박스 충전율 계산기란?
이 도구는 미국 전기 규정(NEC, National Electrical Code) 314.16(B) 조항을 적용해 콘센트·스위치·정션 박스가 갖춰야 하는 최소 용적을 계산합니다. 박스 충전율 규정은 박스 내부가 지나치게 빽빽해져 전선 피복이 손상되거나 과열이 발생하는 것을 막기 위한 것입니다. 본 계산기는 2020년판 NEC의 용적 허용값을 사용하며, 박스 안의 모든 전선이 입력한 가장 굵은 게이지를 공유한다고 가정합니다. 참고로 이는 미국 규정이므로, 한국의 전기설비기술기준이나 다른 국가의 규정과는 차이가 있을 수 있습니다.
사용 방법
박스 안에서 가장 굵은 전선 게이지를 선택하고, 박스에 표기된 용적(세제곱인치)을 입력하세요. 그다음 전류가 흐르는 전선 수, 기기 접지선 수, 내부 케이블 클램프 수, 디바이스(콘센트나 스위치 등) 수를 차례로 입력합니다. 계산기는 필요한 용적, 충전율(%), 그리고 박스가 적정한지 여부를 알려줍니다.
계산 공식 설명
NEC 314.16(B)는 게이지별로 전선 1개당 여유 공간 용적을 지정합니다(예: 14 AWG는 2.00 in³, 12 AWG는 2.25 in³). 전류가 흐르는 전선은 각각 1개의 허용량으로 계산합니다. 모든 기기 접지선은 합쳐서 1개의 허용량으로 봅니다. 모든 내부 케이블 클램프도 합쳐서 1개로 봅니다. 스트랩(요크)에 장착되는 디바이스는 1개당 2개의 허용량으로 계산합니다. 전체 허용량 수에 전선 1개당 용적을 곱하면 필요한 박스 용적이 나옵니다.
$$\begin{gathered} V_{req} = N \times V_{unit} \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} N &= \text{Conductors} + [\text{Grounds}>0] + [\text{Clamps}>0] + 2\,\text{Devices} \\ V_{unit} &= f(\text{AWG}) \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
$$\text{Fill}\% = \frac{V_{req}}{\text{Box Volume (in}^3)} \times 100 \qquad V_{free} = \text{Box Volume} - V_{req}$$
계산 예시
14 AWG 전선 6개, 접지선 1개, 클램프 1개, 디바이스 1개가 18 in³ 박스에 들어 있는 경우: 허용량 = \(6 + 1 + 1 + 2 = 10\)개. 필요 용적 = \(10 \times 2.00 = 20.00\) in³. \(20 > 18\) 이므로 이 박스는 2 in³ 만큼 용적이 부족합니다.
NEC 314.16(B) 도체 게이지별 체적 할당
NEC 표 314.16(B)는 각 절연 도체에 와이어 크기(AWG)만을 기반으로 고정된 자유 공간 체적을 할당합니다. 박스 채움의 총합은 각 계산 범주에서 가장 큰 게이지에 대한 도체 개수 곱하기 도체별 할당량의 합입니다.
| 도체 크기(AWG) | 도체당 자유 공간 할당(in³) |
|---|---|
| 18 | 1.50 |
| 16 | 1.75 |
| 14 | 2.00 |
| 12 | 2.25 |
| 10 | 2.50 |
| 8 | 3.00 |
| 6 | 5.00 |
314.16(B)에서 도체를 계산하는 방법:
- 전류가 흐르는 도체 — 박스를 통과하거나 박스에서 종료되는 각 도체는 1로 계산합니다. 외부에서 시작하여 내부에서 종료되는 도체는 한 번 계산되고, 직선으로 통과하는 도체(루프, 스플라이스 없음)도 한 번 계산되지만, 필요한 길이의 2배 이상으로 루프 처리된 경우에는 2로 계산됩니다.
- 장비 접지 — 모든 접지 도체는 함께 가장 큰 접지를 기준으로 단일 할당량으로 계산됩니다(있으면 1).
- 케이블 클램프 — 하나 이상의 내부 클램프는 함께 박스의 가장 큰 도체를 기준으로 단일 할당량으로 계산됩니다.
- 기기(요크/스트랩) — 단일 요크의 각 스위치 또는 콘센트는 기기에 연결된 가장 큰 도체를 기준으로 2개 도체 할당량으로 계산됩니다.
예를 들어, 14 AWG 도체의 경우 단위당 체적은 2.00 in³입니다.
표준 박스 체적(NEC 표 314.16(A))
NEC 표 314.16(A)는 일반적인 표준 금속 박스의 할당된 체적을 나열합니다. 여기에 나열되지 않은 박스(비금속 박스의 경우 포함)의 경우 제조업체는 박스에 세제곱 인치 용량을 표시해야 하며, 이를 직접 사용해야 합니다. 크기는 폭 × 길이 × 깊이(인치)입니다.
| 박스 유형 | 무역 크기(인) | 나열된 체적(in³) |
|---|---|---|
| 기기 박스 | 3 × 2 × 2 | 10.0 |
| 기기 박스 | 3 × 2 × 2½ | 12.5 |
| 기기 박스 | 3 × 2 × 2¾ | 14.0 |
| 기기 박스 | 3 × 2 × 3½ | 18.0 |
| 정사각형 박스 | 4 × 4 × 1½ | 21.0 |
| 정사각형 박스 | 4 × 4 × 2⅛ | 30.3 |
| 정사각형 박스 | 4¹₁/₁₆ × 4¹₁/₁₆ × 1½ | 29.5 |
| 정사각형 박스 | 4¹₁/₁₆ × 4¹₁/₁₆ × 2⅛ | 42.0 |
| 팔각형 박스 | 4 × 1½ | 15.5 |
| 팔각형 박스 | 4 × 2⅛ | 21.5 |
참고: 박스 어셈블리에 석고 링, 올린 커버 또는 연장 링이 포함되어 있고 자체 체적이 표시된 경우, 그 표시된 체적을 박스 체적에 추가할 수 있습니다. 총 사용 가능한 체적이 필요한 채움과 비교되는 것입니다.
자주 묻는 질문
접지선은 각각 따로 세나요? 아닙니다. 모든 기기 접지선은 전부 합쳐서 1개의 용적 허용량으로 계산합니다.
디바이스는 어떻게 세나요? 요크 또는 스트랩에 장착된 디바이스는 거기에 연결된 가장 굵은 전선을 기준으로 1개당 2개의 허용량으로 계산합니다.
이것으로 검사를 대신할 수 있나요? 아닙니다. 어디까지나 계획 단계의 보조 도구입니다. 항상 현재 채택된 규정과 대조해 확인하고, 작업은 반드시 검사를 받으세요.
