24 V DC 는 전압이 낮아서 같은 전력이라도 전류가 크고, 같은 전압 강하가 «비율로» 크게 느껴집니다. 230 V 에서 1 V 는 0.4 % 지만 24 V 에서 1 V 는 약 4.2 % 입니다. 센서·리모트 I/O·RS-485 장비를 판넬에서 멀리 둘 때 먼저 계산해 볼 것이 전압 강하입니다.
계산식
ΔV = 2 × I × ρ × L ÷ A I: 전류(A), L: 편도 길이(m), A: 단면적(mm²) ρ: 구리 20 °C 1/58 ≈ 0.01724 Ω·mm²/m
2 는 가는 선(+)과 오는 선(0 V) 두 가닥 몫입니다. 길이는 편도(전원에서 장비까지)를 넣고 2 를 곱합니다. 구리 1 mm² 1 km 는 20 °C 에서 약 17.24 Ω 입니다.
예: 2 A 를 편도 50 m 보낼 때
| 굵기 | 왕복 저항 | 전압 강하 | 강하율 | 장비 쪽 전압 |
|---|---|---|---|---|
| 0.75 mm² | 2.30 Ω | 4.60 V | 19.2 % | 19.40 V |
| 1.5 mm² | 1.15 Ω | 2.30 V | 9.6 % | 21.70 V |
| 2.5 mm² | 0.69 Ω | 1.38 V | 5.7 % | 22.62 V |
| 4 mm² | 0.43 Ω | 0.86 V | 3.6 % | 23.14 V |
강하가 몇 % 까지 괜찮은지는 장비가 정합니다. 매뉴얼의 전원 사양(예: «24 V DC, 허용 범위 ○○~○○ V»)에서 하한을 보고, 장비 쪽 전압이 그보다 충분히 높은지 봅니다. 전원 출력을 조금 올리는 조정기가 있는 전원도 있지만, 전류가 바뀌면 강하도 바뀌므로 굵기나 배치를 바꾸는 것이 근본 해결입니다.
흔히 놓치는 것
- 기동 전류: 릴레이·솔레노이드 밸브·모터처럼 켜지는 순간 전류가 큰 부하가 같은 선에 있으면 그 순간만 전압이 떨어져 장비가 다시 시작합니다. 계산은 평균이 아니라 가장 큰 전류로 합니다.
- 공통선(0 V)을 나눠 씀: 여러 장비가 0 V 선 하나를 함께 쓰면 그 선에 전류가 합쳐져 강하가 커지고, 다른 장비의 기준 전압까지 흔들립니다.
- 온도: 구리 저항은 1 °C 에 약 0.393 % 씩 늘어 20 °C 보다 50 °C 높으면 약 20 % 커집니다. 뜨거운 덕트·판넬 안 배선은 높은 온도로 계산합니다.
- 단자·커넥터: 접촉 저항은 이 계산에 들어가지 않습니다. 느슨한 단자 하나가 긴 전선보다 크게 떨어뜨리기도 합니다.
- 가는 신호선으로 전원까지: 통신 케이블 안의 가는 선(예: 24 AWG ≈ 0.2 mm²)으로 전원을 함께 보내면 짧은 거리에서도 크게 떨어집니다.
통신 장비에서 보이는 증상
전원이 모자라 장비가 다시 켜지면, 켜지는 동안은 응답하지 않습니다. 그래서 «가끔 타임아웃이 몰려서 난다» 는 모양으로 보입니다. 타임아웃이 난 시각을 기록해 두고, 같은 전원을 쓰는 다른 부하(밸브·모터·히터)가 켜지는 시각과 맞춰 보면 전원 쪽인지 통신 쪽인지 가를 수 있습니다.
4–20mA 는 다르게 본다
4–20mA 신호는 전류라서 선 저항이 있어도 값이 바뀌지 않습니다. 대신 2선식 전송기는 «전원 − 루프 저항에서 떨어지는 전압» 이 전송기 최소 동작 전압보다 높아야 하므로, 전압 강하가 아니라 루프 부하로 계산합니다.
PortDock 에서는
- 웹 도구 «전압 강하·전선 굵기 계산기»: 직류·단상·3상, mm²·AWG, 구리·알루미늄, 온도로 강하와 강하율을 내고, 허용 강하율에 맞는 최소 굵기와 최대 거리를 찾습니다.
- 웹 도구 «4–20mA 루프 부하 계산기»: 루프 전원·전송기 최소 전압·250 Ω·선 저항으로 남는 전압과 최대 거리를 계산합니다.
- Modbus Master 의 «파일로 기록» 은 주고받은 바이트를 시각과 함께 남기고, 타임아웃은 통신 기록에 사건 줄로 찍힙니다. 이 시각을 다른 부하가 켜지는 시각과 맞춰 봅니다.
작성 2026-10-23