의료용 전원: 2×MOPP가 3중 절연전선을 쓰게 만드는 이유

의료용 전원이나 의료기기 내부의 절연변압기를 설계하는 엔지니어는 결국 거의 같은 벽에 부딪힙니다. 2×MOPP가 요구하는 연면 거리가 소형 보빈의 권선 공간에 들어가지 않는다는 것입니다. 이 글은 최종 응용에서 출발합니다. 귀사의 의료 제품에 환자 접촉 회로가 있다면, 내부 절연변압기는 어떤 절연 경로를 택해야 할까요? 먼저 MOPP와 MOOP를 구분하고, 다음으로 2×MOPP가 1차–2차 절연에 요구하는 거리 요건을 살핀 뒤, 마지막으로 연면 거리 확보가 필요 없는 적합 3중 절연전선(TIW)이 왜 설계를 성립시키는 현실적인 해법이 되는 경우가 많은지 설명합니다.

MOPP와 MOOP: 보호 대상이 다르면 기준도 다르다

IEC 60601-1은 감전 방지를 위한 절연 수단을 MOP(Means of Protection, 보호 수단)로 통칭하고, 이를 "누구를 보호하는가"에 따라 두 가지로 나눕니다.

• MOOP(Means of Operator Protection, 조작자 보호 수단): 조작자, 즉 간호사·의사·기사 등 훈련을 받고 정상 상태에 있는 사용자를 보호합니다. 절연 요건은 일반 정보통신·산업 기기(IEC 62368-1)와 같은 수준입니다.
• MOPP(Means of Patient Protection, 환자 보호 수단): 환자, 즉 진정 상태이거나 몸에 리드선이 연결되어 있어 고장에 즉시 반응할 수 없는 사람을 보호합니다. 바로 그 때문에 MOPP의 기준이 뚜렷이 더 엄격합니다.

한마디로, 같은 "이중 보호"라도 2×MOPP는 2×MOOP보다 거리와 내전압 모두 더 엄격합니다. 의료기기의 환자 접촉 회로는 MOPP 경로를 따릅니다.

• 보호 대상 — 2×MOOP(조작자)：훈련받은 사용자, 정상 상태；2×MOPP(환자)：환자, 반응하지 못할 수 있음
• 기준 수준 — 2×MOOP(조작자)：IEC 62368-1의 일반 기기와 동일；2×MOPP(환자)：IEC 60601-1의 더 엄격한 요건
• 1차 절연의 엄격도 — 2×MOOP(조작자)：비교적 완화；2×MOPP(환자)：더 엄격(거리와 내전압 모두 상향)
• DAH JIN TECHNOLOGY 전선에 적용하는 값 — 2×MOOP(조작자)：승인원에 따름；2×MOPP(환자)：승인원에 따름

2×MOPP의 연면 거리: 왜 "8mm급"에서 막히는가

업계에서 의료용 전원을 설계할 때 1차–2차 간 2×MOPP 절연은 보통 약 8mm 연면 거리(creepage), 5mm 이격 거리(clearance), 4000 VAC 내전압을 대표값으로 잡고 시작합니다. 이는 "2×MOPP가 2×MOOP보다 엄격하다"는 점을 가장 직관적으로 보여 주는 대목이기도 합니다. 같은 조건에서 2×MOPP가 요구하는 연면 거리는 1×MOPP보다 뚜렷이 큽니다.

유의할 점은 8mm가 대표값이지 고정값이 아니라는 것입니다. IEC 60601-1의 실제 연면 거리·이격 거리 요건은 동작 전압(working voltage), 오염 등급(pollution degree), 고도, 보빈 재료 그룹(CTI), 그리고 표준 판본에 따라 달라집니다. 같은 2×MOPP라도 조건에 따라 8mm보다 크게 산출될 수 있습니다. 세부 사항은 IEC 60601-1의 연면 거리·이격 거리 표를 대조하시기 바라며, 이 글에서는 조항별로 전개하지 않습니다.

설계자에게 진짜 압박은 "8mm라는 숫자"가 아니라 다음에 있습니다. 이 거리를 아주 작은 권선 공간 안에서 이중/강화 절연 구조와 동시에 성립시켜야 한다는 점입니다.

소형 보빈의 권선 공간에는 "절연 두 층＋연면 거리 여유"가 들어가지 않는다

전통적인 방법은 마진 테이프(margin tape)＋층간 테이프로 보빈 양 끝에 연면 거리를 남겨 1차 권선과 2차 권선을 떼어 놓는 것입니다. 큰 보빈에서는 통하지만, 의료 응용에서 흔히 쓰는 것은 소형 절연변압기이며 보빈의 권선 공간이 제한적입니다.

다음을 동시에 밀어 넣어야 할 때,

• 양 끝 각각에 충분한 연면 거리 마진,
• 충분한 층수의 층간 절연,
• 그리고 실제로 감아야 하는 권선 턴수,

권선 공간은 금세 부족해집니다. 마진을 억지로 넓히면 선이 다 감기지 않거나 더 큰 코어로 바꿔야 하고(부피·비용·무게가 모두 올라감), 마진이 부족하면 2×MOPP의 연면 거리 요건을 통과하지 못합니다. 이것이 의료용 소형 변압기 설계의 전형적인 딜레마입니다.

연면 거리가 필요 없는 해법: 적합 3중 절연전선(TIW)

이 딜레마에서 벗어나는 주류 방법은 적합 3중 절연전선으로 바꾸는 것입니다. 안전 규격의 형식 시험으로 평가되어 강화 절연(reinforced insulation)으로 쓸 수 있는 3중 절연전선은 절연을 전선 자체가 제공합니다. IEC 60601-1의 권선 부품(wound component) 경로에서는 1차–2차 권선 사이에 원래 테이프로 확보해야 했던 연면 거리와 이격 거리를 생략할 수 있어, 권선 공간이 그만큼 확보되고 선이 다 감기며 코어를 키울 필요가 없습니다. 3중 절연전선이 의료용 절연변압기에 널리 채택되는 이유가 바로 이것입니다.

DAH JIN의 제품군에서 의료용 2 MOOP 및 2 MOPP 경로(IEC 60601-1, VDE 40008834 Annex L에서 평가)는 TLW-BB와 TLW-B7S 두 모델에만 묶여 있습니다. 두 모델 모두 DJ-130(UL E318181) 절연 계통의 부품이며, TLW-B7S는 UL E236542도 보유합니다. DJ-130 절연 계통을 채택하려면 Authorization Letter(사용 승인 서한)가 필요합니다.

• 적용 경로 — 내용：IEC 60601-1(2 MOOP/2 MOPP)
• 묶인 모델 — 내용：TLW-BB, TLW-B7S
• 절연 계통 — 내용：DJ-130(UL E318181), Authorization Letter 필요
• 선경/내전압/시험값 — 내용：승인원에 따름
• 채택을 규정하는 문서 — 내용：승인원

구체적인 선경 범위, 내전압 및 각 값은 승인원을 기준으로 하며 이 글에서는 다시 싣지 않습니다. 선정과 인증 체인의 대조는 TIW 선정 가이드와 TIW 인증 체인을 참고하십시오.

FIW, Class F와 의료 경로의 경계

3중 절연전선은 한 종류가 아니며 혼동하기 쉬운 점이 두 가지 있습니다. 여기서 경계를 분명히 합니다.

첫째, "강화 절연" 전선이라고 모두 의료 경로를 따르는 것은 아닙니다. DAH JIN에는 TLW-F(Class F, 155 °C)도 있으며 VDE 40008834 Annex J(IEC 62368-1)와 UL 2353에서 Reinforced로 평가되었지만, DJ-130 의료용 부품 목록에는 들어 있지 않습니다. 즉 Reinforced 등급과 "IEC 60601-1 의료 경로에 사용 가능"은 별개입니다. 의료용으로 채택할 때는 승인원에 묶인 모델을 확인하십시오.

둘째, FIW(Fully Insulated Wire, 완전 절연 전선)와 의료의 관계는 보수적으로 보아야 합니다. 공개된 인증 자료상 FIW 계열 권선의 평가 표준은 대부분 IEC 62368-1, IEC 61558 시리즈, UL 2353에 속하며, 의료용 IEC 60601-1은 그 공개 표준 목록에 보이지 않습니다. 의료 적용 가능 여부는 일률적으로 해당 전선의 승인원과 대응 표준의 평가를 기준으로 하며, 뭉뚱그려 적용해서는 안 됩니다. TIW·FIW·일반 에나멜선의 차이는 TIW vs FIW vs 에나멜선을, Annex J/K/L의 대응 관계는 IEC 62368-1 Annex J와 61558 Annex K 및 형식 시험 Annex J/K/L 대조를 참고하십시오.

DAH JIN은 전선 제조사(무역상이 아님)로, 대만 타이난 구이런의 자체 공장에서 생산하며, UL 등록에 명시된 제조 거점이 바로 이 공장입니다.