선과 단자 사이의 접속이 느슨해지거나 부식되어 국부적인 고저항(High Impedance) 부위가 생기고, 전류가 흐르면서 붉은 빛으로 빨갛게 달아오르며(Glow) 화재로 이어지는 발화 현상을 말한다. 

일반적인 단락 사고와 달리 차단기가 즉시 떨어지지 않고 오랜 시간 뜨거운 열을 축열시키기 때문에 매우 위험한 화재 원인 중 하나이다.
발화의 주요 메커니즘은 접속 불량 발생, 접촉 저항의 증가, 적열(Glowing) 및 아크 현상과 주변 물질 탄화 및 발화현상 등이다.
접속 불량 발생 현상은 콘센트 내부의 나사가 풀리거나 플러그와의 접촉면이 헐거워짐, 또는 전선이 부식되면서 접촉 면적이 줄어든다. 접촉저항의 증가는 전류가 흐르는 통로가 좁아지면서 해당 부위의 전기 저항이 급격히 증가하고, 적열(Glowing) 및 아크 현상은 늘어난 저항으로 인해 미세한 불꽃(아크)이나 열이 발생하며, 금속 결합 부위가 붉게 달아오르는 ‘절열(Glow) 상태’가 유지된다. 이 상태는 전류가 차단되지 않는 한 수십 시간 이상 지속되기도 한다. 주변 물질 탄화 및 발화현상은 지속적인 고열이 주변의 플라스틱(절연재)을 녹이고 탄화(숯처럼 만듦)시키며 전도성 통로를 형성하여 결국 치명적인 화재로 발전한다.
 

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