UL 1741 강의 6 — 성능 시험 I: 최대전압·온도·절연내력·중전압 내전압·출력 특성·계통 호환(44~49절)

구조 요건이 끝나고 시험이 시작된다. 시험 전원과 모의 계통을 어떻게 꾸미는지, 어느 전압을 기준으로 시험 전압과 이격을 정하는지, 부품별 최대 온도와 측정법, 저전압 절연내력 시험의 전압과 자리, 중전압의 상용주파·임펄스 내전압 등급, 관찰창의 압력·충격 시험, 출력 정격과 고조파 한계, 그리고 연동 인버터를 네 등급으로 나누어 각각 어느 문서로 보내는 49절을 읽는다.

2026년 9월 9일 · 대상 판본: UL 1741 제3판(2021년 9월 28일), 2026년 8월 14일 개정 반영

시험은 구조 요건이 실제로 성립하는지를 전기로 확인하는 절차다

2~5강의 구조 요건은 대부분 치수와 재료의 규정이었다. 그 규정이 실제 제품에서 성립하는지는 전기를 걸어 보아야 알 수 있다. 44절부터 64C절이 그 시험이고, 이 강의는 그중 앞부분인 44~49절을 다룬다. 이 절들의 논리는 한 방향으로 흐른다. 44절이 시험 조건을 정하고, 45절이 시험 전압과 이격의 기준이 되는 최대 전압을 정하며, 46절이 정격 부하에서 온도를 재고, 47절과 47A절이 그 뜨거운 상태에서 절연이 견디는지를 확인한다. 48절은 정격대로 출력이 나오는지, 49절은 계통에 붙었을 때 어느 문서로 평가되는지를 정한다.

44절 시험 조건 — 입력원과 모의 계통

44.1은 인버터와 컨버터에 46~60절의 시험을 적용한다. 44.2는 별도 규정이 없으면 입력원의 전류-전압 특성과 시간 응답을 모의하는 전원으로 제품에 전력을 공급하게 한다. 태양광 어레이는 전류원에 가깝고 배터리는 전압원에 가까우므로, 어느 쪽을 모의하느냐가 시험 결과를 바꾼다. 시험 결과가 전원의 전압-전류 특성과 단락 전류 능력에 영향받을 수 있으면 전원을 시험 대상 장치(DUT)의 최대 정격 입력 전압으로 맞추고, DUT 단자에서 잰 전원의 전류 능력은 DUT의 정격 최대 입력 단락전류 이상이어야 한다. 계통 연동 인버터의 출력은 44.3과 표 44.1의 공급 전압에 연결한다.

44.3은 모의 계통 전원의 임피던스를 인버터 출력 임피던스(정격 출력 전압 ÷ 정격 출력 전류)의 5 % 미만으로 정한다. 계통은 인버터보다 훨씬 강한 전원이어야 시험이 성립하기 때문이다. 44.4는 모의 계통 대신 실제 전력회사 계통을 써도 된다고 하고, 44.5는 입출력 과전류 보호를 제조사 설명서대로 설치하게 한다. 44.6은 시험이 요구하는 입력 전력 범위를 낼 수 없는 특정 입력원과 함께 쓰이는 장비를 그 입력원의 한계 안에서 시험하고, 결과가 그 장비와 그 입력원의 조합에만 적용된다는 제한을 기록하게 한다.

45절 최대 전압 측정 — 시험 전압과 이격의 공통 기준

45.1은 45.2~45.3으로 정한 최대 전압을 47.1 절연내력 시험 전압의 계산과 26·27절 최소 이격의 결정에 쓴다고 정한다. 45.2는 정상 운전 중 분리될 것으로 예상되는 커넥터를 연결한 상태와 분리한 상태 모두에서 시험해 최대 전압을 얻게 한다. 태양광 어레이를 인버터에서 뗐을 때 개방전압이 올라가는 경우가 여기 해당한다. 45.3은 복합 파형이면 피크값을 재고, 정현파나 직류이면 각각 실효값과 평균값을 재게 한다.

46절 온도 — 부품별 한계와 측정 방법

46.1은 제품이 정격 최대 출력을 46.3의 주위 온도에서 낼 때 어느 점의 온도도 화재 위험, 재료 손상, 보호 장치 작동, 또는 표 46.1·46.2의 한계 초과를 일으켜서는 안 된다고 정하고, 더 높은 주위 온도에서 출력을 낮춰 운전하도록 표시된 제품은 그 조건에서도 시험하게 한다.

각주는 커패시터가 더 높은 온도로 정격되어 있으면 그 표시 한계까지 허용하고(b), 단자와 단자함의 온도가 표를 넘어도 66.12와 69.4(L)·(M)의 온도 표시를 넘지 않으면 되며(c), 페놀과 고무·열가소성 절연의 한계는 UL 746B 내열 특성이 확인된 화합물에는 적용하지 않고(d), 제품 안의 짧은 코드는 각 도체에 보조 절연이 있으면 60 °C를 넘을 수 있다고(e) 한다. 46.2와 표 46.2는 사람이 닿는 표면의 최대 온도를 정한다. 들거나 나르려고 쥐는 손잡이는 금속 50 °C·비금속 60 °C, 그 밖에 만지는 손잡이와 사용자 정비 표면은 금속 60 °C·비금속 85 °C, 우발적으로 닿는 표면은 금속 70 °C·비금속 95 °C다. 0.127 mm 이하 금속 도금·클래드 비금속은 비금속으로 본다. 사람이 보통 닿지 않는 고정형 제품이 67.8 표시와 69.4(H) 설명을 갖추면 우발 접촉 한계를 적용하지 않는다.

46.3은 표의 한계가 주위 온도 25 °C 기준이라고 하고, 표 46.3으로 시험 주위 온도와 보정을 정한다. 25 °C 정격 제품은 10~40 °C에서 시험하고 측정값에 (25 − 시험 온도)를 더하며, 25~40 °C 범위 정격은 20~40 °C에서 시험하고 정격 주위 온도 기준으로 보정하고, 40 °C 초과 정격은 정격 주위 온도(허용 오차 −5 °C, + 무제한)에서 시험하며 시험 온도가 정격과 같으면 보정 없이 표 한계를 적용한다. 46.4는 온도가 안정된 것으로 보는 조건을 정한다. 이전 경과 시간의 10 % 간격이면서 15분 이상 떨어진 세 번의 연속 측정에서 더 오르지 않으면 안정이다. 46.5는 44.2대로 연결하고 정상 대류 냉각이 되도록 실제 사용처럼 장착하게 하고, 46.6은 여러 방향으로 장착되거나 좁은 곳에 설치되는 제품을 가장 가혹한 조건으로 시험하며 인접 장착면을 25.4 mm 소나무 판으로 하게 한다.

46.7~46.10은 측정법이다. 열전대는 24~30 AWG 선으로 하되 판정용은 30 AWG 철-콘스탄탄 열전대와 전위차계형 계기를 쓰고 ASTM E230의 기전력 허용차를 만족해야 한다(46.7). 접합부는 용접·경납땜·납땜·풀러스 어스와 물유리·정격 접착제로 표면에 밀착시키고 테이프로 붙여서는 안 되며 테이프는 리드의 응력 완화에만 쓴다(46.8). 코일과 권선은 노출면의 열전대로 재되, 밀봉 화합물에 잠겼거나 단열재로 감쌌거나 0.8 mm 넘는 두 겹 이상의 면·종이·레이온으로 감싼 코일은 저항 변화법을 쓴다(46.9). 저항 변화법은 T = (R/r)(k + t) − k로 계산하며 k는 구리 234.5, 전기 도체용 알루미늄 225.0이다(46.10). 46.11은 온도가 오르면 출력을 줄이는 제품에서 변압기·인덕터·커패시터·반도체 같은 발열 부품이 온도 감지기와 무관하게 먼저 정점에 이를 수 있으므로 그 정점 온도를 부품 동작 온도로 삼아 46.1을 적용하거나 UL 746C의 최대 사용 온도 초과 편차 요건으로 조사하게 한다. 46.12는 중전압 부품에 열전대를 붙이는 것이 본질적으로 위험하므로 관계자가 합의하고 정확도가 입증되면 온도 표시 라벨 같은 다른 방법을 쓸 수 있되 측정 부정확을 고려해 허용 온도를 낮출 수 있다고 한다.

47절 저전압 절연내력 시험

47.1은 온도 시험 직후 또는 정상 동작 온도에서 제품이 다음의 교류 실효값 시험 전압을 1분 동안 절연 파괴 없이 견디게 한다. (a) 입력 회로와 죽은 금속, 출력 회로와 죽은 금속, 입력과 출력 사이에 1000 V + 2×최대 전압(45.1). 입력과 출력을 절연하는 변압기나 커패시터 회로망이 없는 인버터(무변압기 인버터)는 입출력 사이 시험을 면제한다. (b) 50 V 이하로 동작하는 2차 회로와 죽은 금속 사이 500 V, 50 V를 넘는 2차 회로는 1000 V + 2×최대 2차 전압. (c) 교류·직류 전력 회로에 EMI 제거나 역률 보정용으로 걸린 커패시터의 단자 사이와, 전력 회로와 외함 사이에 걸린 커패시터의 단자 사이에 1000 V + 2×전압. UL 810, UL 60384-14, UL 1283(EMI 필터)을 만족하는 커패시터는 면제된다. 교류 대신 교류 실효값의 1.414배인 직류로 시험할 수 있다.

47.2는 출력 전압이 가변인 500 VA 이상 변압기로 0에서 시작해 전압계가 올바르게 읽을 수 있는 한 빠르고 균일하게 시험 전압까지 올려 1분 유지하게 하고, 출력에 전압계를 직접 연결하면 500 VA 정격을 요구하지 않는다. 47.3은 저전압 제어회로와 센서 회로를 시험 중 연결하지 않아도 되게 하되, 입력과 출력 사이에 연결된 회로는 연결한 채 두어 2.1.25의 절연을 제공해야 한다고 한다.

47A절 중전압 회로의 상용주파 내전압과 임펄스 시험

47A.1은 중전압 회로를 가진 장비가 표 47A.1에 따른 장비의 절연내력 정격과 같은 교류 실효값 시험 전압을 모든 중전압 회로와 접지 사이, 모든 중전압 회로와 저전압 회로 사이에 1분 동안 견디게 한다. 47A.2는 중전압 격리 수단이 열린 위치에서 선 쪽 단자와 부하 쪽 단자 사이에 절연내력 정격의 110 %를 1분 견디게 하되, 그 격리 수단이 속한 개폐 장치의 평가에서 이미 같은 시험을 받았으면 면제한다. 열린 개폐기 양단에 더 높은 전압을 요구하는 이유는 격리 거리가 절연을 대신하는 자리이기 때문이다.

BIL(Basic Impulse Insulation Level, 기본 임펄스 절연 수준)은 낙뢰를 모의한 1.2/50 μs 표준 뇌 임펄스 파형의 피크 전압으로, 그 전압을 견딘다는 뜻이다. 상용주파 내전압은 60 Hz 정현파를 1분 견디는 값이다. 임펄스 시험 절차는 64C절에 있다. 표의 주는 27 kV 미만 제품의 상용주파 시험 전압을 정격 최대 전압 × 2.25 + 2 kV로 계산할 수 있게 하되 다른 미국 중전압 표준과 맞추기 위해 보간은 허용하지 않는다.

47B절 관찰창의 기계 시험

47B.1.1은 통전된 중전압 부품 앞의 관찰창이 47B.2 압력 시험과 47B.3 충격 시험에서 깨지거나 금 가거나 빠지지 않아야 한다고 하고, 두 시험을 안쪽 면과 바깥쪽 면에 각각 적용하며 시험마다 별도 시료를 써도 된다고 한다. IEEE C37.20.9 같은 장비 표준으로 같은 시험을 이미 통과한 무개조 중전압 장비는 면제된다. 47B.2.1 압력 시험은 관찰창이 장착된 면에 수직으로 890 N 이상의 힘을 관찰창의 기하 중심 근처 0.010 m²의 가급적 정사각형 면적에 고르게 1분 이상 가하고, 면적이 0.010 m² 미만이면 전체 관찰 면적에 86 kPa 이상을 가한다. 47B.3.1 충격 시험은 약 0.535 kg, 지름 약 50 mm 강구로 6.8 J 이상의 충격을 준다. 열화상 점검 때만 여는 회전·경첩식 보호 덮개가 있으면 덮개를 닫은 채 시험할 수 있고, 그때는 관찰창이 깨지더라도 덮개가 빠지거나 깨지지 않으면 합격이다. 2강의 7.6.2에서 유리 개구에 요구한 3.38 J 충격과 비교하면 중전압 관찰창에는 두 배의 에너지를 견디게 한다.

48절 출력 전력 특성

48.1.1은 48.2~48.4에서 계통 연동 인버터나 AC 모듈을 모의 계통에 연결할 때 44.3의 모의 계통을 쓰게 한다. 48.2.1은 독립형 인버터·컨버터가 정격 입력에 연결되어 정격 출력 전류 전 범위로 부하를 받을 때 출력 전압이 정격 출력 전압 범위의 ±10 % 안, 출력 주파수가 정격의 ±1 Hz 안이어야 한다고 정한다. 48.2.2는 계통 연동 인버터·컨버터가 정격 입력과 모의 계통에 연결되어 부하를 받을 때 정격 출력 전류 ±10 %로 운전할 수 있어야 하고, 입력원은 정격 입력 전류의 2배를 낼 수 있어야 한다고 한다. 48.2.3은 AC 모듈이 모의 계통에 연결되어 PV 모듈의 최대 전력점 전압(Vmp)과 전류(Imp)로 직류 입력을 받을 때 정격 출력 전력과 전류의 ±10 % 안이어야 한다고 하며, 48.2.4는 높은 주위 온도에서 낮은 출력으로 정격된 제품은 그 온도에서도 48.2.1~48.2.2를 확인하게 한다.

48.3.1 입력 범위 시험은 계통 연동 인버터·컨버터가 표시된 입력 범위 안에서 입력을 바꾸어도 의도대로 동작하게 하고, 최소·최대 입력 전압에서 정격 부하를 걸어 시험한다. 독립형 인버터의 부하는 역률 0.5의 저항+유도 부하로 한다. PV 패널에 일체로 붙은 AC 모듈 인버터는 면제된다. 48.4.1 고조파 왜율은 독립형 인버터에 대해, 정격의 100 %를 저항 부하에 공급할 때 기본파를 제외한 고조파 전압의 총 실효값이 기본파 실효값 정격의 30 %, 어느 단일 고조파도 15 %를 넘지 않게 한다. 30 %를 넘는 제품은 66.29 표시가 있으면 허용된다. 이 값은 전력 품질 기준이 아니라 안전 기준이다. 계통 연동 인버터의 고조파 전류 한계(IEEE 1547의 5 % 총 왜율)는 49절을 거쳐 IEEE 1547에서 정하고, 독립형 인버터의 30 %는 구형파 인버터가 부하를 태우지 않을 상한이다.

49절 계통 호환 — 연동 인버터를 네 등급으로 나누어 보내는 자리

49.1은 계통 연동 인버터와 ISE에 IEEE 1547-2003과 1547.1-2005(연계 설치 평가, 시운전 시험, 정기 연계 시험 제외)를 적용한다. 43.1과 같은 내용이 성능 절에 다시 나온다. 49.2는 계통 지원 연동 인버터와 ISE에 보충 SA 및/또는 보충 SB를 적용한다. 49.3은 특수 목적 연동 인버터와 ISE에 제조사의 제품 정격과 명시된 특정 연계 요건에 대응하는 요건을 적용한다. 49.4는 양방향 전기차 충전 설비(BEVSE)와 EV용 ISE에 보충 SC를 적용하며, 주석은 BEVSE/ISE가 분산 자원 접근 장치(DER access device)의 한 종류이고 이 개념이 IEEE 1547의 다음 개정에서 제안되어 있다고 한다.

이 표가 1강 끝에 남겨 둔 물음의 답이다. 계통 지원 인버터는 본문 49.1의 2003년판 시험을 받는 대신 보충 SA나 SB로 간다. 두 경로는 "및/또는"으로 연결되어 있어, 한 제품이 SA(캘리포니아 Rule 21 설정)와 SB(IEEE 1547-2018)에 함께 인증될 수 있다. 어느 쪽이든 본문의 구조·성능·표시 요건은 그대로 받고, 계통 연동 성능 부분만 보충으로 대체된다.

결론 — 최대 전압 하나가 시험 전압과 이격을 함께 정하고, 49절이 연동 성능의 평가 문서를 가른다

44~49절은 세 가지를 확정한다. 첫째, 시험의 전기 환경이다. 입력원은 실제 전원의 전류-전압 특성을 모의하고 단락 능력은 DUT 정격 이상이어야 하며, 모의 계통의 임피던스는 인버터의 5 % 미만이어야 한다(44절). 둘째, 절연의 기준점이다. 45절의 최대 전압 하나가 47절 시험 전압(1000 V + 2×최대 전압)과 26·27절 이격을 함께 결정하고, 온도 시험 직후의 뜨거운 상태에서 절연내력을 확인함으로써 열과 전압이 겹치는 최악 조건을 만든다(46~47절). 중전압에서는 이 논리가 IEEE 개폐 장치 표준의 절연 등급표(47A.1)로 바뀌고, 열린 격리 수단 양단에는 47A.2가 110 %를 요구한다. 셋째, 성능의 갈림길이다. 48절이 정격 출력·입력 범위·고조파를 확인한 뒤, 49절이 제품을 계통 연동·계통 지원·특수 목적·BEVSE의 네 등급으로 나누어 각각 IEEE 1547-2003, 보충 SA·SB, 제조사 정격, 보충 SC로 보낸다.

이 강의에서 다루지 않은 것은 정상 상태가 아닌 조건의 시험이다. 부하를 과하게 걸거나, 출력을 단락하거나, 직류 입력을 거꾸로 꽂거나, 팬을 세우거나, 부품 하나를 단락·개방했을 때 제품이 불을 내지 않는지를 확인하는 50절 이상 시험이 다음 강의의 주제다. 아울러 5강에서 GFDI에 요구한 56~59절 시험(서지, 보정, 과전압, 전류 내량)도 거기서 읽는다. 남는 물음은 46.12가 인정한 것처럼 중전압에서 열전대 측정이 위험하다면 인증 시험소가 실제로 어떤 방법으로 온도를 재는가인데, 표준은 "관계자가 합의한 정확도 입증 방법"이라고만 적고 답을 시험소에 맡겨 두었다.