Touch Current·Leakage Current 차이｜누설전류와 접촉전류 안전시험 해석

전원공급장치나 전기·전자제품의 안전시험 자료를 보면 Leakage Current, Touch Current, Protective Conductor Current라는 용어를 자주 볼 수 있습니다.

비슷해 보이지만 정확히 같은 의미는 아닙니다.

가장 간단하게 보면

Leakage Current = 정상적인 전류 경로가 아닌 곳으로 흐르는 전류를 폭넓게 부르는 표현

Touch Current = 사람이 접근 가능한 부분을 만졌을 때 인체를 통해 흐를 수 있는 전류

Protective Conductor Current = 보호접지선 PE를 통해 흐르는 전류

라고 이해할 수 있습니다.

특히 IEC 60990에서는 Leakage Current라는 표현이 여러 종류의 전류에 혼용될 수 있기 때문에 Touch Current와 Protective Conductor Current를 구분해서 사용합니다.

세 가지 전류의 차이

구분	전류가 흐르는 경로	대표적인 의미
Leakage Current	의도하지 않은 다양한 경로	포괄적인 표현
Touch Current	접근 가능한 부분 → 인체 모델 → 기준점	사람이 만졌을 때의 감전 관련 전류
Protective Conductor Current	장비 → PE 보호도체	접지선을 통해 흐르는 전류

따라서 데이터시트에 단순히 Leakage Current 0.3mA라고 적혀 있다면 어떤 방식으로 측정한 값인지 추가로 확인하는 것이 중요합니다.

Leakage Current란 무엇일까?

전기장비에서는 전원에서 부하로 흐르는 정상적인 전류 외에도 매우 작은 전류가 다른 경로로 흐를 수 있습니다.

예를 들어

절연재를 통한 미세 전류
EMI 필터 커패시터를 통한 전류
기생 커패시턴스
금속외함과 접지 사이의 전류

등이 있습니다.

이런 전류를 넓은 의미에서 Leakage Current, 즉 누설전류라고 부릅니다.

하지만 누설이라는 표현 때문에 반드시 절연이 고장났다는 뜻은 아닙니다.

정상적인 제품에서도 회로설계에 의해 일정 수준의 전류가 존재할 수 있습니다.

정상 제품에서도 누설전류가 발생하는 이유

대표적인 원인이 Y Capacitor입니다.

AC-DC 전원공급장치에서는 EMI 노이즈를 줄이기 위해 Primary와 Earth 또는 Primary와 Secondary 사이에 안전규격 커패시터를 사용할 수 있습니다.

커패시터에는 AC에서

Xc = 1 / (2πfC)

의 용량성 리액턴스가 존재합니다.

따라서 작은 커패시터라도 AC 전원에서는 미세한 전류가 흐를 수 있습니다.

즉 Leakage Current가 존재한다는 사실 자체만으로 제품에 절연불량이 있다고 판단해서는 안 됩니다.

2.2nF Y Capacitor의 전류를 계산해보자

다음과 같은 조건을 가정하겠습니다.

전원 = 230VAC

주파수 = 50Hz

Y Capacitor = 2.2nF

커패시터를 통해 흐르는 이상적인 전류는

I = 2πfCV

로 계산할 수 있습니다.

계산하면

2 × π × 50 × 2.2×10⁻⁹ × 230

≈ 0.000159A

즉 약

0.159mA

입니다.

따라서 회로가 정상이어도 EMI 커패시터 때문에 0.1mA 수준의 AC 전류가 발생할 수 있습니다.

실제 제품에서는 여러 커패시턴스와 회로구조가 함께 영향을 주므로 이 계산은 원리를 이해하기 위한 단순 예제입니다.

Touch Current란?

Touch Current는 사람이 제품의 접근 가능한 부분을 만졌을 때 인체를 통해 흐를 수 있는 전류를 의미합니다.

예를 들어 Class II 어댑터의 금속 USB 외부 부분이나 장비의 접근 가능한 금속부를 사람이 만졌다고 가정할 수 있습니다.

전류 경로는 개념적으로

Accessible Part

↓

Human Body

↓

Earth 또는 다른 기준점

이 됩니다.

하지만 실제 안전시험에서 사람을 직접 연결해 측정하지는 않습니다.

대신 사람의 전기적 임피던스를 모사한 Measuring Network를 사용합니다.

왜 그냥 전류계로 측정하지 않을까?

인체가 전류에 반응하는 정도는 단순 저항 하나로만 결정되지 않습니다.

주파수와 파형에 따라서도 영향을 받습니다.

그래서 IEC 60990에서는 사람의 신체 임피던스와 전류의 생리적 영향을 고려한 저항·커패시터 네트워크를 사용합니다.

즉 Touch Current 시험은

금속부에 전류계를 연결해 몇 mA인지 본다

정도로 단순한 시험이 아닙니다.

규정된 Measuring Network를 통해 측정된 전압이나 전류를 이용해 인체에 미칠 수 있는 영향을 평가합니다.

Protective Conductor Current란?

Protective Conductor Current는 장비의 PE(Protective Earth) 도체를 통해 흐르는 전류입니다.

Class I 장비를 예로 들면

AC 전원
↓
EMI Filter
↓
Y Capacitor
↓
금속외함
↓
PE

방향으로 작은 전류가 흐를 수 있습니다.

이것이 Protective Conductor Current에 포함될 수 있습니다.

즉 제품이 정상적으로 동작하고 있어도 EMI 필터 때문에 PE선을 따라 일정한 전류가 흐를 수 있습니다.

Touch Current와 PE Current는 같은 값일까?

반드시 같지 않습니다.

IEC 60990에서도 인체를 통해 흐를 수 있는 전류와 보호도체를 통해 흐르는 전류는 동일하지 않을 수 있다고 구분합니다.

예를 들어 Class I 장비에서는 대부분의 전류가 PE로 흘러갈 수 있습니다.

하지만 사람이 만질 수 있는 PE에 연결되지 않은 금속부분이 별도로 있다면 그 부분에는 Touch Current를 따로 평가해야 할 수 있습니다.

반대로 Class II 제품은 일반적으로 PE가 없기 때문에 Protective Conductor Current는 없지만 Touch Current는 존재할 수 있습니다.

Class I과 Class II를 비교하면?

Class I 장비

금속외함이 Protective Earth에 연결됩니다.

따라서 대표적으로

Protective Conductor Current

를 중요하게 확인합니다.

또 PE에 연결되지 않은 접근 가능 부분이 있다면 Touch Current 시험도 필요할 수 있습니다.

Class II 장비

보호접지 대신 Double 또는 Reinforced Insulation을 사용합니다.

PE선이 없으므로 Protective Conductor Current를 측정할 수 없습니다.

하지만 사용자가 만질 수 있는 부분과 전원 사이에 기생 커패시턴스가 있기 때문에 Touch Current는 측정할 수 있습니다.

즉

접지가 없다 = Leakage/Touch Current가 없다

는 의미가 아닙니다.

Differential Current는 또 무엇일까?

전기안전시험에서는 Differential Current라는 표현도 볼 수 있습니다.

전원선 L과 N을 통해 흐르는 전류를 비교해 차이를 측정하는 방법입니다.

이론적으로 정상 부하전류라면

L로 들어간 전류 ≈ N으로 돌아오는 전류

입니다.

그런데 일부 전류가 PE나 다른 경로로 빠져나가면 차이가 생깁니다.

따라서

Differential Current ≈ L과 N 전류의 차이

를 이용해 누설경로를 확인할 수 있습니다.

다만 추가적인 접지경로나 외부 연결이 존재하면 Protective Conductor Current와 항상 같은 결과가 나오지는 않습니다.

Touch Current 0.25mA라고 적혀 있다면?

제품 사양에

Touch Current: 0.25mA max

라고 적혀 있다고 가정하겠습니다.

이는 특정 제품안전규격에서 요구하는 시험조건과 Measuring Network를 이용했을 때 제조사가 제시한 최대값으로 해석해야 합니다.

여기서 중요한 것은 단순히

0.25mA니까 안전하다

라고 숫자 하나만 보는 것이 아닙니다.

실제 시험에서는

정상상태인지
Single Fault Condition인지
전원 극성
주파수
접촉 위치
측정 네트워크
적용 제품규격

등이 함께 지정됩니다.

IEC 60990이 합격기준도 정할까?

중요한 부분입니다.

IEC 60990은 Touch Current와 Protective Conductor Current를 어떻게 측정할 것인지에 대한 기본 측정방법을 제공합니다.

하지만 모든 제품에 공통으로 적용할

Touch Current는 몇 mA 이하여야 한다

라는 단일 합격기준을 정하는 규격은 아닙니다.

실제 Limit는

IEC 62368-1
IEC 61010 계열
IEC 60335 계열

등 해당 제품에 적용되는 안전규격에서 확인해야 합니다.

따라서 인터넷에서 발견한 한 가지 mA 기준을 모든 전기제품에 적용하면 안 됩니다.

Insulation Resistance와 Leakage Current는 다른 시험이다

앞에서 다룬 절연저항시험과도 구분해야 합니다.

Insulation Resistance

시험용 DC 전압을 인가해

MΩ·GΩ

단위의 절연저항을 측정합니다.

Touch/Leakage Current

장비가 정상적으로 동작하는 조건 등에 따라 접근 가능한 부분이나 PE를 통해 흐르는

µA·mA

단위의 전류를 측정합니다.

즉 하나는

절연의 저항값

을 보고,

다른 하나는

실제 조건에서 흐를 수 있는 전류

를 보는 시험입니다.

Hi-Pot과도 목적이 다르다

Hi-Pot은 높은 시험전압을 인가해 절연장벽이 Breakdown 없이 견디는지 확인합니다.

Touch Current는 실제 사용조건과 관련된 전류가 사람에게 위험을 줄 수준인지 평가합니다.

따라서

Hi-Pot PASS

했다고 해서

Touch Current도 자동 PASS

하는 것은 아닙니다.

반대로 Touch Current가 낮아도 절연내력 자체에 문제가 있을 수 있습니다.

제품 안전시험에서는 여러 시험을 별도로 수행하는 이유입니다.

실제 시험자료를 읽어보자

다음과 같은 전원공급장치 사양을 가정해보겠습니다.

Input: 230VAC / 50Hz

Class I

Touch Current: 0.20mA

Protective Conductor Current: 0.60mA

이 결과에서는 사람이 접근 가능한 부분을 통한 Touch Current와 PE로 흐르는 전체 전류가 서로 다릅니다.

즉

Touch Current ≠ Protective Conductor Current

가 될 수 있음을 보여줍니다.

따라서 두 값이 있다는 이유로 하나가 잘못 측정됐다고 판단해서는 안 됩니다.

흔히 잘못 해석하는 부분

첫 번째는

“Leakage Current가 있으면 절연불량이다.”

라는 생각입니다.

EMI 필터와 기생 커패시턴스 때문에 정상장비에서도 작은 전류가 존재할 수 있습니다.

두 번째는

“Touch Current와 Earth Leakage Current는 같은 값이다.”

라는 생각입니다.

전류경로와 측정방법이 다릅니다.

세 번째는

“접지가 없는 Class II 제품에는 누설전류가 없다.”

는 생각입니다.

PE Current는 없을 수 있지만 Touch Current는 존재할 수 있습니다.

네 번째는

“몇 mA 이하라는 기준은 모든 제품에 같다.”

는 생각입니다.

허용한계는 적용되는 제품안전규격과 시험조건에 따라 달라집니다.

정리

Touch Current와 Leakage Current를 이해할 때 가장 중요한 것은 전류가 어디로 흐르고 어떻게 측정했는지입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

Leakage Current = 여러 비정상·기생 전류경로를 폭넓게 부르는 표현

Touch Current = 접근 가능한 부분에서 인체 모델을 통해 흐를 수 있는 전류

Protective Conductor Current = PE 보호도체를 통해 흐르는 전류

IEC 60990에서는 Leakage Current라는 모호한 용어보다 Touch Current와 Protective Conductor Current를 구분해 측정합니다.

실제 데이터시트를 볼 때는

제품 Class → 측정 전류 종류 → 시험조건 → Measuring Network → Normal/Fault Condition → mA 결과 → 적용 제품규격의 Limit

순서로 확인하는 것이 좋습니다.

참고자료

• IEC 60990:2016, Edition 3.0 – Methods of measurement of touch current and protective conductor current. 인체를 통해 흐를 수 있는 Touch Current와 보호도체를 통해 흐르는 Protective Conductor Current의 측정방법을 규정하는 기본안전표준입니다. IEC는 이 규격에서 Leakage Current라는 용어가 여러 의미로 혼용될 수 있어 별도의 정확한 용어를 사용한다고 설명합니다. Stability Date는 2027년입니다. IEC Webstore
• IEC 60990:2016 Introduction – Touch Current는 인체 또는 인체를 모사한 Measuring Network가 실제 전류경로가 될 때 존재하며, Protective Conductor Current와 반드시 같은 값은 아니라는 점을 설명합니다. iTeh Standards
• TDK-Lambda – Power Supply Leakage Current Testing to IEC 60990 – Protective Conductor Current는 보호접지 경로의 전류, Touch Current는 인체 임피던스 네트워크를 통해 접근 가능한 부분에서 측정하는 전류로 구분합니다. Lambda TDK
• Fluke Appliance Tester – Touch Current Test – 실제 Touch Current 시험에서는 접근 가능한 전도부에 규정된 측정경로를 연결해 전류를 측정하며, 장비가 통전된 상태에서 수행되는 별도 안전시험이라는 점을 보여줍니다. Fluke Media