- 1 -

접지(Earthing Grounding)

회로의 일부 또는 기기의 가대 외함 등을-

대지와 동전위로 되도록 지중에 매설한 도체와 연결하는 것

전로의 충전부분에 접지하는 것과 상시는 충전되어 있지 않으나-

절연열화 등 사고 시에 충전될 우려가 있는 부분에 감전방지의 목적으로

접지하는 것

열화 손상 등으로 인한(1) 누전에 의한 감전방지용 기기접지( )

(2) 고저압 혼촉에 의한 고전압전류의 인축 위험방지용 계통접지( )

(3) 뢰에 의한 재해방지용 차폐접지( )

지락고장 시에 있어서의(4) 계전기 동작시의 신속 확실화 접지효과( )

이상 고전압 발생 시의(5) 대지전위 상승을 억제하여 기기를 보호

특고압기기의 중성점 접지에는

직접접지 저항접지 및 리액터접지 등이 있는데

이것은 계전기 동작이나 절연강도의 경감 및 지락전류의 억제를

목적으로 하고 있다

- 2 -

- 제 종 접지1 는

고압 및 특별고압의 기기 및 피뢰기나 방전장치에 사용되는데 전류가

크기 때문에 접지저항치를 낮게 잡을 필요가 있다

- 제 종 접지2 는

고압 또는 특별고압의 전로와 저압전로를 결합하는 변압기의 차측의2

중성점에 접지하는 것으로 고압 또는 특고압 전로와 저압전로가 혼촉

할 경우에 저압전로를 원칙적으로 대지전압 이하로 억제하기 위한150V

것이다

- 제 종 접지3 공사는 주로 이하인 저압기기의 접지공사이며400V

- 특별 제 종 접지3 공사는 로 초과하는 저압기기 및 이하의400V 400V

저압기기 중 조건이 열악한 부분에 사용되는 접지공사이다

접지공사의 종류 접지저항치( )Ω 접지선의 최소굵기

제 종접지공사1 이하10 직경 26

제 종 접지공사2

이하 직경 40

제 종접지공사3 이하 100 16

특별제 종접지공사3 이하 10 16

는 선 지락전류 I 1

(지락시에 초 이내에 고압전로를 자동차단하는 장치 시설시 이하2 300I )

고압변압기의 경우는 직경 26

지락시에 초이내에 자동차단하는 장치시설 05

정격 감도전류 인 경우 시( 300mA ) 500

- 3 -

접지방식에 의한 분류

(1) 독립 단독 접지( )

접지봉 또는 접지봉과 접지선에 의한 독립된 접지방식

접지조건이 양호한 지역의 기기의 외함 울타리 피뢰도선 등에 적용

(2) 공동접지 연접접지( )

독립접지로서는 접지저항치를 충분히 낮게 잡을 수 없는 경우

개별로 접지공사된 접지선을 공동으로 접속하는 접지방식

공동접지의 특징은 다음과 같다

어느 개소에서 단선되어도 기기에 대한- 접지설비에 신뢰성이 있다

토양저항이 높은 장소에서 독립접지의 경우에 비해- 낮은 합성저항치

접지극이 경암반 등인 장소에서 적당한 매설깊이를 취할 수 없는 경우-

접지모선에서 분기하여 접지할 수 있으므로 접지극의 수를 줄일 수 있어

경제적이다

망 접지(3) (Mesh)

연접접지의 일종으로- 접지모선끼리 상호 상Mesh 으로 접속

보다- 낮은 접지저항치를 얻을 수 있고

- 접촉전압 보폭전압 저감 에도 유리

변전소 등- 넓은 면적의 접지에 많이 채택

접지저항 측면에서 간격은 어느 정도 이하로 좁아지면 더 이상- Mesh

효과가 없으므로 대지고유저항이 높은 지역에서는 다른 접지방식과

병용한다

매설깊이는 지역별로- 빙결깊이를 고려하여야 한다

- 4 -

접지전극 형태에 의한 분류

(1) 봉상 전극

동피복강봉 또는 동봉 스테인레스피복강봉 탄소피복강봉

지름 길이 의 것이 주로 쓰인다14 1 ~ 15M

(2) 판상전극

정사각형의 동판으로서 두께는 의 것15 ~ 20

접지봉의 경우 보다는 접지면적이 크므로 매설시 접지면과의 접촉에

유의하여야 한다

(3) 선상전극

도체선을 그대로 접지체로 이용하는 경우로서 송전철탑의 접지에

적용되는 매설지선을 예로들 수 있다

(4) 보링전극

접지저항 또는 접촉전압을 저감

전극을 수직으로 보링하여 매설하는 방법으로서 경제적 측면을 고려

접지저항(Earthing Resistance)

하나의 접지극을 통하여 접지전류 가 대지내로 흘렀을 때- I(A)

무한원점에 대해 접지극이 의 전위상승을 일으킨다 이 경우E(V) 가EI

접지저항

실제는- 무한원점에 대한 전위측정은 거의 불가능하므로 근사치로

구한다

실제의 측정에서는

접지선의 저항(1)

접지극의 저항(2)

접지극 표면과(3) 대지와의 접촉저항

무한원점에 전류가 흐름으로써 생기는(4) 대지의 접지저항 중

를 근사적으로 구한다(3) (4)

접저저항은 직류저항이지만 전극의 성극작용을 방지하기위해

접지저항은 교류전원으로 측정한다

- 5 -

대지고유저항율

접지저항을 구성하는 대지자신의 저항으로서-

계절적으로 변화하며 함유수분 용융염류의 화학적 성질과 농도 및

온도 등의 변동에 따라 달라진다

대지저항율은 의- Wenner 전극법4 에 의하여 측정한다

지표면상에 일직선으로 의 간격으로a(m)

개의 전극 를 배치하고4 A1 P1 P2 A2

극에 전류 를 지중으로 흘린 경우A1 A2 I(A)

간의 전압강하를 라고 하면P1 P2 E(V)

대지의 고유저항율 ∙가 된다

전극의 매설깊이가 의 이내에서는 실측치와 일치한다a 120

표[ 2] 수질에 의한 고유저항의 변화

지 하 수 고 유 저 항 치 103 ~ 105Ω수 도 수 고 유 저 항 치 104Ω해 수 고 유 저 항 치 10 Ω

토질에 의한 고유저항의 변화

물 논 습 지 ( )粘 土 質 0 ~ 15kΩ밭 ( )粘 土 質 1 ~ 20kΩ

물 논 밭 자 갈( )層 10 ~ 100kΩ山 地 ( )粘 土 質 20 ~ 200kΩ

河 岸 河 床 자 갈( ) 100 ~ 500kΩ山 地 자갈( )岩 200 ~ 500kΩ

- 6 -

집합계수 결합계수( )

전기저항의 병렬접속시 합성저항은-

각 저항의 역수 합의 역수이고 동일 저항치 이 개 병렬일 경우에는R n

이 된다

전극 또는 접지선의 병렬은 전류가 단독으로 흐르지 않고-

상호 간섭하므로 계산과 같이 단순하지 않다

전극이 접근하면 각 전극 단독의 전류분포와 달리 간섭 부분이 생겨-

전류가 흐르기 어려우므로 병렬저항에 어떤 계수를 가진 저항치가 되는데

이를 집합계수라 한다 집합계수는 매설되어 있는 접지판의 종류나

크기 깊이 및 간격 등에 의해 변화된다

hellip

집합계수

표 접지판의 집합계수3【 】

간격(m)

깊이(m)01 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 3 3 ~ 4 이상4

06

15

30

12

13

135

11

12

125

105

112

12

10

105

112

10

10

10

- 7 -

대지 개폐써어지 계수

개폐조작에 의하여 계통의 한 지점에서 발생하는-

대지써어지의 파고치에 대한

그 조작직전의 계통상전압파고치 선간전압 실효치에(

을 곱한 치 의)

비를 말한다

감 전(Shock)

인체의 어느 부분에 전극을 연결하고 전류를 통하게 하면 감전-

전류가 인체에 미치는 영향은- 주파수 크기 지속시간 및 통로 에 관계

주파수에 대해서는 낮은 주파수일수록 더 큰 전류에 견딜 수 있다-

일반적으로 인체에 정도의 전류가 흐르면 감전을 느끼기 시작하여- 1mA

9 ~ 가 흐르면 상당한 고통을 느끼고 손에 잡은 물체를 놓기25mA

곤란하거나 놓을 수 없을 정도로 근육을 통제할 수 없게 된다

보다 큰 전류가 흐르면 근육 위축으로 호흡이 곤란해지며-

더욱 큰 전류가 흐르면 심실세동으로 죽음을 초래한다-

- 8 -

심실세동을 일으키지 않고 사람이 견딜수 있는 전류 인체- (

허용전류치 는 지속시간 초 이내일 때 다음 식에 의하여 결정된다) 3

[A rms]

여기서 감전시간t (sec)＝

감전시간이 짧으면 보다 큰 전류에도 견딜 수 있으므로- 고속도 차단이

안전면에서 매우 중요하다

감전은 단락감전과 지락감전으로 나눌 수 있으며-

- 단락감전은 신체의 개소에 직접 전압이 가해져 단락회로를 형성하는2

감전이고

- 지락감전은

대지전압을 갖는 전로 또는 충전부에 신체가 접촉되어 전류가

신체를 통하여 대지로 흐르는 감전을 말한다

보폭전압(Step Voltage)

접지전극 부근의 지표면에 생기는 전위차이다

R0

- 9 -

인체에 걸리는 전위차는 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는-

점간 보통 의 전위차의 최대치로 표시한다2 ( 1m)

보폭전압- Estep은 다음과 같이 구할 수 있다

Estep (R 2R＝ ＋ f)(Ik)

(1000 6＝ ＋ ρs)0116

(0116 07＝ ＋ ρs)

다리 하나의 접지저항- Rf 는 지표면 부근의 토양고유저항 의[ ] [ m]Ω Ω

3 ~ 배 또는 인체저항5 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

이것을 3ρs 및 로 하면 구할 수 있다1000[ ] Ω

보폭전압을 저감하는 효과적인 방법은 다음과 같다

접지선을(1) 깊게 매설한다

식 접지방법을 채용하고(2) Mesh 간격을 좁게Mesh 한다

특히 위험도가 큰 장소에서는(3) 자갈 또는 콘크리트를 타설한다

부지 경계부근은 의 끝(4) Main Mesh 2 ~ 정도를 깊게 매설3m 한다

철구 가대 등의(5) 보조접지를 한다

- 10 -

전이전압(Transferred Voltage)

변전소 구내에 서 있는 사람이 원거리에서 접지된 도체와 접촉하거나-

반대로 원거리에 있는 사람이 변전소 접지망과 연결된 도체와

접촉했을 때는 전이전압이 걸린다

이 전압은 고장시의- 접지망 전체 전위상승치까지 될 수 있는 것이다

원방에서 접지된 통신선 등과의 접촉전압

접촉전압(Touch Voltage)

사람이 지상에 서서 기기의 외함이나 철구에 접촉한 경우에 인체에

가해지는 전압이다

철구와 접촉전압의 등가회로

- 11 -

사람의 다리하나의 접지저항- Rf 는[ ]Ω

지표면 부근의 토양 고유저항 의[ m] 3Ω ~ 배5

인체저항 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

3ρs 및 라고 하면 접촉전압은 다음과 같이 구할 수 있다1000[ ] Ω

Etouch (R＝ k ＋

)Ik

(1000＝ ＋ 15ρs)0116

(155＝ ＋ 023ρs)

- Etouch는 지표면상에 사람이 서있고 손이 어느 물체에 접촉했을 때의

손과 발이 접촉한 점간의 최대 허용전위차이다2

상기 계산에는 악조건하의 ρs를 적용할 필요가 있으며 고장지속시간에

관해서는 정상동작시의 차단시간을 고려한다

접촉전압의 저감을 위해 기기 철구 등의 주위 약 의 위치에 깊이- 1m

02 ~ 의 보조접지선을 매설하고 이것을 주접지선과 접속03m 한다

- 12 -

접지극

대지에 매설하는 전극으로서 동판 접지봉 관 전선 등으로- ( )

규정된 접지저항치를 얻을 수 있으며 화학적 기계적으로 내구성이

있는 것을 사용해야 한다

접지동판은 수평으로 상시 수면아래에 매설하면 좋으며-

접지동판이 이상이 되면 접지저항은 거의 감소하지 않는다19

- 동판을 매설하는 경우에는 한 개의 큰 판보다 몇 개로 나누어 매설하는

편이 효과적이다

전극에 전류가 흐르면 접지저항 부분에 소비되는 에너지에 의한-

국부적 온도상승과 이것에 의한 수분의 감소 등으로 인하여 등가적인

접지저항의 증대현상이 생기므로 전극의 허용전류도 정도로016A

설계하는 것이 좋다

접지극

접지봉은 그 단면이 자형과 환형이 있는데 피복은 강심동피복제이며- S

리드선이 달려있는 것 본 또는 여러본을 연결하여 로 1 Hammer

타설하도록 되어있다

기타 접지봉 관 은 철관 철봉 앵글 및 탄소봉 등이 있다- ( )

주접지극으로서는 소요의 접지저항을 얻을 수 없을 때 보조적으로-

사용하는 전극을 보조전극이라고 한다

접지동판의 면적 저항특성표

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 3 -

접지방식에 의한 분류

(1) 독립 단독 접지( )

접지봉 또는 접지봉과 접지선에 의한 독립된 접지방식

접지조건이 양호한 지역의 기기의 외함 울타리 피뢰도선 등에 적용

(2) 공동접지 연접접지( )

독립접지로서는 접지저항치를 충분히 낮게 잡을 수 없는 경우

개별로 접지공사된 접지선을 공동으로 접속하는 접지방식

공동접지의 특징은 다음과 같다

어느 개소에서 단선되어도 기기에 대한- 접지설비에 신뢰성이 있다

토양저항이 높은 장소에서 독립접지의 경우에 비해- 낮은 합성저항치

접지극이 경암반 등인 장소에서 적당한 매설깊이를 취할 수 없는 경우-

접지모선에서 분기하여 접지할 수 있으므로 접지극의 수를 줄일 수 있어

경제적이다

망 접지(3) (Mesh)

연접접지의 일종으로- 접지모선끼리 상호 상Mesh 으로 접속

보다- 낮은 접지저항치를 얻을 수 있고

- 접촉전압 보폭전압 저감 에도 유리

변전소 등- 넓은 면적의 접지에 많이 채택

접지저항 측면에서 간격은 어느 정도 이하로 좁아지면 더 이상- Mesh

효과가 없으므로 대지고유저항이 높은 지역에서는 다른 접지방식과

병용한다

매설깊이는 지역별로- 빙결깊이를 고려하여야 한다

- 4 -

접지전극 형태에 의한 분류

(1) 봉상 전극

동피복강봉 또는 동봉 스테인레스피복강봉 탄소피복강봉

지름 길이 의 것이 주로 쓰인다14 1 ~ 15M

(2) 판상전극

정사각형의 동판으로서 두께는 의 것15 ~ 20

접지봉의 경우 보다는 접지면적이 크므로 매설시 접지면과의 접촉에

유의하여야 한다

(3) 선상전극

도체선을 그대로 접지체로 이용하는 경우로서 송전철탑의 접지에

적용되는 매설지선을 예로들 수 있다

(4) 보링전극

접지저항 또는 접촉전압을 저감

전극을 수직으로 보링하여 매설하는 방법으로서 경제적 측면을 고려

접지저항(Earthing Resistance)

하나의 접지극을 통하여 접지전류 가 대지내로 흘렀을 때- I(A)

무한원점에 대해 접지극이 의 전위상승을 일으킨다 이 경우E(V) 가EI

접지저항

실제는- 무한원점에 대한 전위측정은 거의 불가능하므로 근사치로

구한다

실제의 측정에서는

접지선의 저항(1)

접지극의 저항(2)

접지극 표면과(3) 대지와의 접촉저항

무한원점에 전류가 흐름으로써 생기는(4) 대지의 접지저항 중

를 근사적으로 구한다(3) (4)

접저저항은 직류저항이지만 전극의 성극작용을 방지하기위해

접지저항은 교류전원으로 측정한다

- 5 -

대지고유저항율

접지저항을 구성하는 대지자신의 저항으로서-

계절적으로 변화하며 함유수분 용융염류의 화학적 성질과 농도 및

온도 등의 변동에 따라 달라진다

대지저항율은 의- Wenner 전극법4 에 의하여 측정한다

지표면상에 일직선으로 의 간격으로a(m)

개의 전극 를 배치하고4 A1 P1 P2 A2

극에 전류 를 지중으로 흘린 경우A1 A2 I(A)

간의 전압강하를 라고 하면P1 P2 E(V)

대지의 고유저항율 ∙가 된다

전극의 매설깊이가 의 이내에서는 실측치와 일치한다a 120

표[ 2] 수질에 의한 고유저항의 변화

지 하 수 고 유 저 항 치 103 ~ 105Ω수 도 수 고 유 저 항 치 104Ω해 수 고 유 저 항 치 10 Ω

토질에 의한 고유저항의 변화

물 논 습 지 ( )粘 土 質 0 ~ 15kΩ밭 ( )粘 土 質 1 ~ 20kΩ

물 논 밭 자 갈( )層 10 ~ 100kΩ山 地 ( )粘 土 質 20 ~ 200kΩ

河 岸 河 床 자 갈( ) 100 ~ 500kΩ山 地 자갈( )岩 200 ~ 500kΩ

- 6 -

집합계수 결합계수( )

전기저항의 병렬접속시 합성저항은-

각 저항의 역수 합의 역수이고 동일 저항치 이 개 병렬일 경우에는R n

이 된다

전극 또는 접지선의 병렬은 전류가 단독으로 흐르지 않고-

상호 간섭하므로 계산과 같이 단순하지 않다

전극이 접근하면 각 전극 단독의 전류분포와 달리 간섭 부분이 생겨-

전류가 흐르기 어려우므로 병렬저항에 어떤 계수를 가진 저항치가 되는데

이를 집합계수라 한다 집합계수는 매설되어 있는 접지판의 종류나

크기 깊이 및 간격 등에 의해 변화된다

hellip

집합계수

표 접지판의 집합계수3【 】

간격(m)

깊이(m)01 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 3 3 ~ 4 이상4

06

15

30

12

13

135

11

12

125

105

112

12

10

105

112

10

10

10

- 7 -

대지 개폐써어지 계수

개폐조작에 의하여 계통의 한 지점에서 발생하는-

대지써어지의 파고치에 대한

그 조작직전의 계통상전압파고치 선간전압 실효치에(

을 곱한 치 의)

비를 말한다

감 전(Shock)

인체의 어느 부분에 전극을 연결하고 전류를 통하게 하면 감전-

전류가 인체에 미치는 영향은- 주파수 크기 지속시간 및 통로 에 관계

주파수에 대해서는 낮은 주파수일수록 더 큰 전류에 견딜 수 있다-

일반적으로 인체에 정도의 전류가 흐르면 감전을 느끼기 시작하여- 1mA

9 ~ 가 흐르면 상당한 고통을 느끼고 손에 잡은 물체를 놓기25mA

곤란하거나 놓을 수 없을 정도로 근육을 통제할 수 없게 된다

보다 큰 전류가 흐르면 근육 위축으로 호흡이 곤란해지며-

더욱 큰 전류가 흐르면 심실세동으로 죽음을 초래한다-

- 8 -

심실세동을 일으키지 않고 사람이 견딜수 있는 전류 인체- (

허용전류치 는 지속시간 초 이내일 때 다음 식에 의하여 결정된다) 3

[A rms]

여기서 감전시간t (sec)＝

감전시간이 짧으면 보다 큰 전류에도 견딜 수 있으므로- 고속도 차단이

안전면에서 매우 중요하다

감전은 단락감전과 지락감전으로 나눌 수 있으며-

- 단락감전은 신체의 개소에 직접 전압이 가해져 단락회로를 형성하는2

감전이고

- 지락감전은

대지전압을 갖는 전로 또는 충전부에 신체가 접촉되어 전류가

신체를 통하여 대지로 흐르는 감전을 말한다

보폭전압(Step Voltage)

접지전극 부근의 지표면에 생기는 전위차이다

R0

- 9 -

인체에 걸리는 전위차는 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는-

점간 보통 의 전위차의 최대치로 표시한다2 ( 1m)

보폭전압- Estep은 다음과 같이 구할 수 있다

Estep (R 2R＝ ＋ f)(Ik)

(1000 6＝ ＋ ρs)0116

(0116 07＝ ＋ ρs)

다리 하나의 접지저항- Rf 는 지표면 부근의 토양고유저항 의[ ] [ m]Ω Ω

3 ~ 배 또는 인체저항5 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

이것을 3ρs 및 로 하면 구할 수 있다1000[ ] Ω

보폭전압을 저감하는 효과적인 방법은 다음과 같다

접지선을(1) 깊게 매설한다

식 접지방법을 채용하고(2) Mesh 간격을 좁게Mesh 한다

특히 위험도가 큰 장소에서는(3) 자갈 또는 콘크리트를 타설한다

부지 경계부근은 의 끝(4) Main Mesh 2 ~ 정도를 깊게 매설3m 한다

철구 가대 등의(5) 보조접지를 한다

- 10 -

전이전압(Transferred Voltage)

변전소 구내에 서 있는 사람이 원거리에서 접지된 도체와 접촉하거나-

반대로 원거리에 있는 사람이 변전소 접지망과 연결된 도체와

접촉했을 때는 전이전압이 걸린다

이 전압은 고장시의- 접지망 전체 전위상승치까지 될 수 있는 것이다

원방에서 접지된 통신선 등과의 접촉전압

접촉전압(Touch Voltage)

사람이 지상에 서서 기기의 외함이나 철구에 접촉한 경우에 인체에

가해지는 전압이다

철구와 접촉전압의 등가회로

- 11 -

사람의 다리하나의 접지저항- Rf 는[ ]Ω

지표면 부근의 토양 고유저항 의[ m] 3Ω ~ 배5

인체저항 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

3ρs 및 라고 하면 접촉전압은 다음과 같이 구할 수 있다1000[ ] Ω

Etouch (R＝ k ＋

)Ik

(1000＝ ＋ 15ρs)0116

(155＝ ＋ 023ρs)

- Etouch는 지표면상에 사람이 서있고 손이 어느 물체에 접촉했을 때의

손과 발이 접촉한 점간의 최대 허용전위차이다2

상기 계산에는 악조건하의 ρs를 적용할 필요가 있으며 고장지속시간에

관해서는 정상동작시의 차단시간을 고려한다

접촉전압의 저감을 위해 기기 철구 등의 주위 약 의 위치에 깊이- 1m

02 ~ 의 보조접지선을 매설하고 이것을 주접지선과 접속03m 한다

- 12 -

접지극

대지에 매설하는 전극으로서 동판 접지봉 관 전선 등으로- ( )

규정된 접지저항치를 얻을 수 있으며 화학적 기계적으로 내구성이

있는 것을 사용해야 한다

접지동판은 수평으로 상시 수면아래에 매설하면 좋으며-

접지동판이 이상이 되면 접지저항은 거의 감소하지 않는다19

- 동판을 매설하는 경우에는 한 개의 큰 판보다 몇 개로 나누어 매설하는

편이 효과적이다

전극에 전류가 흐르면 접지저항 부분에 소비되는 에너지에 의한-

국부적 온도상승과 이것에 의한 수분의 감소 등으로 인하여 등가적인

접지저항의 증대현상이 생기므로 전극의 허용전류도 정도로016A

설계하는 것이 좋다

접지극

접지봉은 그 단면이 자형과 환형이 있는데 피복은 강심동피복제이며- S

리드선이 달려있는 것 본 또는 여러본을 연결하여 로 1 Hammer

타설하도록 되어있다

기타 접지봉 관 은 철관 철봉 앵글 및 탄소봉 등이 있다- ( )

주접지극으로서는 소요의 접지저항을 얻을 수 없을 때 보조적으로-

사용하는 전극을 보조전극이라고 한다

접지동판의 면적 저항특성표

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 5 -

대지고유저항율

접지저항을 구성하는 대지자신의 저항으로서-

계절적으로 변화하며 함유수분 용융염류의 화학적 성질과 농도 및

온도 등의 변동에 따라 달라진다

대지저항율은 의- Wenner 전극법4 에 의하여 측정한다

지표면상에 일직선으로 의 간격으로a(m)

개의 전극 를 배치하고4 A1 P1 P2 A2

극에 전류 를 지중으로 흘린 경우A1 A2 I(A)

간의 전압강하를 라고 하면P1 P2 E(V)

대지의 고유저항율 ∙가 된다

전극의 매설깊이가 의 이내에서는 실측치와 일치한다a 120

표[ 2] 수질에 의한 고유저항의 변화

지 하 수 고 유 저 항 치 103 ~ 105Ω수 도 수 고 유 저 항 치 104Ω해 수 고 유 저 항 치 10 Ω

토질에 의한 고유저항의 변화

물 논 습 지 ( )粘 土 質 0 ~ 15kΩ밭 ( )粘 土 質 1 ~ 20kΩ

물 논 밭 자 갈( )層 10 ~ 100kΩ山 地 ( )粘 土 質 20 ~ 200kΩ

河 岸 河 床 자 갈( ) 100 ~ 500kΩ山 地 자갈( )岩 200 ~ 500kΩ

- 6 -

집합계수 결합계수( )

전기저항의 병렬접속시 합성저항은-

각 저항의 역수 합의 역수이고 동일 저항치 이 개 병렬일 경우에는R n

이 된다

전극 또는 접지선의 병렬은 전류가 단독으로 흐르지 않고-

상호 간섭하므로 계산과 같이 단순하지 않다

전극이 접근하면 각 전극 단독의 전류분포와 달리 간섭 부분이 생겨-

전류가 흐르기 어려우므로 병렬저항에 어떤 계수를 가진 저항치가 되는데

이를 집합계수라 한다 집합계수는 매설되어 있는 접지판의 종류나

크기 깊이 및 간격 등에 의해 변화된다

hellip

집합계수

표 접지판의 집합계수3【 】

간격(m)

깊이(m)01 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 3 3 ~ 4 이상4

06

15

30

12

13

135

11

12

125

105

112

12

10

105

112

10

10

10

- 7 -

대지 개폐써어지 계수

개폐조작에 의하여 계통의 한 지점에서 발생하는-

대지써어지의 파고치에 대한

그 조작직전의 계통상전압파고치 선간전압 실효치에(

을 곱한 치 의)

비를 말한다

감 전(Shock)

인체의 어느 부분에 전극을 연결하고 전류를 통하게 하면 감전-

전류가 인체에 미치는 영향은- 주파수 크기 지속시간 및 통로 에 관계

주파수에 대해서는 낮은 주파수일수록 더 큰 전류에 견딜 수 있다-

일반적으로 인체에 정도의 전류가 흐르면 감전을 느끼기 시작하여- 1mA

9 ~ 가 흐르면 상당한 고통을 느끼고 손에 잡은 물체를 놓기25mA

곤란하거나 놓을 수 없을 정도로 근육을 통제할 수 없게 된다

보다 큰 전류가 흐르면 근육 위축으로 호흡이 곤란해지며-

더욱 큰 전류가 흐르면 심실세동으로 죽음을 초래한다-

- 8 -

심실세동을 일으키지 않고 사람이 견딜수 있는 전류 인체- (

허용전류치 는 지속시간 초 이내일 때 다음 식에 의하여 결정된다) 3

[A rms]

여기서 감전시간t (sec)＝

감전시간이 짧으면 보다 큰 전류에도 견딜 수 있으므로- 고속도 차단이

안전면에서 매우 중요하다

감전은 단락감전과 지락감전으로 나눌 수 있으며-

- 단락감전은 신체의 개소에 직접 전압이 가해져 단락회로를 형성하는2

감전이고

- 지락감전은

대지전압을 갖는 전로 또는 충전부에 신체가 접촉되어 전류가

신체를 통하여 대지로 흐르는 감전을 말한다

보폭전압(Step Voltage)

접지전극 부근의 지표면에 생기는 전위차이다

R0

- 9 -

인체에 걸리는 전위차는 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는-

점간 보통 의 전위차의 최대치로 표시한다2 ( 1m)

보폭전압- Estep은 다음과 같이 구할 수 있다

Estep (R 2R＝ ＋ f)(Ik)

(1000 6＝ ＋ ρs)0116

(0116 07＝ ＋ ρs)

다리 하나의 접지저항- Rf 는 지표면 부근의 토양고유저항 의[ ] [ m]Ω Ω

3 ~ 배 또는 인체저항5 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

이것을 3ρs 및 로 하면 구할 수 있다1000[ ] Ω

보폭전압을 저감하는 효과적인 방법은 다음과 같다

접지선을(1) 깊게 매설한다

식 접지방법을 채용하고(2) Mesh 간격을 좁게Mesh 한다

특히 위험도가 큰 장소에서는(3) 자갈 또는 콘크리트를 타설한다

부지 경계부근은 의 끝(4) Main Mesh 2 ~ 정도를 깊게 매설3m 한다

철구 가대 등의(5) 보조접지를 한다

- 10 -

전이전압(Transferred Voltage)

변전소 구내에 서 있는 사람이 원거리에서 접지된 도체와 접촉하거나-

반대로 원거리에 있는 사람이 변전소 접지망과 연결된 도체와

접촉했을 때는 전이전압이 걸린다

이 전압은 고장시의- 접지망 전체 전위상승치까지 될 수 있는 것이다

원방에서 접지된 통신선 등과의 접촉전압

접촉전압(Touch Voltage)

사람이 지상에 서서 기기의 외함이나 철구에 접촉한 경우에 인체에

가해지는 전압이다

철구와 접촉전압의 등가회로

- 11 -

사람의 다리하나의 접지저항- Rf 는[ ]Ω

지표면 부근의 토양 고유저항 의[ m] 3Ω ~ 배5

인체저항 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

3ρs 및 라고 하면 접촉전압은 다음과 같이 구할 수 있다1000[ ] Ω

Etouch (R＝ k ＋

)Ik

(1000＝ ＋ 15ρs)0116

(155＝ ＋ 023ρs)

- Etouch는 지표면상에 사람이 서있고 손이 어느 물체에 접촉했을 때의

손과 발이 접촉한 점간의 최대 허용전위차이다2

상기 계산에는 악조건하의 ρs를 적용할 필요가 있으며 고장지속시간에

관해서는 정상동작시의 차단시간을 고려한다

접촉전압의 저감을 위해 기기 철구 등의 주위 약 의 위치에 깊이- 1m

02 ~ 의 보조접지선을 매설하고 이것을 주접지선과 접속03m 한다

- 12 -

접지극

대지에 매설하는 전극으로서 동판 접지봉 관 전선 등으로- ( )

규정된 접지저항치를 얻을 수 있으며 화학적 기계적으로 내구성이

있는 것을 사용해야 한다

접지동판은 수평으로 상시 수면아래에 매설하면 좋으며-

접지동판이 이상이 되면 접지저항은 거의 감소하지 않는다19

- 동판을 매설하는 경우에는 한 개의 큰 판보다 몇 개로 나누어 매설하는

편이 효과적이다

전극에 전류가 흐르면 접지저항 부분에 소비되는 에너지에 의한-

국부적 온도상승과 이것에 의한 수분의 감소 등으로 인하여 등가적인

접지저항의 증대현상이 생기므로 전극의 허용전류도 정도로016A

설계하는 것이 좋다

접지극

접지봉은 그 단면이 자형과 환형이 있는데 피복은 강심동피복제이며- S

리드선이 달려있는 것 본 또는 여러본을 연결하여 로 1 Hammer

타설하도록 되어있다

기타 접지봉 관 은 철관 철봉 앵글 및 탄소봉 등이 있다- ( )

주접지극으로서는 소요의 접지저항을 얻을 수 없을 때 보조적으로-

사용하는 전극을 보조전극이라고 한다

접지동판의 면적 저항특성표

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

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Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

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접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

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- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

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콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 7 -

대지 개폐써어지 계수

개폐조작에 의하여 계통의 한 지점에서 발생하는-

대지써어지의 파고치에 대한

그 조작직전의 계통상전압파고치 선간전압 실효치에(

을 곱한 치 의)

비를 말한다

감 전(Shock)

인체의 어느 부분에 전극을 연결하고 전류를 통하게 하면 감전-

전류가 인체에 미치는 영향은- 주파수 크기 지속시간 및 통로 에 관계

주파수에 대해서는 낮은 주파수일수록 더 큰 전류에 견딜 수 있다-

일반적으로 인체에 정도의 전류가 흐르면 감전을 느끼기 시작하여- 1mA

9 ~ 가 흐르면 상당한 고통을 느끼고 손에 잡은 물체를 놓기25mA

곤란하거나 놓을 수 없을 정도로 근육을 통제할 수 없게 된다

보다 큰 전류가 흐르면 근육 위축으로 호흡이 곤란해지며-

더욱 큰 전류가 흐르면 심실세동으로 죽음을 초래한다-

- 8 -

심실세동을 일으키지 않고 사람이 견딜수 있는 전류 인체- (

허용전류치 는 지속시간 초 이내일 때 다음 식에 의하여 결정된다) 3

[A rms]

여기서 감전시간t (sec)＝

감전시간이 짧으면 보다 큰 전류에도 견딜 수 있으므로- 고속도 차단이

안전면에서 매우 중요하다

감전은 단락감전과 지락감전으로 나눌 수 있으며-

- 단락감전은 신체의 개소에 직접 전압이 가해져 단락회로를 형성하는2

감전이고

- 지락감전은

대지전압을 갖는 전로 또는 충전부에 신체가 접촉되어 전류가

신체를 통하여 대지로 흐르는 감전을 말한다

보폭전압(Step Voltage)

접지전극 부근의 지표면에 생기는 전위차이다

R0

- 9 -

인체에 걸리는 전위차는 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는-

점간 보통 의 전위차의 최대치로 표시한다2 ( 1m)

보폭전압- Estep은 다음과 같이 구할 수 있다

Estep (R 2R＝ ＋ f)(Ik)

(1000 6＝ ＋ ρs)0116

(0116 07＝ ＋ ρs)

다리 하나의 접지저항- Rf 는 지표면 부근의 토양고유저항 의[ ] [ m]Ω Ω

3 ~ 배 또는 인체저항5 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

이것을 3ρs 및 로 하면 구할 수 있다1000[ ] Ω

보폭전압을 저감하는 효과적인 방법은 다음과 같다

접지선을(1) 깊게 매설한다

식 접지방법을 채용하고(2) Mesh 간격을 좁게Mesh 한다

특히 위험도가 큰 장소에서는(3) 자갈 또는 콘크리트를 타설한다

부지 경계부근은 의 끝(4) Main Mesh 2 ~ 정도를 깊게 매설3m 한다

철구 가대 등의(5) 보조접지를 한다

- 10 -

전이전압(Transferred Voltage)

변전소 구내에 서 있는 사람이 원거리에서 접지된 도체와 접촉하거나-

반대로 원거리에 있는 사람이 변전소 접지망과 연결된 도체와

접촉했을 때는 전이전압이 걸린다

이 전압은 고장시의- 접지망 전체 전위상승치까지 될 수 있는 것이다

원방에서 접지된 통신선 등과의 접촉전압

접촉전압(Touch Voltage)

사람이 지상에 서서 기기의 외함이나 철구에 접촉한 경우에 인체에

가해지는 전압이다

철구와 접촉전압의 등가회로

- 11 -

사람의 다리하나의 접지저항- Rf 는[ ]Ω

지표면 부근의 토양 고유저항 의[ m] 3Ω ~ 배5

인체저항 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

3ρs 및 라고 하면 접촉전압은 다음과 같이 구할 수 있다1000[ ] Ω

Etouch (R＝ k ＋

)Ik

(1000＝ ＋ 15ρs)0116

(155＝ ＋ 023ρs)

- Etouch는 지표면상에 사람이 서있고 손이 어느 물체에 접촉했을 때의

손과 발이 접촉한 점간의 최대 허용전위차이다2

상기 계산에는 악조건하의 ρs를 적용할 필요가 있으며 고장지속시간에

관해서는 정상동작시의 차단시간을 고려한다

접촉전압의 저감을 위해 기기 철구 등의 주위 약 의 위치에 깊이- 1m

02 ~ 의 보조접지선을 매설하고 이것을 주접지선과 접속03m 한다

- 12 -

접지극

대지에 매설하는 전극으로서 동판 접지봉 관 전선 등으로- ( )

규정된 접지저항치를 얻을 수 있으며 화학적 기계적으로 내구성이

있는 것을 사용해야 한다

접지동판은 수평으로 상시 수면아래에 매설하면 좋으며-

접지동판이 이상이 되면 접지저항은 거의 감소하지 않는다19

- 동판을 매설하는 경우에는 한 개의 큰 판보다 몇 개로 나누어 매설하는

편이 효과적이다

전극에 전류가 흐르면 접지저항 부분에 소비되는 에너지에 의한-

국부적 온도상승과 이것에 의한 수분의 감소 등으로 인하여 등가적인

접지저항의 증대현상이 생기므로 전극의 허용전류도 정도로016A

설계하는 것이 좋다

접지극

접지봉은 그 단면이 자형과 환형이 있는데 피복은 강심동피복제이며- S

리드선이 달려있는 것 본 또는 여러본을 연결하여 로 1 Hammer

타설하도록 되어있다

기타 접지봉 관 은 철관 철봉 앵글 및 탄소봉 등이 있다- ( )

주접지극으로서는 소요의 접지저항을 얻을 수 없을 때 보조적으로-

사용하는 전극을 보조전극이라고 한다

접지동판의 면적 저항특성표

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 9 -

인체에 걸리는 전위차는 지표면상에 사람이 발로 접근할 수 있는-

점간 보통 의 전위차의 최대치로 표시한다2 ( 1m)

보폭전압- Estep은 다음과 같이 구할 수 있다

Estep (R 2R＝ ＋ f)(Ik)

(1000 6＝ ＋ ρs)0116

(0116 07＝ ＋ ρs)

다리 하나의 접지저항- Rf 는 지표면 부근의 토양고유저항 의[ ] [ m]Ω Ω

3 ~ 배 또는 인체저항5 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

이것을 3ρs 및 로 하면 구할 수 있다1000[ ] Ω

보폭전압을 저감하는 효과적인 방법은 다음과 같다

접지선을(1) 깊게 매설한다

식 접지방법을 채용하고(2) Mesh 간격을 좁게Mesh 한다

특히 위험도가 큰 장소에서는(3) 자갈 또는 콘크리트를 타설한다

부지 경계부근은 의 끝(4) Main Mesh 2 ~ 정도를 깊게 매설3m 한다

철구 가대 등의(5) 보조접지를 한다

- 10 -

전이전압(Transferred Voltage)

변전소 구내에 서 있는 사람이 원거리에서 접지된 도체와 접촉하거나-

반대로 원거리에 있는 사람이 변전소 접지망과 연결된 도체와

접촉했을 때는 전이전압이 걸린다

이 전압은 고장시의- 접지망 전체 전위상승치까지 될 수 있는 것이다

원방에서 접지된 통신선 등과의 접촉전압

접촉전압(Touch Voltage)

사람이 지상에 서서 기기의 외함이나 철구에 접촉한 경우에 인체에

가해지는 전압이다

철구와 접촉전압의 등가회로

- 11 -

사람의 다리하나의 접지저항- Rf 는[ ]Ω

지표면 부근의 토양 고유저항 의[ m] 3Ω ~ 배5

인체저항 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

3ρs 및 라고 하면 접촉전압은 다음과 같이 구할 수 있다1000[ ] Ω

Etouch (R＝ k ＋

)Ik

(1000＝ ＋ 15ρs)0116

(155＝ ＋ 023ρs)

- Etouch는 지표면상에 사람이 서있고 손이 어느 물체에 접촉했을 때의

손과 발이 접촉한 점간의 최대 허용전위차이다2

상기 계산에는 악조건하의 ρs를 적용할 필요가 있으며 고장지속시간에

관해서는 정상동작시의 차단시간을 고려한다

접촉전압의 저감을 위해 기기 철구 등의 주위 약 의 위치에 깊이- 1m

02 ~ 의 보조접지선을 매설하고 이것을 주접지선과 접속03m 한다

- 12 -

접지극

대지에 매설하는 전극으로서 동판 접지봉 관 전선 등으로- ( )

규정된 접지저항치를 얻을 수 있으며 화학적 기계적으로 내구성이

있는 것을 사용해야 한다

접지동판은 수평으로 상시 수면아래에 매설하면 좋으며-

접지동판이 이상이 되면 접지저항은 거의 감소하지 않는다19

- 동판을 매설하는 경우에는 한 개의 큰 판보다 몇 개로 나누어 매설하는

편이 효과적이다

전극에 전류가 흐르면 접지저항 부분에 소비되는 에너지에 의한-

국부적 온도상승과 이것에 의한 수분의 감소 등으로 인하여 등가적인

접지저항의 증대현상이 생기므로 전극의 허용전류도 정도로016A

설계하는 것이 좋다

접지극

접지봉은 그 단면이 자형과 환형이 있는데 피복은 강심동피복제이며- S

리드선이 달려있는 것 본 또는 여러본을 연결하여 로 1 Hammer

타설하도록 되어있다

기타 접지봉 관 은 철관 철봉 앵글 및 탄소봉 등이 있다- ( )

주접지극으로서는 소요의 접지저항을 얻을 수 없을 때 보조적으로-

사용하는 전극을 보조전극이라고 한다

접지동판의 면적 저항특성표

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 11 -

사람의 다리하나의 접지저항- Rf 는[ ]Ω

지표면 부근의 토양 고유저항 의[ m] 3Ω ~ 배5

인체저항 Rk는 500 ~ 정도라고 하므로2300[ ]Ω

3ρs 및 라고 하면 접촉전압은 다음과 같이 구할 수 있다1000[ ] Ω

Etouch (R＝ k ＋

)Ik

(1000＝ ＋ 15ρs)0116

(155＝ ＋ 023ρs)

- Etouch는 지표면상에 사람이 서있고 손이 어느 물체에 접촉했을 때의

손과 발이 접촉한 점간의 최대 허용전위차이다2

상기 계산에는 악조건하의 ρs를 적용할 필요가 있으며 고장지속시간에

관해서는 정상동작시의 차단시간을 고려한다

접촉전압의 저감을 위해 기기 철구 등의 주위 약 의 위치에 깊이- 1m

02 ~ 의 보조접지선을 매설하고 이것을 주접지선과 접속03m 한다

- 12 -

접지극

대지에 매설하는 전극으로서 동판 접지봉 관 전선 등으로- ( )

규정된 접지저항치를 얻을 수 있으며 화학적 기계적으로 내구성이

있는 것을 사용해야 한다

접지동판은 수평으로 상시 수면아래에 매설하면 좋으며-

접지동판이 이상이 되면 접지저항은 거의 감소하지 않는다19

- 동판을 매설하는 경우에는 한 개의 큰 판보다 몇 개로 나누어 매설하는

편이 효과적이다

전극에 전류가 흐르면 접지저항 부분에 소비되는 에너지에 의한-

국부적 온도상승과 이것에 의한 수분의 감소 등으로 인하여 등가적인

접지저항의 증대현상이 생기므로 전극의 허용전류도 정도로016A

설계하는 것이 좋다

접지극

접지봉은 그 단면이 자형과 환형이 있는데 피복은 강심동피복제이며- S

리드선이 달려있는 것 본 또는 여러본을 연결하여 로 1 Hammer

타설하도록 되어있다

기타 접지봉 관 은 철관 철봉 앵글 및 탄소봉 등이 있다- ( )

주접지극으로서는 소요의 접지저항을 얻을 수 없을 때 보조적으로-

사용하는 전극을 보조전극이라고 한다

접지동판의 면적 저항특성표

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 13 -

접지계수(Factor of Earthing Coefficient of Earthing)상전력계통의 선 접지고장시 건전상의- 3 1

상용주파 최고대지전압실효치를 지락고장을 제거했을 때의

건전상간 선간전압의 백분율로 표시한 것을 말한다

접지 극 전위상승( ) (Ground Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설되면서 접지전극의 전위가 상승하는 것- I

접지전류 와 접지저항- I Rg를 곱한 값이 접지극 전위

대지전위상승이라는 용어를 사용하기도 하지만 대지 라고 하면- ldquo rdquo

원거리영전위점 의 개념이 없어(remote earth)

토양이나 지표면 전위로 오해할 여지가 있으며 접지저항이나 접지전류

등 용어의 일관성을 고려하더라도 접지 극 전위상승 이 적합한 표현ldquo ( ) rdquo

- 14 -

지표면전위상승(Earth Surface Potential Rise)접지전류 가 대지로 누설됨에 따라 접지극의 전위와 더불어- I

접지극 주변토양 표면의 전위가 상승하는 것

접지된 외함의 전위가 접지극의 전위와 동일하다고 가정하면-

외함을 잡은 손은 접지전위상승에 노출되고

지표를 딛고 선발은 지표면전위상승에 노출되므로

접지전위상승과 지표면전위상승의 차만큼 인체에 전압이 인가된다

고장전류 분류율(Fault Current Division Factor)상도체와 접지된 외함사이에 단락회로가 형성되면-

불평형고장전류가 흐르게 되는데-

일부는 대지를 통해 전원단으로 귀환하며 일부는 중성선이나 가공지선을

통해 귀환하게 된다

총고장전류에 대하여 대지를 통해 전원단으로 귀환하는 전류의 비를-

고장전류 분류율 이라고 한다 접지저항 대지귀로 임피던스 이ldquo rdquo (= )

커질수록 고장전류 분류율은 작아진다

고장전류분류율 총 고장전류 대지를 통해 귀환하는 전류

times

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 15 -

전위강하법(Fall-Of-Potential Method)변전소 접지망과 같은 대규모 접지극의 접지저항 측정법중 가장 널리-

사용되는 방법으로서

전류전극사이의 거리 의 되는 지점에서 측정된 저항값을- (D) 618

전극의 접지저항으로 간주한다P

저항율 로 일정한 균일매질에 매설된 반구형 접지전극으로부터- ρ

만큼 떨어진 곳의 지표면전위 는 아래식으로 구해진다x V(x)

그림에서 실제 측정하는 전압 은- (V)

전극과 점 사이의 전압이므로 전극의 반경을 라고 하면P E P a VP와

VPE는 아래식과 같이 기술할 수 있으며 VP와 VPE가 같아지기 위해서는

는 의 되는 지점이어야 한다 이 위치에서 측정한x D 618

저항값( V＝ PE 이 전극의 접지저항값이다I) P

prime

hArr

hArr

hArr

hArr

there4

- 16 -

대지의 저항율이 균일하다는 가정하에 유도된 결과이나-

실제 대지저항율이 균일한 경우는 없으므로

실측시에는 전압전극 를 전극의 위치로부터 전극의 위치까지- E P C

옮겨가면서 여러 지점을 측정하여 전압전극 위치에 따른

저항값( V＝ PE 의 경향을 본다 전극간 거리 가 충분하다면 의I) PC (D) D

부근되는618

지점에서 지표면전위가 평평해지는 것을 관찰할 수 있으며

이 지점에서 측정된 저항값이 전극의 접지저항값이다- P

측정시 충분한 전극거리 는 접지극 직경의 배 정도라고 한다- (D) P 5~6

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

- 18 -

접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 17 -

임펄스 접지임피던스(Impulse Ground Impendance)유입전류의 주파수가 커지면 접지도체의 임피던스 주로 인덕턴스 에- ( )

의한 영향과 토양의 용량성 성분에 의한 영향이 커지므로

접지극의 응답특성은 유입전류가 저주파수일 때와는 다른 양상을-

보이게 된다

접지저항이 상용주파와 같은 저주파수 대역에서 접지극의 성능을-

대표하는 지수라면 임펄스 접지임피던스는 낙뢰와 같이 고주파수

성분을 포함한 임펄스전류 하에서의 접지극의 접지성능을 나타내는

지수로서 전류유입점에서의 접지 극 전위 최대값을 유입전류의 ( )

최대값으로 나눈 값이다

임펄스 접지임피던스

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접지저항 저감제

가 수분공급에 의한 접지저항 저감

건조지대에 있어서 수분의 함유량에 의한 대지고유저항의 저감을 고려한

방법으로 습윤성을 유지할 수 있는 경우에 유리하다

나 염분에 의한 접지저항 저감

토양내 염분의 함유량을 높여 접지저항을 저감시키는 방법이나 염분의

부식성 및 강우 등에 의한 소실 등으로 년 이상의 효과를 기대하기는2

어려운 것으로 보고 있다

다 목탄에 의한 저감

목탄의 도전성과 습윤성을 이용한 방법으로 오래전부터 사용되어 왔으나

동에 대한 부식성과 다량을 사용하여야 하는 문제점이 있다

라 소광 에 의한 접지저항 저감 ( )燒鑛

황산제조시의 부산물로서 Fe2SO3를 말하며 접지저항의 저감 및

경년변화가 우수한 것으로 추정되나 조달의 문제점이 있다

그외의 토양 첨가제

아스론(1)

일본에서 생산된 석고를 주성분으로 한 백색 분말의 저감 제품명으로서

과거에 많이 사용되었으며 최근은 경년변화에 대한 의견으로 사용이

적어짐

도전성 콘크리트(2)

시멘트에 도전성 재료 탄소섬유 등 를 혼합하여 사용하는 저감제로서( )

최근 국내에서도 생산되고 있으며 주로 대지고유저항율이 높은 대규모

접지극의 접지저항의 저감을 위한 보조수단으로 사용되며 접지저항의

저감 효과나 경년변화 측면에서 유효한 것으로 판단되고 있음

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 19 -

침상전극 침상봉( )

상용주파상태 에서 유효접지계통의 접지와는 별도로 과도상태의- (60Hz)

임펄스 접지임피던스를 저감시키기 위하여 개발된 접지전극으로서 변전소

및 송전선로측의 낙뢰나 써지침입이 우려되는 가공지선과 접지망

연결부분 피뢰기 하부 변압기 하부 차단기 하부 등에 방사상 또는 (

메쉬형태 보조접지망과 지중방전 이 용이한 침상봉) ( ) (Electric地中放電

을 주접지망과는 별도로 시공한다Rod with Needles)

유효접지(Effective grounding)

선지락고장시에 어느점에서든지- 1

영상임피던스 대 정상임피던스의 비가 유효범위내에 있어야 하며

선지락시의 건전상의 전압상승이 계통전압 선간전압 의 를 초과하지1 ( ) 75

않는 접지계

건- 전상의 전압상승이 평상시의 전압의 배를 넘지 않도록 임피던스를Y 13

조절해서 접지하는 계통을 말합니다

직접접지방식-

- 20 -

비 유효접지

접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하는 계통- 75

중성접 접지

목적1

송전계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및-

선로의 절연 과 비용 기기절연 자제비의 경감을 위함Level

고장시에는 보호계전기를 확실하게 동작시켜-

고장선로를 선택 차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등의Arc

목적으로 중성점 접지를 하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

- 23 -

직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

- 24 -

지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 21 -

중성점 접지방식

비접지

중성점을 접지하지 않는 방식 절연변압기와 인체에 접촉에 감전의 위험이(

없는 기기 등)

직접접지

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식Zero

저항접지

중성점을 적당한 저항치로 접지시키는 방식

리액턴스접지

저항접지방식과 마찬가지로 고장 전류를 제한시켜 과도 안정도를 향상

시킬 목적으로 수용되었던 방식입니다

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여Reactor

접지하는 방식입니다

비접지 방식

선지락 고장시 계속 송전가능하고 점검수리 결선하여 송전가능1 V

지락사고시 급격한 전압동요가 기기손상 미칠 우려가 있고

고전압송전선로에는 부적당

직접 접지방식

저항이 에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식0

장점 선지락 사고시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않는다 1

정격전압이 낮은 피뢰기 사용가능

변압기 단절연 중량과 가격저하 가능

지락계전기 동작이 용이

단점 송전계통의 과도안정도가 나쁘고

지락고장시 병렬 통신선에 유도장해

지락전류가 커서 기기에 손상 발생 및 차단기의 차단기회가 많다

주로 초고압용 송전선로에 적합( )

- 22 -

저항접지방식

변압기 중성점으로 접지하는 방식

정도이며 고저항접지방식은 정도입니다R = 30 R = 100 ~ 1000Ω Ω

접지 계전기의 병행 회선 선택이 쉽고- 2

접지저항값이 너무 작으면 고장시 통신선에 유도장해가 생기고

접지저항이 너무 크면 지락계전기 동작이 힘들며 건전상의 대전전압이

상승하여 단락사고시 이상전압 발생우려

선택접지계전기 동작이 약간 곤란하여 탭변경 등이 조작보수이- (SGR)

어렵다

리액터 접지방식 한류리액터 접지( )

저항기 대신 리액터 접지

지락전류를 제한하고 과도안정도 향상-

소호리액터보다 지락전류가 훨씬작다-

소호리액터 접지

중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 리액터를 통하여

접지하는 방식

선 지락 고장시 극히 작은 손실전류가 흐르고- 1

지락아크의 자연소멸로 정전없이 송전이 가능

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직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

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지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

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저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

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독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

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- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

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일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

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미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

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메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

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방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

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방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

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대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

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반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

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수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

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유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

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전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

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각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

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돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

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접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

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통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

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신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

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AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

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의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

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특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

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분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

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직접접지 방식

선지락 사고 시 건전상의 전위상승이 거의 없으므로1①

선로의 절연레벨을 낮출 수 있다-

관련기기의 절연레벨을 낮출 수 있다-

선지락 고장전류가 대단히 크므로1②

시스템에 미치는 영향이 너무 크면 중성점에 저항을 통한-

저항접지 방식을 고려

보호계전기의 동작이 신속 확실하다-

차단기의 차단용량이 커진다-

계통 직렬기기 케이블 등 의 열적 기계적 강도의 검토가 필요- (CT )

시스템 전체에 큰 영향을 준다

통신선에 대한 유도장해 대책 검토 필요-

아크지락 사고 시에도 이상전압의 발생은 거의 없다-

이러한 특성과 차단기 성능의 향상으로 이 방식을 많이 채용하고 있다

비접지 방식

중성점을 접지하지 않는 방식-

변압기의 결선이 델타결선 인 경우와- ( )

성형결선 이라도 중성점이 접지되지 않는 시스템은 비접지방식이다(Y)

특징

선지락 사고 시1①

건전상의 전위상승이 높아 시스템 절연에 영향을 준다

선1② 지락 고장전류의 대부분은 전로의 대지정전용량에 의한 충전전류이며

이 값이 적은 경우에는 다음과 같은 영향이 있다

시스템에 미치는 영향이 적다-

통신선에 대한 유도장해의 영향이 작다-

고장전류가 작으므로 계속운전에 지장을 주지 않는다-

고장전류가 작으므로 보호계전기의 동작이 곤란하다-

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지락사고 시 건전상의 전위상승에 의한 절연의 부담과③

충전전류에 의한 간헐 아크지락 사고 시

매우 높은 이상전압이 발생될 수 있다

비접지 방식의 이러한 특징으로

작업의 연속성을 요구하는 제조공장의 구내 배전전로 화학공장

초고층 빌딩에 적용된다

고저항 접지방식

지락사고 시 변압기의 중성점을 통하여 돌아오는 지락사고전류를 제한-

지락사고전류가 총 충전전류와 같거나-

조금 크게 흐르도록 제한을 한 전력계통

- 과도이상전압 억제 및 큰 지락전류를 배제할 수 있는 고저항 접지방식을

잘 이용하면 지락사고 시에도 조업중단이 되지 않으며

전기불꽃에 의한 화상을 최소화하는 등 전력설비 유지보수에 많은 잇점을

가져다 주므로

연속공정의 대규모 공장에 적용 시 매우 유리한 접지방식이라 할 수 있다

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구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

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저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

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독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

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일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

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미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

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메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

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방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

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방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

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대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

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반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

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수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

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유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

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그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

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전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

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외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

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각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

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돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

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초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

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최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

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접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 25 -

구 분 직접 다중 접지( )

결선도

중성점 저항 Z 0≒

지락전류 수백 수천 변압기 전선 굵기 과전류보호장치에 의해 제한~ A( )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E

유도장해 대전원공급(Service) Trip at the first fault

장점보통의 절연강도 과도전압 감소∙ ∙단순한 보호방식(OCGR)∙

단점전원공급 중단∙큰 고장전류∙

높은 접촉전압∙유도장애∙

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단∙구 분 비접지

결선도

중성점 저항 Z ≒ infin

지락전류 수 이하A

선 지락시 건전상 전위상승1 E

유도장해 소

전원공급(Service) No trip at the first fault

장점 중단없는 전원공급∙ 적은 고장전류∙단점

과도 과전압 상승∙ 높은 절연강도 요구∙지락보호 난이 (GPT ZCT SGR)∙

사고지점 색출 매우어렵다 번째 지락은 단락사고(2 )∙- 26 -

구 분 저항접지

결선도

중성점 저항 Z = R

지락전류 임의조정 정도(5 ~ 200A )

선 지락시 건전상 전위상승1 13E ~ E

유도장해 중

전원공급(Service) Trip at the first fault

사고지점 색출 매우어렵다∙장점 적은 고장전류 중간 수준의 절연강도 과도 전압의 감소∙ ∙ ∙

단점

전원공급 중단 열적 스트레스 발생∙ ∙지락보호 난이∙

비 이하인 경우 잔류회로- CT 3005A (GPT CT DGR)

비 초과인 경우- CT 3005A 차영상분로접속(GPT CT 3 DGR)

고저항 접지 광업 등 연속공정에 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig = 1 ~ 5A

지락사고 전류 일반적으로1 - 1~5Amps

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음 모든 기기 정상운전3 - Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락 사고 없음5 Arc -

사고지점 색출 장치가 있으면 쉬움6 - Pulse

사고지점을 빨리 찾는 것이 요구됨

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

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저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

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분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

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접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 27 -

직접접지 일반적으로 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 대단히 큼 단지 변압기나 전선 굵기1 -

과전류 보호장치에 의해 제한될 뿐임

사고에 의한 피해 일반적으로 매우 크다2 -

전력 공급의 신뢰성 일반적으로 없음 차단기3 - Trip

과도 이상 전압 가장 효과적으로 제한4 -

지락 사고 가공할 피해로 연결 가능성 가장5 Arc -

많음 통상 보호계전기에 의한 보호필요

사고지점 색출 스스로 해당회로 차단6 -

비접지 종전 사용 방식( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

지락사고 전류 없음 첫 지락에 한하여1 -

사고에 의한 피해 없음 첫 지락에 한하여2 -

전력 공급의 신뢰성 없음3 - Trip

모든기기 정상 운전 첫 지락에 한하여-

과도 이상 전압 지락 사고시 정상전압의4 - Arc

의 이상전압 유지600

지락사고 번 참조 불꽃 소손피해는 없음5 Arc - 4

사고지점 색출 매우 어렵다6 -

빨리 찾아내어야 하는데 번째 지락사고2

시에는 선간 단락이 되기 때문이다

- 28 -

저저항 접지 이동식 장비 이외에는 드물게 사용( )

접지방식 저압계통 이하(600 Volts )

Ig=15~150A

지락사고 전류 일반적으로1 - 15 ~ 150Amps

사고에 의한 피해 사고시 이 되지 않거나2 - Trip

즉시 찾아내지 못하면 피해가 커질 수 있음

전력 공급의 신뢰성 소규모 회로는 시키고3 - Trip

그 이외에는 경보나 보호계전기 Trip

과도 이상 전압 효과적으로 제한4 -

지락사고 대규모 피해의 원인이 될 수 있음5 Arc -

사고지점 색출 선택 접지계전기로 감지6 -

사고지점 색출은 매우 어려움

우리나라에서 적용되는 접지방식은 다음과 같다

직접접지)ⅰ

송전선로 유효접지765kV 345kV 154kV ( )배전선로 다중접지229kV ( )

저압 계통

저항접지)ⅱ

공장 구내 배전 설비발전기 중성점

비접지)ⅲ

서울시내 일부 배전선로22kV공장 빌딩 구내( ) (22kV 11kV 66kV 33kV)

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 29 -

독립 접지 공용접지의 장단점 구분 이 점 단 점

독립

접지

서지 침입에 따른 기기-손상시 독립적으로 시스템보호 가능

지락사고시 접지극간 전위-상호간섭이 발생한다

고층빌딩 등으로 접지선의-안테나 효과에 의해 노이즈가발생하는 경우가 있다

전위의 기준점 대책 필요-

접지계통이 복잡하게 된다-

공용

접지

접지극간 전위 상호간섭이-없어진다

접지계통이 단순화 된다-

저저항접지를 얻을 수 있다-

- 전위의 기준점을 설치하기 쉽다

전위상승의 파급 위험성이 있다-

전위차

건물에서 전화선 등에 접지를 시설하고- CATV

전원계통에도 종 접지가 시설되어 있어 전원과 통신계통이 각각의 접지가2

시설되어 있게 된다

- 통신계통에 낙뢰가 침입하면 통신선과 배전선 사이에 전위차가 나타나는데

수십 에 달하는 경우도 있다kV

독립 접지계통에서 접지계에서 지락이 발생하여 접지극의 전위가- A A

상승하고 전위분포 곡선에서 나타난 바와 같이 의 접지계에 의 전위가B VΔ

나타나게 된다

이상적으로 와 가 무한거리에 떨어져 있으면 전위의 영향이 없지만- A B

현실적으로 빌딩 등 한정된 공간에서 문제가 된다

- 30 -

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

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미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

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메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

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방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

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대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

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반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

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수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

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유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

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전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

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외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

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각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

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돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

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초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

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최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

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접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

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통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

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신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

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접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

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AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

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의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

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특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

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분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

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단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

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Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

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접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 31 -

- 이러한 접지계통은 경미한 지락사고에서 전위차에 의한 접지루프전류가

흐르게 되어 의 주요한 원인이 된다Noise

- 32 -

일반적인 기기 접지설비의 임피던스 크기는-

주파수에 따라 수 서 수백 까지 변화되며 어떤 두 점간에는 높은[ ] [ ]Ω Ω

전위차가 발생할 수 있다

기기 컴퓨터 통신기기 등 은- Electronics ( )

정상적인 가동을 위하여 고주파영역에서도

전위변동을 최소화를 위하여

기준접지(SRG Signal Reference Grid)를 하며 주로 컴퓨터실 등을

망상접지를 하여 사용한다

위의 그림에서와 같이 어떠한 주파수영역에서도

저항이 일정한 것을 알 수 있다 또한 접지선은 굵고 짧게해야 하며

점접지방식을 채택해야 한다1

자연계의 현상 중에 낙뢰의 침임에 의한 급준파는-

유입전류의 상승률이 높고 즉 파두장이 짧다

에너지의 측면에서 적은 양을 갖지만

대지전위의 상승이나 절연파괴측면에서 상당한 파괴력을 지닌다-

전력설비의 절연파괴나 역섬락 등의 치명적으로 전력설비에 악영향을

가하는 급준파전류를 빠르게 대지로 방사시키는 것이 전력사업의

측면에서 보면 앞에서 설명한 접지저항이나 접지임피던스의 저감보다

훨씬 중요하다

급준파전류에 대한 순간 전위상승의 비를 임펄스 임피던스 혹은- ldquo

써지 임피던스 라고 한다rdquo

일반적으로 급준파전류는 수 에 이르는 고조파도 존재하므로- MHz

진행파의 개념으로 해석된다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

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신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

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단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 33 -

미국에서 개발한 전위기준면으로-

- ZSRG(Zero Signal ReferenceGrid)라고 한다

망형태로 구성된 메시도체에 본딩함으로써-

접지 임피던스가 작아지고 전위차가 감소하는 특징

스위스에서 개발한 것으로-

SRPP(System Reference Potential Plane)라고 한다

- ZSRG(Zero Signal Reference Grid)와 동일한 방식으로

와의 차이점은 바닥에서 절연하고 있다ZSRG

- 34 -

메시도체 대신에 방 주위에 루프형태로 설치하는 환형 도체를 사용-

상당히 손쉬운 방법이지만 주파수가 높은 기기에는 적합하지 않다-

방식TN-C

전원부분을 접지하고 기기접지는 간선의 중성선 과 보호도체 를- (N) (PE)

겸용한 도체를 사용하여 전원부분의 접지점에 접속PEN

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류가 도체로 흐른다- PEN

등전위본딩을 실시하고 있는 건물의 철골 철근과 같은 계통외 도전성-

부분에도 전류가 분류하여 전위차가 발생한다

와 프린터는 신호전송용 케이블로 연결되어 부적절한 루프가- PC

구성되어 여기에도 전류가 흐르고 전위차가 생긴다

도체로의 전류 루프로의 전류로 인하여 기준전위의 확보가- PEN

곤란해지고 문제로 발전하는 경우가 많다 EMC

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 35 -

방식TN-S

전원부분을 접지하고 간선의 중성선 과 보호도체 를 분리- (N) (PE)

기기 접지는 보호도체 로 전원부분의 접지점에 접속하는 방식- (PE)

불평형 부하의 경우 이것에 의한 전류는 중성선 에만 흐른다- (N)

등전위본딩을 실시하고 있는 계통외 도전성 부분과 의 신호전송PC

케이블에는 전류가 흐르지 않으므로 전위차는 발생하지 않는다

- 36 -

방식TN-C-S

- 전원부분을 접지하고 간선 계통의 일부에서 중성선 과 보호도체 를 (N) (PE)

겸용한 도체를 사용PEN

도체는 건물의 수전끝 또는 배전반 부분에서- PEN

중성선 과 보호도체 를 분리(N) (PE)

국부적인 방식으로 할 수 있다- TN-S

정보기술 기기를 많이 도입하고 있는 건물에서는 문제를 최대한- EMC

줄이기 위하여 방식을 피하고 방식에 의해 전원을 공급하는TN-C TN-S

것이 중요하다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 37 -

대지 저항율 이란

접지저항을 구성하는 근간 대지 저항율 이하 라고 약기한다- ( )ρ

대지 토양의 일정 체적의 전기저항- -

대지고유저항이라고도 한다 물리학회 대지비저항- ( )

단위는 또는 이다m cm Ω 」 Ω 」｢ ｢

- 38 -

반구 전극

반구 전극의 경우(1)

ρR = middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(1)985103985103985103985103985103

2 rπ

여기서 대지 저항률 ( middotm)ρ Ω

반구의 반경r (m)

접지 저항R ( )Ω

수직환봉전극 계산식은 의 경우( (a) )

수직 환봉 전극(2)

2LρR = (log985103985103985103985103985103 e ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(2)985103985103985103985103

2 L aπ

여기서 봉의 길이 L (m)

봉의 단면 반경a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 39 -

수직매설 수평매설(a) (b)

정방형 평판전극 계산식은 수평매설( )

정방형 평판 전극 수평 매설(3) middot

R = middot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot(3)ρ 985103985103985103985103985103

8a여기서 정방형 한 변의 길이a (m)

은 식과 같음 R (1)ρ

이식의 경우 매설 깊이는 충분히 깊게 매설하는 경우

구조체의 지하 부분(4)

구조체의 지하부분

지하 부분의 총표면적 는A( )

A = 2(amiddotc + bmiddotc) + amiddotb (m2)

표면적을 가지는 반구로 환산한다 반구의 반경을 이라 한다면 r(m)

2 rπ 2 이기 때문에= A r =

이것을 식에 대입한다

- 40 -

유도방지용 접지

전력선 등으로부터 발생되는 유도현상을 방지하기 위해- (power line)

통신선의 금속시스 는 차폐 접지- (metallic sheath) (shielding)

차폐용 접지에는 정전차폐용과 전자차폐용 종류가 있다- 2

정전 차폐용 접지( )靜電통신선의 부근에 전력선 등과 같은 고압전선 전압- ( V1 이 있으면)

전력선과 통신선간의 정전용량 에 의해C

부근의 통신선도 고전압 전압- ( V2 으로 유도된다)

정전유도 정전결합- (electrostatic induction) (electrostatic coupling)

또는 용량결합 이라 한다(capacitive coupling)

- V2를 낮추기 위해 통신선의 금속시스를 접지하면

통신선의 전압 V2는 금속시스 전위와 거의 똑같은 전위(V2 으로= 0)

된다 이것이 정전차폐용접지이다

- 통신선이 긴 경우에는 여러 점에서 접지할 필요가 있지만 기본적으로는

금속시스의 점을 접지함으로써 정전차폐 를1 (electrostatic shielding)

구현할 수 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

- 42 -

전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 41 -

그림 정전차폐용 접지12

그림 전자차폐의 원리13

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전자 차폐용 접지( )電磁전력선 등의 유도기전력 I① 1의 자속Oslash1에 의한 전자유도(magnetic

에 의해 통신선에는 유도기전력induction) (induced electromagnetic

force) V1이 발생한다 이때 금속시스에도 유도기전력이 발생된다

금속시스의 양끝점을 접지하면②

금속시스에는 유도된 기전력에 의해 전류 I2가 흐른다

금속시스에 흐르는 전류 I③ 2 차폐전류 에 의해 발생한 자속( ) Oslash2가

통신선의 심선에 발생되었던 유도전력 V1 상쇄하는 방향으로

유도기전력 V2를 발생한다

전자차폐의 결과 통신선의 심선에 발생되는 유도전압 는V④

V = V1 - V2

통신선의 전자차폐 효과를 향상시키기 위해서는(magnetic shielding)

금속시스의 양끝을 낮은 저항값으로 접지하여 금속시스에 흐르는

차폐전류 I2를 크게 하는 것이 중요하다

따라서 전자차폐는 반드시 두 점에서 접지하여야 한다

외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물피뢰를 외부피뢰 건물내부 피뢰를 내부피뢰라 하며-

종래는 주로 외부 피뢰를 의미했으나

지금은 전자 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요

건물의 뇌 방호에는 외부피뢰시스템과 내부피뢰시스템의 가지로- 2

고려되고 있다

국제전기표준회의 에 의하면- IEC( )

외부피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침 등 수전부에 뇌격이 있는 경우

뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것

내부피뢰란 뇌전류와 이로 인한 전자계 가 건물내부의 금속제( )電磁界

설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 43 -

외부피뢰 시스템은-

수뢰부 의 보호 인하 도선 접지 전극 등으로 대응하는 것이( ) 受雷部

가능하고

내부 피뢰 시스템은-

전자 통신기기 등 약전기기의 과전압 방지를 위해

건물내의 등전위 접지 서지어레스터 의 적용 차폐 (Surge arrester)

등의 대책

대책으로 대응해야 한다- LEMP(Lightning Electro magnetic Pulse)

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때2)

피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽃플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰 시에3)

그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를 미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화할 것4)

건축물안의 각점의 전위차를 없앤다( )

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를5)

낙뢰에 기인하는 차 재해로 보호2

- 44 -

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴- 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다

작업 및 보수가 곤란하다-

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다-

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 낙뢰다발 지역과

뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다-

돌침방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 45 -

돌침지지관4

스테인레스강관1) (SUS 304)

내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다

강관2) (STK)

자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가 증가하기 때문에

관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선5)

기존 피뢰도선은 대부분이 전선을 사용한다GV

참고

피뢰도선은 이격거리 및 근처 금속체의 접지를 완벽히 이행해야 하고GV

유도서지나 전위 상승에 의한 플래시오버를 방지하기 어렵다

삼중차폐선 사용을 권장한다

- 46 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 꼬아 합쳐서 배치한다2) (Twisted)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서5)

인입주에 피뢰기를 설치하는 것이 효과적이다

즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 피뢰기 설치 ( 45M )

통신선 인입 배선 설비보호

과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기 위한 피뢰장치의 접지는-

피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는 접지방식이 좋다

과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도 기기 본체도 동일한-

전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는 피뢰장치의 잔류전압밖에

가해지지 않으므로 적절한 피뢰 장치를 사용하면 기기를 보호할 수 있다

각각의 통신 기기에 적용하면 뇌서지에 대한 보호효과는 증대된다-

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 47 -

초고압 변전소에 있어서의 접지공법과 그 설계에 있어 유의할 점

답)

접지공법에는 망상접지식 과 접지봉타입식- ( ) ( )網狀接地式 接地棒打入式

초고압 계통에서는 일반적으로 망상접지식이 채용-

망상접지식은 망상접지선을 지하 이상의 깊이에 매설하는- 05 ~ 1[m]

일종의 연접접지방식( )連接接地方式

접지선 상호간의 간격 사용하는 접지선의 형태는-

보폭전압 과 접촉전압의 크기에 관계하므로( )步幅電壓

사고시의 변전소 접지 전위의 상승 기기 또는 인축에 주는 장해에

대하여 충분한 검토가 필요하다

설계상 유의하여야할 사항

토양 특성의 검토1

가 토질의 검토

지질조사결과 토양의 종류를 확인하는 것이 필요하다

토양의 종류에 따라 대략 고유저항 특성을 알 수 있다

나 고유저항의 측정

부지내의 수 개소에 걸쳐 점법으로 측정한다4

주일전후의 사이를 두고 측정해보면 측정치에 약간의 변화가 나타나는1

것을 알 수 있다

반복해서 측정하여 가급적 정확한 값을 알아내야 한다

- 48 -

최대교류접지 전류의 결정

예정계통구성에 기초를 두고 계산한 결과에서-

지락시에 흐르는 중성점 전류를 상정하고

변압기임피이던스 선로임피이던스 변전소접지저항 가공지선임피이던스

탑각접지저항 등을 가정해서 변전소 접지 저항체에 흐르는 접지전류를

결정할 수 있다

중성점 직접접지 계통에 있어서는 지락고장전류와 접지선전류와의-

비율은 변전소와 고장점 간에서는 거리가 커지는데 따라 증대하고

한편 고장전류는 감소하므로 양자의 분포에서 최대접지전류를 결정한다

소요접지 저항의 결정

최고접지전위상승치가 접촉전압의 허용치의 배 이하로 되게 한다- 3~5

접지저항은 토양의 고유저항과 접지망의 표면적과 같은 면적의-

평면접지판을 생각해서 대략의 값을 구할 수 있으므로 소요치를

초과할 때에는 대책을 강구할 필요가 있다

접지전위상승이 저압회로의 절연내력을 초과할 경우에는-

변전소 외부에 접하는 전화선 제어선 등에 적당한 보호대책을 강구할

필요가 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

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의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

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특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

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분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

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Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

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접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

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- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

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콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 49 -

접지구성 방법의 선택과 접지 저항의 계산

소요접지저항이 결정되면-

접지저항 계산식에 따라 메시 수 또는 매설선의 총연장 등을 역산(mesh)

- 메시 구성은 이 계산 결과와 기기 철구의 배치 계획에 따라한다(mesh)

저항망의 구성에 따라 건물의 철근 수도관등 양전기 도체시설은-

접지망과 연결한다

접지망주변 등의 전위가 높은 곳은 보조 접지선을 시설한다

전위경도의 예측

교류 대지면전위분포와 보폭전압 접촉전압 등에 대하여는-

계산식을 참고로 한다

실제의 변전소접지계는 복잡한 구성을 하기 때문에-

국부적인 전위경도에 대하여는 실측에 의한 검토가 필요하다

소내 인입저압회로와 인입도체에 대한 대책

- 밖에서 안으로 인입하는 통신선 신호선 저압선 관 궤도 수도관 등의 도체는

변전소 구내외의 전위차를 그 접촉부에 직접 접하면

중대한 장해가 발생 할 수 있다 이들에 대한 대책이 필요하다

- 50 -

보충적인 접지 개선

기본 설계에서 계산한 결과 변전소 내에 위험한 전위차가 있다는 것이-

발견되면 이에 대한 보강책을 강구한다

가 접지망 외에 이에 연결시켜 접지봉을 깊게 때려 박는다

나 전위의 경도를 개선하도록 접지망의 간격을 단축시킨다

다 지락 전류의 일부를 다른 회로에 분류시키도록 한다

라 접지 전류를 낮은 값으로 제한한다

마 철탑각과 대지간의 접촉저항을 증가시키기 위하여 지표에 아스팔트

자갈 등을 펴서 고저항표면층을 형성한다

접지 저항 감소 곡선

- 51 -

통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

- 52 -

신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

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- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

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콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

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통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로 선로가-

나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아 주어야 한다

지- 중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가 유입될 수 있기

때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에 서지방지기를 부착해야 한다

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가 예민하므로-

송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을 선택하여야 한다

저전압의

송수신기에 높은 억제 전압의 서지방지기를 사용하면 전송기기의

손상을 입을 수 있으며 너무 낮은 억제전압의 서지방지기를 사용하면

신호 및 통신의 에러를 발생 시킨다

통신용 서지방지기1)

교환대에는 차보호용서지방지기 등의 기기를 보호하기- 1 Modem FAX

위해서는 차보호용 서지방지기를 사용하여야 한다2

통신용 서지방지기는 전원용서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다

신호용 서지 방지기2)

신호용 서지방지기는-

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며

일반적으로 전원용과 조합하여 보호해야 한다

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신호용 서지방지기Analogue

신호는 등이 있다Analogue 24Vdc 1~10Vdc 4~20mA

신호용 서지방지기Digital

디지탈신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며- pulse

대부분의 고속 통신을 하게 되므로

서지방지기에 의해 신호의 감쇄가 되지 않는

고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다

피뢰침

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하여 뇌운방전과-

대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는 것으로

낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기 위한 것이며

전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을 수 없을 뿐만 아니라Surge

오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다

낙뢰로 인한 피해는-

피뢰침으로 건축물과 인명의 피해를 예방하고

로 전자기기를 상호 보완적으로 적용하여야 한다Surge Protector

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접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

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AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

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의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

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특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

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억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

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분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 53 -

접지Ground( )

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할-

전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 보호에는 취약하다- System

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지 상승하므로- V

을 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어 을 파손시킨다V system

Noise Filter

의 를 속도에서 따르지 못함- Surge High Speed high Energy

용량에서도 감당하지 못한다

UPS

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정시간 동안 전원을 공급-

서지의 방지와는 전혀 무관하다-

전원선에서 배터리로의 스위칭시나 베터리에서 전원선으로의 스위칭시-

서지가 발생한다

- 54 -

AVR

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나- (5060Hz)

의 반응 속도가 초이므로 급인 가 발생했을 때- AVR 005-012 Surge

의 속도를 따라가지 못해 서지유입시 가 기기에 피해를- Surge Surge

입힌 다음에 이 작동하므로 오히려 정상전압을 하강시켜 전압의AVR

변동폭을 확대하는 전원교란을 초래하는 경우도 있다 또한 자체적으로

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가 발생한다Surge

복권트랜스

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로 전이되므로- 1 Surge 2

고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수 없다system

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는데는 좋은 효과를 발휘-

누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는데도 좋은 효과-

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 좋은 성능을 발휘

배선 및 누전차단기

누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기 때문에-

서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다

- 과전류나 과전압의 유입 시에도 반응속도가 느려 서지를 방지하지 못하며

용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우 로50A 30 ~ 40ms

낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가 배 이상의820 2000

반응 시간이 걸리므로 에 대하여는 반응을 하지 못한다Surge

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 55 -

의 종류Surge Protector

방전형1 Surge Protector

동작원리11

방전개시전압 이하에서는 개방 상태에 있다가

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로 도통상태가 되어Surge

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가 제거되면Surge Protector Surge

다시 원래의 개방상태로 돌아간다

소자의 구성12

방전소자인 등이 사용된다Gas Tube Air Gap

특성13

일반적으로 방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고

방전 개시 때 개시 전압의 까지 현상이 일어나며20~30 drop

동작 속도가 느려 근래에는 거의 이 방식을 사용하지 않으며

정밀장비 보호용에는 이 방식의 제품을 사용하지 않는 것이 좋다

억제형 Surge Protector

동작 원리1

전압이 동작전압 사용전압 보다 정도- (Operation Voltage 15~25

높은 전압 이하일 때는 매우 높은 를 갖고 있다가) impedance

동- 작전압을 초과하는 에 대해서는 매우 낮은 를 갖는다Surge impedance

선로 와 의 상관관계에 의해impedance Surge Protector impedance

가 억제된다Surge

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는 것- level

- 제한전압을 또는 라고 부르며Clamping Voltage Suppressor Voltage

선로 와 의 상관관계에 의해- impedance Surge Protector impedance

가 결정된다Clamping Voltage

소자의 구성2

전압억제형 에는- Surge Protector

비선형 전압 전류 특성을 갖고 있는 반도체 등의 소자- MOV Diode

- 56 -

특성3

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고- Surge Protector

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며Surge

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다

특히 이상의 에는 거의 이 방식을 사용50KA Surge Protector

조합형3) Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로

통신용으로 극히 일부 제품에 사용 하고 있다

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환경 용량

특고낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야-

등에 철 구조물이 있는곳이상260KA

고 낙- 뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등 이상160KA

중 낙뢰의 위험이 크지 않은곳- 이상80KA

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳- 미만80KA

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는-

수전반에 최소 이상을 적용하는 것이 바람직하다80KA

수전반의 전류가 가 넘을 경우는- 100KVA

배전반으로 분산 설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다

- 57 -

억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

- 58 -

분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

- 59 -

전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

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Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

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콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

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억제전압(Clamping Boltage or let Through Voltage Suppressed

Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다- Clamping Voltage

무리하게 를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를- Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축하므로 주의를 요한다

를 낮추기 위해서는- Clamping Voltage

와 를 조합하여High Clamping Voltage Low Clamping Voltage

단계적으로 낮추는 것이 바람직하다

전원용 서지방지기

낙뢰- 의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를 주전원 판넬

장비로 구분해 단으로 설치 단계적으로 보호협조를 이루어야 한다3

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여 너무 작지

않도록 적정한 용량을 결정 하여야 한다

주전원용 서지방지기1)

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를 보호할 목적- Surge

사용전압 유입되는 서지의 크기 등을 고려하여 병렬형 서지방지기를-

수전반에 설치해야 한다 ltgt ANSIIEEE Cat C1 C3

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분전반 전원장치 보호용 서지방지기2)

분전반응 서지방지기는 분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에UPS AVR

병렬형 서지방지기를 설치해야 한다 ltgt ANSI IEEE Cat C1 C2

기기보호용 서지방지기3)

등의 정밀 제어 장비나 유량계- SCADA DCS RCS RTU PLC

수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여 쉽게 손상되므로Surge

이들 기기를 로 부터 보호하기 위해서는 기기의 전원입력단에Surge

설치하며 신호보호용 서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한 system 다

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는-

동일접지를 사용하여 전원과 신호접지 사이에 접지전위차가 발생하지

않도록 설치해야 한다

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라 도- Surge Noise

동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를 사용해야 한다 ltgt

ANSIIEEE Cat C1

유도 장해 방지용 접지

송전선 배전선 전차선 등의 전력선으로부터 유도 장해의 저감을-

위해서 차폐선이나 통신케이블의 시스 에 접지를 한다(sheath)

유도장해방지용접지 또는 케이블차폐접지(cable shield grounding)

정전유도 방지용 접지와 전자유도 방지용 접지로 분류-

고전압의 전력선이 통신선에 인접되어 있으면

정전유도 작용으로 전력선과 통신선사이의 선간 정전용량을 통하여

전력선의 전위에 의해서 통신선로에 높은 전압이 유도된다

통신케이블의 금속 시스에 접지를 하면-

전력선에 의해 통신선에 유도되는 전압을 금속시스의 전위와 같은

거의 영 전위로 낮출 수 있으며 금속시스의 최소한 점에 접지를(zero) 1

하면 된다

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전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

- 60 -

접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

- 62 -

검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

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낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

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전력선과 통신선사이의 자기적 결합으로 전력선의-

자기유도전류 에 의해 통신선로에 전압을(inducing corrent)

유도시키는

전자유도장해 가 발생한다(electromagnetic interference)

전력계통의 접지고장 등과 같이 대단히 많은 영상전류가 흐를 때-

통신손로에는 많은 자속이 쇄교되어 높은 전자유도전압이 발생

케이블의 금속시스 양단에 접지를 하면 유도전류가 흐른다-

통- 신선에는 전력선의 전류에 의해서 유도된 전압과 반대 극성의 전압이

유도 되므로 통신선에 발생하는 합성 유도전압 은(total induced voltage)

낮아지게 된다

금속시스 양단에 접지를 하면 차폐선과 동일한 역할을 하게 되므로-

금속시스를 점에서 낮은 저항으로 접지를 하는 것이 효과적이다2

통신시설에서의 대지도전율

전력선에 가까이 있는 통신선에는 정전유도 및 전자유도에 의하여-

선로방향으로 기전력이 유기

크기는 전력선과 통신선의 기하학적 상호배치 및 전자장에 영향을-

주는 주위의 매질에 따라 결정

- 유도전압은 평상시에는 잡음기전력으로 통신에 장애를 주며 사고시에는

높은 전압이 나타나는 때도 있으므로 이로부터 통신계통을 적절히

보호하여 주어야 한다

대지도전율은 토양의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라서 다르게-

된다

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접지의 목적에 따른 분류

대 분 류 소 분 류 용도 예

보안용

감전방지 기기 금속 외함의 접지

유도방지 케이블 금속차폐층의 접지

정전기 방전 절연된 바닥의 고저항접지

건물의 직격뢰 방호 피뢰침 접지

송배전선의 뇌 방호 계통접지

유도뢰 방호 피뢰기용접지

기능용

대지 귀로용( )

신호 전송 신호귀로용 접지

급전용 해저케이블 조 방식의 접지1

전자계 방사용 안테나 접지

기준전위 확보통신용 직류공급전선의 한쪽 끝 접지

신호용 샤시 접지

보호도체1

주등전위 본딩도체2

접지극 도체3

보조 등전위본딩도체4

주접지단자5

6 전기기기의 노출도전성부분

계통의 도전성부분 즉7

스틸구조체 또는 금속제

파이프 또는 금속제 덕트

급배수 또는 가스 공급용8

금속제 파이프

접지극 즉 기초에 설치한9

접지극

다른 서비스용 도체10

①

②③

④

⑤

⑥

⑥

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

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단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

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Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

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접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

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- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

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콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

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Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 61 -

단독 접지와 공통 접지의 비교

공통 접지(Common Grounding)

장점뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위차 발생을 방지-등전위 구성 뇌전류와 고장전류를 여러 접지극에서-동시에 대지에 방전

단점접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된-모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음

동작 특성- 하나의 접지시스템에 통신 보안 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식

접지 설계- 접지저항은 장비의 특성 및 외부환경을 고려하여 가능한낮게 시공

접지방식의선택기준

뇌 전류 및 외부 전압에 의해 발생하는 시스템간의- Surge전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다

국가별선택기준

미국과 유럽-

단독 접지와 공통 접지의 비교

단독 접지(Isolation Grounding)

장점뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수-있음

단점

시스템간의 충분한 이격거리를 확보-완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨- 뇌전류 및 강한 전압 유입시 시스템간의 전위차- Surge발생 기기의 손상( )

동작 특성통신 보안 피뢰 등의 기준접지저항을 달리하여 각각- 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리를 두고 설치개별적으로 연결하는 접지방식-

접지 설계각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수-접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태로 시공-

선택 기준장비 에서 분리 요구 시- Spec 장비운용상 에 매우 민감하여 오작동 발생 예상시- Noise

국가 선택 일본 한국-

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검토 사항

안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장 필수적임①

접지의 불안정은 두 시스템의 모든 문제점이 발생하게 됨

접지 시스템이 전기기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지

못했으므로 의 주변환경 및 지질구조를 고려하여 추천되어야 함SITE

통합 접지형태의 경우②

등전위효과를 고려하여 이하로 설계하는 경우가 많음2 Ω

단독 일 경우 보통 종 이하가 원칙1 10Ω

통신의 경우 노이즈 문제로 인해 보편적으로 이하로 맞추며5 Ω

별도의 기기접지를 해야함

병원접지의 경우 수술실 집중치료실 심장관련 치료실 등은 마이크로

쇼크 등의 문제들로 인해 이하가 안전하다고 판단됨1Ω

위의 두 시스템 중 무엇이 낫다 라고 단정 지을 수는 없지만- 985168 985169약간의 관점에 차이는 있다

즉 일본에서 주안점을 두고 있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을

저감시키는데 목표를 두고 있지만

나 의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다IEEE IEC

전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다

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공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

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접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

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접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

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병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

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다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 63 -

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

접지구성 빌딩 내의 통신 전기 피뢰 접지를-

하나에 공통으로 연결하는 접지형태

IEEE Std 142-1982

IEEEANSI

Std 81-1983

IEEE Std -141-1991

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

규정NEC

접지저항 접속하는 장비의 가장 낮은 사양을-

만족하는 접지저항을 권고

대용량 교환장비 - 1 2① Ω～ Ω

일반 통신장비 - 2 5② Ω～ Ω

통신 시스템 - 10③ Ω

대용량변전 송전 및 발전소 - 1④ Ω

산업용 변전설비 - 1 5⑤ Ω～ Ω

단 단일 접지전극의 접지저항은 을25Ω

초과해서는 안됨

공통 접지의 국외 권고 규정[ ]

공통 접지 기술 규정

낙뢰보호

- 뇌전류는 전류량은 크지만 지속시간이

극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를

구성하여 대지에 방전시켜야 함

뇌전류 용량 이내 1KA ~ 400KA①

지속시간 이하 40 ~ 50②

접지 저항 10③ Ω

IEEE Std C6241

IEEEANSI

Std 81-1983

ANSINFPA-70

ANSINFPA-780

확인사항

공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어-

유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨

단 접지봉은 대용량의 뇌전류를 손상을 받지 않고 안전하게

대지에 방전하기 위한 넓은 표면적 강한 내구성의

접지봉이 필수적임

- 64 -

접지의 방식별 특성

접지 시공 방법 장 단점

일반 봉형

(Driven Rod)

구리도금의 금속봉이나-

앵글을 두들겨 박는 방식

작업은 간단하며-

낮은 저항율에 사용

습도 온도 등의-

영향이 큼

수명이 짧으며-

저항률 변동이 크다

대지저항율 저 시공면적 좁음 경년 변화 좋지 않음 ① ② ③

시공경비 저가 신뢰정도 낮음 ④ ⑤

판 형- (Plate)

금속판을 수평이나-

수직으로 묻는 방식

비교적 넓은 면적을 파고

묻음

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음 넓은 지역

시공 가능

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

그물형

(Mesh)

토양을 망상으로 파고-

금속도선끼리 접속하여

금속망의 형태로 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 아주 넓은 지역에

적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 넓음 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

그물 amp

봉형 병용(

접지)

금속망 형태의 접지 전극의-

가장 자리에 또 다른 접지전극을

연결하는 형태

주위 기후 환경의-

영향이 적으며 지역의

영향을 크게 받지 않음

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 아주 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 아주 좋음 ④ ⑤

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 65 -

접지 시공 방법 장 단점

판형(Plate)

금속판을 수평 수직으로-

묻는 방식

넓은 면적을 파고 묻음-

습도 온도 등에 비교적-

영향이 적음

넓은 지역 시공 가능-

대지 저항율 저 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 보통 ④ ⑤

매설지선형- 도선을 대지 중에 수평으로

매설

- 습도 온도 등의 영향이 큼

산악 지형에 적합-

대지 저항율 중 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

접지 시공 방법 장 단점

형Boring

보링기로 직경 이상의- 10

홀을 수분층까지 뚫어

접지 저감제로 홀을 채움-

모든 지역에 시공가능

주위 기후 환경의 영향이-

적으며

암반 지역이나 고-

저항률지역에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 좁음 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 고가 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

방사형

도선을 방사 형태로 대지와-

수평 상태로 매설

사막 암반 등 저항율이-

높은 지역에 시공

주위 기후 환경의 영향이-

적으며 암반 지역이나

산악 지형에 비교적 적합

대지 저항율 중 고 시공 면적 보통 경년 변화 좋음 ① ② ③

시공 경비 보통 신뢰 정도 좋음 ④ ⑤

- 66 -

Note

- 접지방식의 선택은 시공 면적 시공 지역의 기후조건 장비의 요구사항

접지의 신뢰성 그리고 몇 십 년후 까지의 경제성 경년 변화에 따른

안정성 시공지역의 지형특성 주위 환경 도심 지역일 경우 옆 건물의 (

누전에 의한 지락전류의 문제 등을 충분히 감안하여 선택하여야 함)

현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하지-

않고 혼합접지방식 접지봉 접지동판 보 링( amp Mesh amp Mesh - amp

M 등 즉 안정적 운영시스템인 방식을 기초로 개별접지방식의esh ) MESH

장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다

개별 접지방식의 상호 보완 작용으로 접지의 신뢰성을 높임-

최적의 접지저항의 산출 및 계산식

선결 요건[ ]

건물 형태의 충분한 이해 병원 금융 센타 변전소 등1 -

주 취급품목의 이해 위험물 유류 가스등2 -

고가 장비의 설치 유무3

지역 특성 암반의 돌출 예상지역 전해질성분 함유지역 등 의 감안4 ( )

접지 도선의 충분한 굵기 산정5

접지 연결부위의 완전한 결속 유무6

접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시7

건물 전기 통신 피뢰 장비 의료용 장비 등( )

- 67 -

접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

- 68 -

부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

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접지방식의 선택

단독 통합시스템의 결정①

발주자가 요구하는 접지저항률의 선정②

대지 저항율의 실측③

가상 모델로써 접지 저항치 산출④

부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다-

보통 접지전극의 역할을 하는 금속재료의 부식을 말한다-

부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시-

대지저항률 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다 pH

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부식의 종류

부식Micro cell -①

동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되고 그 부분에

부식이 발생

부식Macro cell②

동일 금속의 다른 부분에서 액중의 염류 농도나 용존가스 산소- (

등 량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극부분을 형성하고 이로 인해)

양극부분에 부식이 촉진된다

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되는-

산소농담전지이다

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 공식을 발생하기 쉽다

바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자 온도 염수 농도( pH

용존 산소 등 가 많아 자연수와 비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가)

빠르다 즉 저항율이 작기 때문에 자연부식이라도 이상에 걸쳐 1[M]

부식범위가 형성된다

다른 금속끼리의 접촉부식 갈바닉 부식( )③

이종금속이 결합하여 부식하는 것-

- 고전위금속과 저전위금속이 접촉할 경우 후자가 부식을 받게 되는 경우

토양에서 부식이 많이 일어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관-

동접지체와 연결된 철구조물 등이 있다 도시가스 송유관 수도관(

매설 시)

전식( ) -電飾④

매- 설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 저항이 작은쪽으로

흘러 유출점에 전식 피해가 발생

도심지에서의 접지는 단독보다는 통합 병렬접지 형태가 낮다고 볼 수- ( )

있으며 전기관련 건물 송 배전소 등 과는 충분한 이격거리를 두어야( )

한다 즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로(

부식시키는 특징이 있다)

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 69 -

- 일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만

대지저항률이 낮으면 낮은 대지저항률로 인해 접지전극에 많은 전류가

흐르게 되고 토양 내에 존재하는 여러 화학성분과 전기화학반응이 빠르게

촉진되어 접지전극은 더 빨리 부식하게 된다

이로 인해 대지저항률이 낮은 곳의 접지체는 더 빨리 손상을 입어-

성능이 악화 된다

토양의 저항율과 부식성의관계

의 실험 데이타NBS( National Bureau of Standards )

토양 저항률[ -M]Ω 부식의 정도

이하7 아주 심한 부식성

7 20～ 심한 부식성

20 50～ 중간정도의 부식성

이상50 가벼운 부식성

해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로Note

인해 접지도선의 연결은 방법 용융접합방식 이 신뢰성을CAD WELDING ( )

높일 수 있다

- 70 -

콘크리트 속에서의 부식⑤

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과-

누설전류에의 전식이 있다

콘- 크리트는 강알칼리성 으로 속에 있는 철근은 일반적으로(pH 2 ~ 13)

잘 부식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와

화합하여 중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다

콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물 경화 촉진제로-

사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다

접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는 저감제는-

피하는 것이 좋다

미주전류가 콘그리트 구조물에 유입되면 콘크리트 철근 콘크리트의- - -

경로로 흘러 철근이 콘크리트에 대해 양극이 되어 전식이 발생한다

그리고 유입전류밀도가 높으면 철근과 콘크리트의 부착력을 약화 시킬

수도 있다

접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 고려사항

접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로①

접지전극의 치수를 크게 한다

접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다②

접지 전극을 가급적 깊게 매설한다③

접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나④

접지전극 주변의 토양의 대지저항률을 가급적 낮게 한다

접지저항 저감제(EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)

저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

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접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 71 -

병원설비의 접지

병원접지의 특수성①

기기의 급속한 보급증가로 다양한 기기가- ME(Medical Electronics) ME

사용되게 됨으로서 안전성 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다

즉 병원에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를

해야만 한다

예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 기기를 사용하고( ME

있는 경우 각각의 기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의ME

전위가 다르면 전위차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게 된다

이때 기기에 의한 가 발생한다ME Micro shock

이는 기기에 국한되지 않고 환자 주위에 있는 도전성부분 침대 등 과( )

전위차가 생기기 쉬운 환경이 많기 때문에 위험하며 이 때문에 전위차가

발생하지 않도록 등 전위 접지가 필요하게 된다)

즉 일반전기에서 감전보호 측면에서 취급되는 누설전류는 수 인데mA

반해 의료용 설비에서는 이하 급의 작은전류에도 일어날 수 있는01mA

사고에 대비하여 접지를 하여야 한다 특히 집중 치료실 ICU( )

관상동맥질환 집중치료실 흉부수술실과 검사실에는CCU( )

의료용접지센타를 설치 저저항 접지배선을 포설하고 있다

- 72 -

Macro Shock -

통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 라고 하지만10mA

사람들에게는 심리적 영향이나 차적 장애를 일으킬 수 있는 쇼크를2

말하며

보통 를 채용한다01mA

Micro Shock -

전류의 유입점 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나 가까이

있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는 대책으로Micro-Shock

를 목표로 한다10[ A] μ

심실세동전류 -

인체 통과전류가 에 달하면 심실에 경련을 일으켜 체내 각 부에100 mA

신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가 있다

방지용 접지NOISE Shied②

가 내 부의 강한 전계 침입으로 인한 로 인하여 기록측정 검사장애NOISE

통신기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다 병원에서는

뇌파검사실 심전도실 등 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로

시설하며 이라 한다Shield Room

나 재료

실제적으로 가 쓰이며 방사선차페는 를 사용한다 현재 전기에서Fe Cu Pb (

사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 망이나 전자파 흡수에Mesh

이용되는 도전성 접착제 로써 벽체를 마감하는 방법을(Cupper tape)

사용한다

차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄효과로써 측정 가능하다

고비용의 문제점 발생

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

- 74 -

발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

- 76 -

압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 73 -

다 방법 Shield

효과는 보통 정도가 목표치이다- Shield 100dB

전원 필터 설치-

금속관 를 하지 않을 경우 사용- Shield Shield Cable

- S 조명 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열등hield Room

설치시 를 해야 한다Shield Cover

철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할-

수 있어야한다 병원( Shield Room)

의③ 료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야

하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다 또한 기준치

이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단기를

설치하여 신속히 차단해야만 한다

접지시스템 접속 및 접합

접지 전극 접지 케이블 판넬 전선관 케이블 트레이 케비넷 및-

기타 등 전위점 간의 위치에서 시행

접속을 통해 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지 않는- RF

신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 전기적인 전위차가 발생하는 것을

예방

양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 를 감소시킬 수 있으며- EMI

특성을 높일 수 있게 된다EMC

현재 접속방법에는-

금속간의 납땜 황동용접 금속용접 볼트접속 발열용접 (Brezing)

압착슬리브 접합 형 슬리브 등(Exothermic Welding) (C- )

지중에 매설되는 접속의 경우에는 발열용접이 널리 사용되며-

장비간의 연결이나 도선의 접속에는 압착슬리브나 볼트접속이 쓰인다

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발열 용접1 (Exothermic welding)

발열 용접 방식은- (Exothermic Welding)

금속간을 열을 이용하여 접속하는 방식으로

구리와 구리 철과 구리 등을 열적으로 용융시켜 분자적으로 연결

발열 용접의 특징1)

발열용접은 흑연으로 제작된 주물 에- (Mold)

금속 알갱이 을 넣고 화약으로 점화시켜 결합(Granular Metal)

금속알갱이는 화약에 의해 이상으로 가열- 1400

열적 작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성

주물 의 틀 내로 흘러 들어가 결합(Mold) (Cavity)

발열 용접 몰드의 구조

- 75 -

발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

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수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

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발열 용접 의 장점(Exothermic Welding)

도체 와 동일한 전류 전달 특성(Conductor)①

부식이나 풀림이 없는 반영구적인 분자적 결합②

강한 내구성③

설치 인건비 절감④

특별한 기술이 요구되지 않음⑤

기타 외부의 열이나 전원이 필요 없음⑥

육안으로도 연결상태 파악이 용이⑦

이동이 용이함⑧

구성품3)

몰드 종류별로 수백 가지가 있음(Mold) ①

손잡이 손잡이(Handle Clamp) Mold②

화약가루 화약 가루(Fire Powder) ③

점화가루 점화용 미세 화약 가루(Starter Powder) ④

점화기 점화용 불꽃(Igniter) ⑤

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압착 슬리브 접합의 특징

형 슬리브나 압착단자를 이용- C

유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법

지상에 노출되는 위치의 금속접속에 주로 사용-

작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로-

현장에서 널리 사용되는 접속 방법 중 하나이다

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피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 77 - - 78 -

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 79 - - 80 -

피뢰설비의 목적

보호대상물에 접근한 뇌격은 반드시 피뢰설비로 막을 것1)

피뢰설비에 뇌격전류가 흘렀을 때 피뢰설비와 보호대상물 사이에 불꽂2)

플래시오버를 발생 시키지 않을 것

피뢰설비로의 낙뢰시에 그 접지점 근방에 있는 사람 및 동물에 장애를3)

미치지 않을 것

낙뢰시 건축물 안의 전위를 균등화 할것 건축물안의 각점의 전위차를4) (

없앤다)

건축물 안의 전력용 및 전자 통신용 전기회로 및 기기를 낙뢰에5)

기인하는 차 재해로 보호2

각종 피뢰방식의 비교 및 특징

돌침방식1

긴 돌침으로 규정 보호각 안에 수용하려고 하여도 보호효과가 나빠지는

부분이 생겨 차폐 실패 가능성이 크다 작업 및 보수가 곤란하다

미관상 좋지 않고 공사비가 많아진다

비판

돌침 바로 밑에 낙뢰한 예가 있듯이 규정보호각 안에 수용한다 해도

보호효과 기대는 위험하다 국내 이동통신 업체의 돌침 방식으로100

공사한 것은 국내와 같이 낙뢰 뇌격거리가 크다 발생 빈도가 적고 ( )

뇌격거리가 큰 낙뢰에서는 보호 받을 수 있지만 적도 주위의 낙뢰다발

지역과 뇌격거리가 짧은 뇌에는 보호받기 어렵다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 81 -

수평도체 방식2

수평 투영면적이 큰 사무실 빌딩이나 공장 등에 적합하다

돌침 방식과 병용하는 것이 좋다

수평도체 대용물 사용할 때 고려 사항

난간 휀스 등 접속부는 완전히 접속 시킬 것1)

규정의 단면적 및 두께가 적합 할 것2)

반영구적 설비로 사용할 수 있을 것3)

케이지 방식3

보호를 기대하는 경우에 사용함100

피뢰침 보호각을 적용할 수 없을 때 사용함

돌침지지관4

스테인레스강관 내식성이며 굴뚝부 염해지구에 적합하다1) (SUS 304)

강관 자성 있음 뇌전류의 전자작용에 의하여 임피던스가2) (STK)

증가하기 때문에 관내에 피뢰도선을 통과시켜서는 안된다

피뢰도선과 건축물금속체의 필요 이격거리6

D = 03R+H15N

필요한 이격거리D =

합성접지저항 오옴R = [ ] 건축물 높이H = [M]

공통 수뢰부에 접속되어있는 인하도선수N =

- 82 -

접지극 설계 시공사항7

낙뢰시 접지전위상승을 억제하기 위해서는 접지극의 접지저항을 저하

시키는 것이 필요하지만 더욱 중요한 것은 접지전위분포이다 피보호물

전체의 접지전위를 일정하게하고 접지전위경도를 작게 해야 한다

낙뢰시에 전체적인 접지계가 종합적인 효과를 나타내려면 약간의

시간이 필요하고 그사이는 각각 접지극의 특성이 중요하므로 단독

접지저항이 낮은 것이 절대 필요하다

전위차 및 유도전압 대책8

전위 균등화를 위하여 건축물 기초면이나 각층 플로어에 있어서 공용

접지점을 설치하고 모든 금속물을 연결하는 연접접지선 을(bus bar)

설치하는 것이 좋다 건축 기초물에서 전위균등화는 건축물의

기초접지 링 메쉬접지를 사용하면 효과적이다 공용접지점을 설치하여

각층에 시설되는 전자기기 통신장비 계측설비 등의 접지단자를

이것에 통합하여 접속하는 것이 뇌보호를 위한 위험요소를 제거하는데

유효하다 각 층에서 등전위화와 전위부동방지를 목표로 하는

것이다 이때 피뢰인하도선은 건축물의 기초접지에 접속한다 고층

건축물에서는 인하도선을 모두 병렬로 접속하여 임피던스를 감소

시켜야한다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

- 84 -

접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다

- 83 -

낙뢰시 전자유도전압 방지

전선의 배치를 오픈루프를 피한다1)

왕복 배선은 될 수록 꼬아 합쳐서 배치한다2)

피뢰도선이나 접지극선으로 부터 충분한 이격을 시킨다3)

실드 붙임 케이블을 사용하든가 금속관 금속덕트에 넣어 배선한다4)

케이블 인입 뇌서지를 방지하기 위해서는 인입주에 피뢰기를 설치하는5)

것이 효과적이다 즉 밖에서 부터 차단하는 것이 바람직하고

케이블의 실드 접지는 연접 공용 한다 인입점에서 이내에 ( 45M

피뢰기 설치)

통신선 인입 배선

설비보호 과전압으로부터 전자 통신기기를 보호하기위한 피뢰장치의-

접지는 피뢰장치의 접지와 통신기기의 접지를 연접 또는 공용하는

접지방식이 좋다 이는 과전압으로 피뢰장치의 접지전위가 상승하여도

기기 본체도 동일한 전위로 상승하므로 기기와 본체 사이에는

피뢰장치의 잔류 전압밖에 가해지지 않으므로 적적한 피뢰 장치를

사용하면 기기를 보호 할 수있다 이런 방식을

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접지 동향1

접지 동향①

전기안전을 위한 접지 전기안전 를 고려한 접지방식ampPower QualityrArr

접지 시스템②

접지봉 매설 접지선 연결 등 단순공사 차원의 복잡한 공사 SystemrArr

접지관련 기준③

전기설비 기술기준 내선규정 등 등 해외 규정도입 IEC NEC IEEErArr

접지 시스템 규정2 IEC

의 목적IEC(International Electrotechnical Commission)

전기전자 기술분야의 표준화에 관한 문제 및 관련사항에 관한국제협력을 촉구함으로써 국제적인 의사소통의 도모에 있다

에서는IEC

접지시스템과 밀접한 관계가 있는 등전위 본딩을 강조하고 있으며

나아가 전자파 적합성 와 관련된 접지시스템으로 그 범위를EMC( )

확대하고 있다 또한 뇌보호 전문위원회에서는 내부 뇌보호 기술과

관련해 올바른 접지 시스템에 대해 검토하고 있다