NEMA 등급의 박스

왼쪽 첫번째 그림의 빨간표시에서 보이는 TYPE은 북미지역에서 사용하는 박스의 규격을 의미합니다. 국내에서 NEMA 등급(NEMA rating)이라고 알려져 있습니다. (실제로는 NEC규정(UL 50)에 따른 등급이지만, UL의 박스규정이 NEMA 규정을 기반으로 하기에 내용상 거의 같습니다) NEMA(The National Electrical Manufacturers Association)는 미국 전기제조업 협회로 수백개의 제품 표준을 제정하여 발표하고 있는 기업간의 모임입니다. 흔히 말하는 NEMA 등급(NEMA ratings)이 바로 이 단체에서 제정한 전기용 박스(Enclosure)의 표준 및 검사지침을 말하며 5년마다 수정 보완하여 발표하고 있습니다.
NEMA 규격은 의무 규정이 아닙니다. 특정 제품이 NEMA 등급 중 어떤 것을 꼭 만족해야 한다는 규정은 없으며, 다만 제조사 스스로의 필요에 의해 NEMA TYPE의 규정을 제품에 적용하는 것입니다. NEMA 규격이 적용된 제품이라면 어느 정도의 기능이 있을 것이라 사용자가 가늠할 수 있기 때문입니다. 또한 NEMA는 인증이나 검사기관도 아닙니다. ATEX나 UL이 NB(Notify Boday)나 NRTL(nationally recognized testing laboratories) 등과 연계되어 인증을 실시하는 것에 비해, NEMA는 특정 제품이 NEMA 250이라는 규정을 만족하는지 검사하거나 인증하지 않습니다.
이는 현장에서 많이 요청하는 NEMA Certificate 같은 것은 없다는 뜻이기도 합니다. 제품에 붙이는 라벨조차 없습니다. 단지 제조사는 자사의 제품이 NEMA 규정을 준수하는지를 스스로 인증(self-certify)할 뿐입니다. 물론 제조사는 UL이나 FM, Intertek 등과 같은 독립된 제3의 인증기관에 의뢰하여 그 결과를 제시할 수도 있습니다. 그러나 어떤 방법을 선택할지는 시장 상황이나 구매자 요구에 따라 달라집니다. 가령 제조사가 자사의 제품이 NEMA 4X를 만족한다고 선언하면 그것으로 증명이 되는 것이지만, 구매자가 자신이 구매할 제품이 NEMA Type에 의한 성능이 보증되는지를 제3의 기관을 통해 인증할 것을 제조사에 요구할 수 있습니다. 이 경우에 추가로 발생하는 비용과 시간은 구매자의 몫입니다. 다만, Hubbell 그룹의 Killark사, Wiegmann사 등 방폭업계에 알려진 업체들은 NEMA TYPE의 박스 제품을 제조하고 있고, 이들 회사의 리스트는 NEMA 홈페이지에서 확인하실 수 있습니다.

NEMA TYPE의 종류

NEMA 등급은 박스내부가 외부의 고체나 액체, 화학물질 등으로부터 얼마만큼 보호되는지에 따라 숫자(Type) 1부터 13까지 표시됩니다. TYPE 1~6와 11~13은 비방폭용 박스이고, 7~10까지는 방폭용 박스입니다. 각 등급마다 실내용(indoor, TYPE 1,2,5,11,12,13)인지 실외용(outdoor, TYPE 3,4,6계열)인지도, 무엇의 침입을 막는지에 따라 구분되어 있습니다. 일부 숫자뒤에는 알파벳을 추가하여 파생된 설계 규정이 적용됩니다. 각 등급별 상세 규정은 이 글의 아래부분 표를 참고하시고, NEMA TYPE의 선택방법은 두번째 그림을 참고하시면 됩니다.
NEMA Type은 IP 등급과 같이 서열화되어 있지 않습니다. 가령 IP 등급에 있어 각 자리별 숫자는 서열을 나타내기 때문에 IP 5_보다는 IP 6_이 상위등급입니다. 하지만, NEMA 등급은 각 TYPE별로 일부 검사항목은 중복(overlap)되더라도 자기 Type만의 설계규정이 있어 NEMA 등급의 숫자가 높다고 해서 그보다 낮은 타입의 숫자보다 더 상위등급이라 할 수 없습니다. NEMA 3과 NEMA 4는 각각 별도의 보호 메커니즘을 갖는 등급이지 NEMA 4가 NEMA 3의 모든 설계규정을 커버하는 상위등급이 아니라는 뜻입니다. 따라서 제품에도 NEMA 3만을 적는 것이 아니라 NEMA 3, 4, 4X, 12, 13 등으로 해당되는 등급숫자를 작은 수부터 모두 표시하게 됩니다.
NEMA TYPE 7, 8, 9, 10은 모두 위험지역(Hazardous Location)에 사용되는 방폭 박스들이며. 이 중 NEMA TYPE 7과 10은 내부의 폭발이 발생해도 외부에 전이되지 않는 내압방폭(Ex d)의 개념, Type 8은 IEC의 오일방폭(ex o)의 개념, Type 9은 분진방폭(combustible dust)에 개념에 가까운 등급입니다. 이 TYPE 규격들은 NEMA보다는 UL 50(또는 NFPA 70, CSA C22.2 No. 94) 규정에 의한 것입니다. 물론 UL 50이 NEMA 250에 기반한 것이라 큰 틀에서는 비슷하겠지만, UL 50 규정에 의한 박스는 반드시 제3기관의 의한 검사 인증이 필요함에 비해 NEMA 규정에 의한 박스는 별도 인증이 필요없다는 차이가 있습니다.
방폭용 박스와 비방폭용 박스를 혼합 사용할 때 생기는 이슈도 있습니다. 가령 NEMA 7등급의 박스(Enclosure)에 NEMA 6P 등급의 버튼(pushbutton)을 넣어 사용한다고 가정해 봅니다. NEMA 7등급은 위험지역용 박스, 하지만 NEMA 6P는 침수(submersion) 테스트를 거쳤다 하더라도 방폭등급은 아닙니다. 이 경우라면, 이 제품은 이도 저도 아닌 제품이 되어 방폭은 물론 침수등급도 만족하지 못하는 제품으로 기껏해야 NEMA 1 등급이 되어버린다는 점도 유의해야 합니다.

NEMA Type과 IP등급과의 비교

전세계 박스의 규정은 크게 두가지인데 하나가 IEC 60529에 근거한 IP 등급(앞의 글에서 살펴보았습니다), 다른 하나가 NEC에서 사용하는 NEMA 250 규정입니다. 물론 IP등급과 NEMA 등급과는 차이가 있습니다. IP 등급의 테스트는 방수와 방진만을 테스트하는데 비해 NEMA 등급은 박스의 강도(Strength), 봉합상태(sealing), 재질이나 마감상태, 부착방법(mounting). 온도조건(Thermal) 등에 대한 기본 규정도 포함되어있습니다. IP등급을 정의하는 IEC 60529에는 Level of ingress protection 만 정의된 반면 NEMA에는 박스의 디자인(Minimum enclosure design requirements)에 관한 내용이 추가되어 있기 때문입니다. 따라서 IP등급 박스를 NEMA 등급으로 변환하는 것은 가능해도 그 반대로 단순 변환하는 것은 문제가 있습니다. 즉 IP66등급을 가진 박스를 NEMA 4(X)로 변환할 수는 있지만, NEMA 4(X) 등급의 박스를 IP 66으로 단정짓는다면 부식(Corrosion)에 대한 부분은 보장되지 않아 문제가 있습니다.
그럼에도 일반 사용자들의 구분상 편의 또는 이해를 돕기위해 NEMA등급과 IP등급간의 호환표는 찾아볼 수 있는데, 종합하면 옆의 세 번째 그림과 같습니다. 그림은 가장 왼쪽 칸에는 방진(dust) 등급이 표시되어 있고, 가장 오른쪽에는 방수(water)에 대한 IP 등급이 표시되어 있습니다. 가운데에는 NEMA 등급이 표시되어 있는데, 그중 NEMA 3과 NEMA 3S는 값이 같기 때문에 한 칸에 표시되어 있습니다. NEMA 3(S)를 IP등급으로 환산하면 IP 55에 해당한다고 표시된 것입니다. 이 자료는 NEMA의 공식 홈페이지에서 가져온 것이지만, IP등급과 NEMA 등급간의 비교값을 다르게 안내한 자료도 있을 수 있습니다. 하지만 어차피 reference를 위한 것이니 크게 신경쓰지 않으셔도 됩니다.

자료출처: Technical Data (Killark). Understanding NEMA Ratings for Electrical Enclosures (Appleton Electric), Global Enclosure Standard within the electrical Industry (Hoffmann), A brief Comparison of NEMA 250 and IEC 60529 (NEMA), Frequently Asked Questions Concerning NEMA Enclosures (NEMA), Nema Rating Buying Guide(NEMA Enclosure.com)