목       차

1) 대지 고유 저항

2) 접지선 굵기의 산정

3) 단독 접지와 공통 접지

4) 접지의 방식별 특성

5) 접지저항의 산출 및 계산식

6) 부식과 전식

7) 병원 설비의 접지

8) 접지저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

9) 접지에 관련된 대표적인 국내외 규정

10) 노이즈 (NOISE)

11) 접지시스템의 접속 및 접합

12) 건축물 구조체 접지

접지 저항의 측정 및 접지의 설계

일반적으로 국내 접지는 설계에서의 충분한 검토와 반영보다는 현장에서의 무수한 시행착오를 겪으면서 설계 및 시공방법의 변경 등으로 발전되어져 왔읍니다.

이는 그동안의 접지의 개념이 전기안전 측면에서 하나의 주변기술로 인식되어져온 결과물인 동시에 국내접지 관련자료의 낙후성을 가져 왔읍니다.

그러나 고도정보화시대인 오늘날 각종 인테리젼트 빌딩과 첨단컴퓨터 관련시설, 고가 대형 기자재 등의 등장으로 인해  각종 전기, 전자, 통신장비 및 설비가 작은 전기적 충격에도 취약성을 들어낸다거나 각종 유도작용 (Electromagnetic interference)으로 인해 설비간의 간섭이나 오작동이 발생한다거나 직류전류의 전식 작용으로 인한 가스관등의 부식이 발생하거나 정전기 및 전자파의 장애를 일으키는 것들의 대부분이 접지의 문제점으로 발생되고 있읍니다.

그러므로 각종 건축물과 설비의 안정성과 안전성의 요체는 올바른 접지 기술에 있다는 인식과 함께 단순히 접지 동봉 몇 개를 박아 접지선을 연결하기만 하면 된다는 종래의 접지 개념은 불식되어야 한다고 생각됩니다.

1) 대지 고유 저항

일반적으로 토양자체의 고유저항을 대지 고유저항이라 하며 토양의 종류에 따라 크게 4～5 종류로 나눌 수 있다. 그러나 똑같은 토양일지라도 온도 (20℃일 때와 영하 5℃일 때 약11배, 녹는점 0℃와 어는점 0℃는 약 1.5배의 차이가 남),  습도(건조한 상태의 토양과 20%정도 수분을 함유한 상태의 토양은 약 20배정도 차이가 남)등 외부의 기후와 조건에 의해 아주 큰 영향을 받는다.

그러므로 접지 설계의 가장 중요하고 기본적인 올바른 대지고유저항의 산출은 측정기로써(최소 4개소 이상의 측정 평균값 또는 측정 최고 값) 측정해야만 하며 측정 불가능한 경우라면 기본적인 시추조사표와 각종 데이터를 근거로 현실에 근접한 대지고유저항을 산출해야만 합니다.

즉 접지의 규모나 차후의 비용발생을 줄이기 위해서는 정확한 대지고유저항의 산출에 우선적으로 주안점을 두어야 합니다.

ⓐ 깊이에 따른 대지 저항율의 차이

대지 고유 저항은 깊이에 따른 영향은 다른 조건에 비해 영향을 덜 받는 차이는 있지만 전혀 무시 할 수 없읍니다.

일반적으로 접지동봉을 깊이 박는 것이 좋다고 인식되어지기는 하지만(토양의 상층부와 하층부의 상태가 같을 경우 저감효과가 있음) 우리나라의 지질 구조상(하층부로 내려갈수록 암석의 빈도수가 높음 - 고생대지형) 크게 효과가 있다고 볼 수는 없읍니다. 그러나 깊게 내려갈수록 온도 및 여러 인자의 영향이 적어 경년 변화에 의한 저항율 변동이 적어 유리하다고 볼 수 있읍니다.

그러므로 접지선의 매설깊이는 보통 0.5M～1.0M정도의 깊이로 매설되는 것이 보통입니다. 다만 지하 접지매설지역에 암반의 돌출 시 지락 및 고장전류의 반발을 감안하여 암반으로부터 1.5M이상에서 매설되어야 합니다.

ⓑ 대지 저항율의 변화 요인(ANSI & IEEE 분석DATA)

■ 지역별

저항율 지역별	대지고유저항 (Ω-[M])	지질의 특성
낮은 저항율 지역	100 이하	강, 하천, 바다가 인접한 지역 (물이 풍부한 지역)
중간 저항율 지역	100～1000	지하수가 풍부한 준 평원 지역
높은 저항율 지역	1000이상	자갈이나 암반의 빈도가 높은 지역

Note :  각 지역마다 수분의 함유상태, 토양의 종류, 지층 구조 등으로 인해

차이가 있으므로 지질 분석 자료를 참고 할 것.

■ 수분 함유

저 항 율 함 유 율(%)	대지 고유 저항 (Ω-[M])
	표면 토양(Top soil)	모래섞인 퇴적토(Sandy loam)
0	3000이상	3000이상
2.5	2500	1500
5	1650	430
10	530	185
15	190	105
20	120	63
30	64	42

■ 온도

저 항 율 온도(℃)	대지 고유 저항 ( Ω-[M] )
20	72
10	99
0 (Water)	138
0 (Ice)	300
-5	790
-15	3300

■ 계절별

지표 층의 낮은 곳 :                     지표 층의 깊은 곳 :

130   대

120   지

110   저

100   항

90   변

80   동

70   율

60

1     2    3     4     5    6     7     8    9    10    11   12  계절(월)

Note : 계절에 따른 저항률의 차이는 다른 변화요인에 비해 그다지 변동폭은 적          으나 그래프상의 2월과 7월의 차이는 2배 이상 차이가 나는 것을 볼 수          가 있으며 이는 설계시 기후의 변화 또한 무시할 수 없는 하나의 증거이          기도 하다. 그렇지만 지표 층의 깊은 곳은 변동폭이 상대적으로 적어 깊          게 매설할수록 토양 자체의 고유저항의 변동폭이 적어 시공후의 접지            저항은 경년 변화에 충분히 대처할 수 있다.

(그러나 국내여건상 접지전극을 깊게 매설하는 것은 현실적으로 어렵다.)

■ 전해질 성분

저 항 률 함유율(% by weight)	대지 고유 저항 (Ω-[M])
0	110
0.1	20
1	10
5	7
10	4
20	3

Note : 전해질 농도가 많은 지역으로는 해안매립지 (부산, 경남) 등이 있는데             이런 지역은 저항율의 저감 효과보다는 부식 방지에 적합한 접지 재료의          선택이 무엇보다 중요하며 이런 지역에는 국내 접지 재료중 WELDING          자재가 적합하다고 생각됨

■ 토질에 따른 대지 고유 저항

저항율 토양의 종류(Soil Type)	대지고유저항 (Ω-[M])
매립토(Fills), 재(Ashes), 소금 성분의 혼합 진흙(Salt mash)	20～80
늪지, 진흙(Clay)	80～200
비옥한 퇴적 점토(Gumbo, Loam), 모래질	150～300
모래와 자갈이 섞인 혼합토(with Added sand & Gravel)	250～1000
사암 및 암반 지대	1000～100000

◆ 온도에 따른 대지 저항율의 변화          ◆ 계절과 깊이에 따른 접지 저항의 변화

4000 ꠐ                                             ꠆ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠈ

3000 ꠐ                                             ꠐ                             ꠐ

2000 ꠐ                                             ꠐ                             ꠐl=1.5m

1000 ꠐ                                             ꠐ                             ꠐ  (A)

ꠐ                                             ꠐ                             ꠐl=3.0m

500 ꠐ                                             ꠐ                             ꠐ  (B)

100 ꠐ                                             ꠐ                             ꠐl=9.0m

50 ꠌꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠍꠏꠎ                 ꠌꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠎ  (C)

-10     0     10    20    30 (℃)                1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 (월)

A           B           C

1.5m        3.0m        9.0m

ꠏꠏꠟꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠟꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠟꠏꠏ 지표면

ꠏꠏꡃꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꡃꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꡃꠏꠏ  1 m        ※ 그래프 상의 A는 직경 Ø18, 길이1.5M 접지봉 8개

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꡃꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꡃꠏꠏ  2 m                       B는 직경 Ø18, 길이 3.0M 접지봉 8개

꠨                               C는 직경 Ø18, 길이 9.0M 접지봉 8개

ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꡃꠏꠏ  5 m                       를 시공후 관측한 측정 데이터입니다.

꠨

꠨      9 m

2) 접지선의 굵기 산정 및 접지 재료의 선택

접지는 대지에 일종의 전기적 터미널을 설치하는 작업으로 설비 기기에서  대지까지의 전기적 회로를 구성하기 위한 접지선과 접지전극을 필요로 한다.

여기서 접지선은 전류의 용량, 접지선과 접지전극의 접속 신뢰성, 내부식성, Joule열등과 밀접한 관계가 있으므로 신중을 기 할 필요가 있다. 따라서 지락전류를 용이하게 대지에 흘려 전위상승을 충분히 억제하기 위해 설계단계에서는 지락사고를 상정, 이에 대처하기 위한 접지계통을 갖추어야 한다.

(IEEE Std 80 자료)

[eqn: A=I````` root{ {{t_c``` α_r ```ρ_r ``× 10^4} OVER TCAP} over {ln{{1 +({T_m -T_a} over {K_o + T_a} )} }}}]

[eqn: I```:```접지선에```` 흐르는```` 전류````[kA]]      [eqn: A``:``접지선의```` 단면적〔mm^2 〕]

[eqn: T_m```:```최대````허용온도〔^o C〕]          [eqn: T_a```:```주위온도〔^o C〕]

[eqn: T_r```:``` 물리정수의````기준온도〔^o C〕]      [eqn: α_o```:```0〔^o C〕일떄 ````도체의```` 열저항률]

[eqn: ρ_r```:```T_r```일때 ````도체의```` 열저항률〔μΩ/cm^3 〕]

[eqn: K_o```:```1``/α_o]                        [eqn: t_c```:```통전``시간〔s〕]

[eqn: TCAP```:```열용량````계수〔J``/cm^3 · C 〕]

《 재료의  물리정수 》

전 선 재 료	도전율 [%]	[eqn: α_r] [eqn: (at ```20 ^o C ``)]	[eqn: K_o ```( 1 / α_o ``)] [eqn: (at ```0 ^o C ``)]	용융온도[eqn: (^o C ``)]	[eqn: ρ_r ``(at ```20 ^o C ``)][eqn: 〔μΩ/cm^3 〕]	TCAP [eqn: 〔``J/cm^3`·`C ``〕]
연동선	100.0	0.00393	243	1083	1.7241	3.422
경동선	97.0	0.0381	242	1084	1.7774	3.422

(접지선 굵기의 결정 계산식의 예)

[eqn: A=14.340````` root{ {{2``·`` 0.00393 ``·``1.7241 ``× 10^4} OVER 3.422} over {ln{{1 +({600 -30} over {234 + 30} )} }}}] [eqn: =14.340````` root{ {{135.51426} OVER 3.422} over {ln3.159091} }}]

= 84.13933 [㎟]

@  따라서 接地網 構成導體는 機械的 强度를 考慮하여 나 연동선 100[㎟]

이상을 사용하는 것이 바람직하다고 판단됨

[eqn: I```:```14.340``[kA]]           [eqn: T_m```:```600〔^o C〕]          [eqn: T_a```:```30〔^o C〕]

[eqn: α_r```:```0.00393]          [eqn: ρ_r```:```1.7241〔μΩ/cm^3 〕]     [eqn: K_o```:```234]

[eqn: t_c```:```2〔s〕]             [eqn: TCAP```:```3.422〔J``/cm^3 · C 〕]

# 특히 피뢰 도선은 온도와 뇌 전류의 변동폭이 크기 때문에 굵기 산정시 주의.

# 외부 피뢰와 내부 피뢰

피뢰침 등 건물 피뢰를 외부 피뢰, 건물내부 피뢰를 내부 피뢰라 하며 종래는 뇌 피뢰라고 하면 주로 외부 피뢰를 의미했으나 지금은 전자. 통신기기 등을 보호하는 내부 피뢰라는 신기술이 필요하게 되었다.

이렇게 건물의 뇌 방호에는 외부 피뢰 시스템과 내부 피뢰 시스템의 2가지로  고려되고있다.

IEC(국제전기표준회의)에 의하면 외부 피뢰란 건물에 설치되어있는 피뢰침등 수전부에 뇌격이 있는 경우 뇌 전류를 접지계통을 통해 대지로 흘려보내는 것을 말하며 내부 피뢰란 뇌 전류와 이로 인 한 전자계(電磁界)가 건물내부의 금속제 설비와 각종 전기계통에 미치는 장애를 방지하기 위해 강구하는 수단을 말한다.

외부 피뢰 시스템은 수뢰부(受雷部)의 보호, 인하 도선, 접지 전극 등으로   대응하는 것이 가능하고 내부 피뢰 시스템은 전자. 통신기기 등 약전기기의   과 전압 방지를 위해 건물내의 등전위 접지, 서지 어레스터(Surge arrester)의 적용, 차폐 등의 대책, 곧 LEMP(Lightning Electromagnetic Pulse) 대책 으로 대응해야 한다.

3) 단독 접지와 공통 접지의 비교

방 식 특 성	공통 접지 (Common Grounding)	단독 접지 (Isolation Grounding)
장점	뇌 전류로 인한 각각의 장비간의 전위 차 발생을 방지 등전위 구성 뇌 전류와 고장전류 를 여러 접지 전극에서 동시에 대지에 방전.	뇌 전류로 인한 기기 손상시 다른 시스템을 보호할 수 있음.
단점	접지 시스템의 한계를 초과하는 문제 발생시 연결된 모든 시스템 에 손상을 가져올 수 있음	시스템간의 충분한 이격거리를 확보 해야만하고 완전한 전기적 절연이 필수적으로 요구됨. 뇌 전류 및 강한 Surge전압 유입시 시스템간의 전위차 발생 - (기기의 손상)
동작의 특성	하나의 접지시스템에 통신, 보안, 피뢰 등의 접지를 공통으로 연결 하는 방식	통신, 보안, 피뢰등의 기준 접지 저항을 달리하여 각각 분리된 접지시스템간의 충분한 이격거리 를 두고 설치한 후, 개별적으로 연결하는 접지방식
접지의 설계	접지저항은 장비의 특성 및 외부 환경을 고려하여 가능한 한 낮게 시공	각각의 시스템간의 완전한 절연 분리가 필수이며 접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다른 형태 로 시공
접지 방식의 선택 기준	뇌 전류 및 외부 Surge전압에 의 해 발생하는 시스템간의 전위차를 방지하여 안정된 기기 운용을 목적으로 한다.	장비 Spec에서 분리 요구 시. 장비운용상 Noise에 매우 민감 하여 오작동 발생 예상시.
국가별 선택기준	미국과 유럽	일본, 한국

검토 사항 :  ① 두 접지 형태 모두 안정적이고 신뢰성 있는 접지시스템이 가장                      필수적 임. 접지의 불안정은 두 시스템에 나타날 수 있는 모든                     문제점이 발생하게 됨.

그리고 두 접지 시스템이 전기 기기 및 통신 장비에 미치는 영향                   은 완전히 증명되지 못했으므로 SITE의 주변환경 및 지질구조를                   충분히 고려하여 추천되어야 함.

② 일반적인 통합 접지형태의 경우 등전위 효과를 고려하여 2Ω이하                    로 설계하는 경우가 많음.

단독 일 경우 보통 1종 10Ω이하가 원칙이지만 통신의 경우 노이                    즈 문제로 인해 보편적으로 5Ω이하로 맞추며, 별도의 기기접지                    를 해야함.

병원접지의 경우 수술실, 집중치료실, 심장관련 치료실 등은 마이                    크로 쇼크 등의 문제들로 인해 1Ω이하가 안전하다고 판단됨

위의 두 시스템 중 무엇이 ꡐ낫다ꡑ라고 단정 지을 수는 없지만 약간의 관점에 차이는 있다. 즉 일본에서 주안점을 두고있는 접지의 포인트는 단순히 접지저항을 저감시키는데 목표를 두고 있지만  IEEE나 IEC의 가이드는 전위를 경감시켜 안전에 초점을 두고 있다. 이에 대한 전반적인 기술 동향은 구미의 가이드에 동의하는 쪽으로 기울고 있다.

[ 공통 접지의 국외 권고 규정 ]

방 식 특 성	공통 접지	기술 규정
접지의 구성	빌딩 내의 통신, 전기, 피뢰 접지를 하나에 공통으로 연결하는 접지형태	IEEE Std 142-1982 IEEE/ANSI Std 81-1983 IEEE Std -141-1991 ANSI/NFPA-70 ANSI/NFPA-780 NEC 규정
접지저항	접속하는 장비의 가장 낮은 사양을 만족하는 접지저항을 권고 ① 대용량 교환장비 - 1Ω～2Ω ②일반 통신장비 - 2Ω～5Ω ③ 통신 시스템 - 10Ω ④ 대용량 변전, 송전 및 발전소 - 1Ω ⑤산업용 변전설비 - 1Ω～5Ω 단 단일 접지전극의 접지저항은 25Ω 을 초과해서는 안됨
낙뢰보호	뇌 전류는 전류량은 크지만 지속 시간이 극히 짧아 신속하고 안전한 방전경로를 구성하여 대지에 방전 시켜야 함 ①뇌전류 용량 : 1KA ～ 400KA 이내 ②지속시간 : 40㎲ ～50㎲ 이하 ③접지 저항 : 10Ω	IEEE Std C62.41 IEEE/ANSI Std 81-1983 ANSI/NFPA-70 ANSI/NFPA-780
확인사항	공통접지에 뇌 전류 유입시 장비가 등전위로 구성되어 유입된 전류는 저항이 낮은 대지로 방전됨. 단 접지봉은 대용량의 뇌 전류를 손상을 받지 않고 안전하게 대지에 방전학기 위한 넓은 표면적, 강한 내구성의 접지봉이 필수적임

4) 접지의 방식별 특성

특 성 접지 방식	접지 시공 방법	장/단점
일반 봉형 (Driven Rod)	구리도금의 금속봉이나 앵글을 두들겨 박는 방식. 작업은 간단 하며 낮은 저항율에 사용	습도, 온도 등의 영향이 큼. 수명이 짧으며 저항률 변동 이 크다.
① 대지 저항율 : 저 ② 시공 면적 : 좁음 ③ 경년 변화 : 좋지 않음 ④ 시공 경비 : 저가 ⑤ 신뢰 정도 : 낮음
판-형 (Plate)	금속판을 수평이나 수직으로 묻는 방식 비교적 넓은 면적을 파고 묻음	습도, 온도 등에 비교적 영향이 적음. 넓은 지역 시공 가능
① 대지 저항율 : 저 ② 시공 면적 : 보통 ③ 경년 변화 : 좋음 ④ 시공 경비 : 보통 ⑤ 신뢰 정도 : 보통
그물형 (Mesh)	토양을 망상으로 파고 금속 도선끼리 접속하여 금속망의 형태로 시공.	주위 기후 환경의 영향이 적으며 아주 넓은 지역 에 적합.
① 대지 저항율 : 중, 고 ② 시공 면적 : 넓음 ③ 경년 변화 : 아주 좋음 ④ 시공 경비 : 고가 ⑤ 신뢰 정도 : 아주 좋음
그물&봉 형 (병용 접지)	금속망 형태의 접지 전극의 가장 자리에 또 다른 접지전극 을 연결하는 형태	주위 기후 환경의 영향이 적으며 지역의 영향을 크게 받지 않음.
① 대지 저항율 : 중, 고 ② 시공 면적 : 보통 ③ 경년 변화 : 아주 좋음 ④ 시공 경비 : 고가 ⑤ 신뢰 정도 : 아주 좋음
방사형	도선을 방사 형태로 대지와 수평 상태로 매설. 사막 혹은 암반등 저항율이 높은 지역에 시공	주위 기후 환경의 영향이 적으며 암반 지역이나 산악 지형에 비교적 적합.
① 대지 저항율 : 중, 고 ② 시공 면적 : 보통 ③ 경년 변화 : 좋음 ④ 시공 경비 : 보통 ⑤ 신뢰 정도 : 좋음

매설지선형	도선을 대지중에 수평으로 매설.	습도, 온도등의 영향이 큼. 산악 지형에 적합.
① 대지 저항율 : 중 ② 시공 면적 : 보통 ③ 경년 변화 : 좋음 ④ 시공 경비 : 고가 ⑤ 신뢰 정도 : 좋음
Boring형	보링기로 직경10㎝이상의 홀을 수분층까지 뚫어 접지 저감제로 홀을 채움. 모든지역에 시공가능	주위 기후 환경의 영향이 적으며 암반 지역이나 고 저항률지역에 비교적 적합.
① 대지 저항율 : 중, 고 ② 시공 면적 : 좁음 ③ 경년 변화 : 좋음 ④ 시공 경비 : 고가 ⑤ 신뢰 정도 : 좋음

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.

그리고 현재의 접지시공이나 설계의 추세는 굳이 한가지 방식을 고집하          지 않고 혼합 접지 방식(접지봉 & Mesh, 접지동판 & Mesh, 보-링 &           Mesh 등) 즉 안정적 운영시스템인 MESH방식을 기초로 개별접지방식의          장점만을 혼합하는 경우가 대단히 많다. - 개별 접지방식의 상호 보완           작용으로 접지의 신뢰성을 높임.

5) 설계 상 최적의 접지저 항의 산출 및 계산식

[선결 요건]

1. 건물 형태의 충분한 이해 - 병원, 금융 센타, 변전소 등

2. 주 취급품목의 이해 - 위험물, 유류, 가스등

3. 고가 장비의 설치 유무

4. 지역 특성(암반의 돌출 예상지역, 전해질 성분 함유지역 등)의 감안

5. 접지 도선의 충분한 굵기 산정

6. 접지 연결부위의 완전한 결속 유무

7. 접지 면적의 확정 및 목표 저항치 제시(건물, 전기, 통신, 피뢰, 장비,

의료용 장비 등)

■ 접지방식의 선택

① 단독 / 통합시스템의 결정

② 발주자가 요구하는 접지 저항율의 선정

③ 대지 저항율의 실측

④ 가상 모델로써 접지 저항치 산출

■ 전극별 접지저항 계산식

① 접지봉의 계산식

[eqn: R= rho over 2pil ln 2l over r````---````Tagg```式]

[eqn: R= rho over 2pil (ln 4l over r -1`)````---```Dwight``,```Sunde```式]

[eqn: rho````:````대지저항률],  [eqn: t````:````매설깊이],  [eqn: l`````:```전극의```` 길이],  [eqn: r`````:```전극의```` 반지름]

② 접지동판의 계산식

[eqn: R={0.1```·```rho```·```K_1} overb`````-----````McCrocklin```式]

[eqn: rho````:````대지저항률],  [eqn: K_1````:````McCrocklin의 `````계수],  [eqn: b````:````전극의```` 치수]

[eqn: R= rho over 4 root{pi over {a```·```b}}`````` ---- ````Tagg````式]

[eqn: rho````:````대지저항률],   [eqn: a``,``b`````:```전극의```` 치수(가로`,`세로)]

③ 그물모양(Mash)의 계산식

[eqn: R= rho over piL (ln 2L overa' +K_1 L over rootA -K_2 )```--``Schwarz```式]

[eqn: L````:```접지선의`````전체길이],           [eqn: a'````:````root2rt] (지표면일 때는[eqn: t=r])

[eqn: r````:````접지선의`````반지름],              [eqn: t````:````매설깊이]

[eqn: A````:````그물모양````전극의````포설면적],     [eqn: K_1```,``K_2````:````Schwarz의````계수]

④ 매설지선의 계산식

[eqn: R``=``rho over pil ``[ln 2l over root2rt -1```]```--- ````Sunde,``Schwarz````式]

[eqn: rho````:````대지저항률],  [eqn: t````:````매설깊이],  [eqn: l`````:```전극의```` 길이],  [eqn: r`````:```전극의```` 반지름]

⑤ 병용접지의 계산식

( Schwarz의 병용접지저항 계산식 )

[eqn: R= rho over piL (ln 2L overa' +K_1 L over rootA -K_2 )```---``①]

[eqn: L````:```접지선의`````전체길이],           [eqn: a'````:````root2rt] (지표면일 때는[eqn: t=r])

[eqn: r````:````접지선의`````반지름],              [eqn: t````:````매설깊이]

[eqn: A````:````그물모양````전극의````포설면적],     [eqn: K_1```,``K_2````:````Schwarz의````계수]

[eqn: R'=``rho over 2pinl [ln 4l over r -1+{2K_1 ·``l} over rootA (rootn -1)^2 ]```---```②]

[eqn: rho````:````대지저항률],     [eqn: t````:````매설깊이],    [eqn: l`````:```전극의```` 길이]

[eqn: r`````:```전극의```` 반지름],    [eqn: n```:```포설``면적안의``` 접지봉의```갯수]

[eqn: L=a(n+1)+(m+1)````----``` 접지선의```` 전체길이]

[eqn: R_1 = R_2 = rho over piL (ln 2L overl +K_1 L over rootA -K_2 +1)````---```상호저항 계산式]

[eqn: R={R_①``·``R_② -{R_1}^2} OVER {R_①``·``R_② -2R_2}``---```합성접지저항]

⑥ 루프(Roof)형태전극의 계산식

( C. Bouquegneau의  루프형태 접지저항 계산식 )

[eqn: R =``rho over4piL ln{3.6````·```L} over root{t```·```r'}```---```①]

[eqn: L```: ```루프````한변의````길이```]    [eqn: t````:```매설깊이]      [eqn: r```':```접지선의````반지름]

[eqn: R=```rho over2pil [ln{ { 2l over r (```1+ root{1+ ( r over 2l )^2}````` )}}}+ r over 2l - root{1+ ( r over 2l )^2}``]``--``②]

[eqn: r````:```등가````반경``--``^4 root {root2 ```·``r_{접지봉의```반지름}``·``D^3```}]

[eqn: D```:```4각주```한변의````길이],    [eqn: l`````:```접지봉의````길이]

[eqn: R` =```rho over4piL [ln({16``·``L} over pil ) +1]```---```③]  [상호 접지저항]

[eqn: R={R_①``·``R_② -{R_③}^2} OVER {R_①``·``R_② -2R_③}``---```합성접지저항]

⑦ 보-링 전극

원칙적으로 보-링 전극은 보다 큰 하나의 접지봉의 개념으로 생각하면 되지만     시공성 에서는 보다 큰 노력이 요구된다.

보-링 전극은 수직으로 전극을 매설 하는 것으로 시공성이 우선 고려하고        선상전극과 가는 대상전극을 묶어 매설하는 공법이 있는데, 이것은 접속부를     설계할 필요가 없고 연속적으로 수백[M]매설이 가능하여  편리하다.

그러나 보-링 전극은 동 파이프를 이용하며 이 경우 파이프 연결 접속부의 처     리방법은 납땜, 나사식이 있고 기계적 강도가 있어야 한다.

동 파이프의 치수는 지름 약 5～10㎝정도, 길이는 5m 이상이 좋으며 이를 직     렬로 연결하여 사용하고 있다.

시공은 수직으로 동 파이프를 넣고 그사이 접지 도선과 전도성 콘크리트         (GEM25A)를 함께 매설하여 시공한다. 보-링 지점은 수맥통과지점이 좋으며     작업여건이 좋은 곳을 택한다.

(현재 파일 작업도 일종의 보-링 개념이므로 접지와 연관지어 생각할 수          있다.)

신 기술로는 케미칼 로드를 시공하는 방법도 고려할 수 있다. 그러나 접지도     선의 부식이나 단락의 위험성을 배제할 수가 없으므로 Mesh공법을 연계 사용     하는 것이 바람직하다고 판단됨.

6) 부식과 전식

접지는 전극과 대지라는 서로 성질이 전혀 다른 것과의 접속이다. 보통 접지전극의 역활을 하는 금속재료의 부식을 말한다. 따라서 부식문제는 접지관리에서 중요한 것으로 재료선정시 대지 저항률, pH, 접지선의 완전한 결속 등에 유의할 필요성이 있다.

■ 부식의 종류

① Micro cell부식 -  동일 금속에서 부분적인 전위차에 의한 국부전지가 형성되                        고 그 부분에 부식이 발생.

② Macro cell부식 - 동일 금속의  다른 부분에서 액 중의 염류 농도나 용존                            가스(산소 등)량이 다른 경우 금속 표면에 양극과 음극                          부분을 형성하고 이로 인해 양극부분에 부식이 촉진된다.

가장 중요한 것은 공기가 통하는 차이에 기인하여 형성되                         는 산소농담전지이다.

항상 동일부분이 양극으로 부식하므로 孔蝕을 발생하기                          쉽다. 특히 바닷물 속에서의 부식은 부식에 연관된 인자                         (온도, pH, 염수 농도, 용존 산소 등)가 많아 자연수와                           비교가 안될 정도로 부식의 진행속도가 빠르다.  즉 저항                         율이 작기 때문에 자연부식이라도 1[M]이상에 걸쳐 부식                         범위가 형성된다.

③ 다른 금속끼리의 접촉부식(갈바닉 부식)

- 이종금속이 결합하여 부식하는 것으로 고전위 금속과 저전위 금속이 접촉         할 경우 후자가 부식을 받게되는 경우를 말한다. 토양에서 부식이 많이 일        어나는 사례로는 황동밸브와 직결된 철관 동체 접지체와 연결된 철 구조물        등이 있다.

(도시 가스, 송유관, 수도관 매설 시)

④ 전식(電飾) - 매설 금속체에 어떤 원인으로 외부에서 전류가 흘러 도시의                       지하와 같이 여러 종류의 매설물이 혼합되어 있을 때 전류가                     저항이 작은쪽으로 흘러 유출점에 전식 피해가 발생하는 경향                    이 있다.

그러므로 도심지에서의 접지는 단독보다는 통합(병렬접지)형태가 낮다고 볼 수 있으며 전기관련 건물(송, 배전소 등)과는 충분한 이격 거리를 두어야 한다.

(즉 자연부식은 표면을 골고루 부식시키나 전식은 국부적으로 부식시키는 특징이 있다.)

일반적으로 대지고유저항률은 부식에 직접적인 영향을 미치지 못하지만 대지   저항률이 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

NBS ( National Bureau of Standards )의 실험 데이타

토양 저항률[Ω-M]	부식의 정도
7이하	아주 심한 부식성
7～20	심한 부식성
20～50	중간정도의 부식성
50이상	가벼운 부식성

Note : 해안관련 매립지의 경우 대지저항율은 낮으나 부식의 위험성으로 인해 접         지도선의 연결은 CAD WELDING방법(용융접합방식)이 신뢰성을 높일           수 있다.

⑤ 콘크리트 속에서의 부식

콘크리트 속의 금속부식에는 자연부식으로서의 마크로 셀 부식과 누설전류에     의 전식이 있다.

콘크리트는 강 알칼리성(pH 2～13)으로 속에 있는 철근은 일반적으로 잘 부     식되지 않으나 시간이 경과하면 알카리 성분이 공기중의 탄산가스와 화합하여     중성화되면 부식의 진행속도가 아주 빨라진다.

이 밖의 콘크리트 부식의 원인으로는 콘크리트 속의 염화물, 경화 촉진제로      사용하는 염화칼슘 등으로 부식되는 경우도 있다.

이와 같은 원인으로 접지저감제의 선택에서도 염화칼슘이 많이 포함되어 있는     저감제는 피하는 것이 좋다.

또한 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.

7) 병원설비의 접지

① 병원접지의 특수성

ME(Medical Electronics)기기의 급속한 보급증가로 다양한 ME기기가 사용     되게 됨으로서  안전성, 신뢰도의 확보가 무엇보다 중요하게 되었다. 즉 병원     에서의 접지는 기본적인 접지 외에 보호접지와 등 전위 접지를 해야만 한다.

(예를 들어 병원에는 한 명의 환자에 여러대의 ME기기를 사용하고 있는 경우     각각의 ME기기가 완전히 보호접지 되어 있어도 접지점의 전위가 다르면 전위    차가 생기고 기기간의 전류가 흐르게된다. 이때 ME기기에 의한 Micro shock    가 발생한다. 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 mA인데 반해 의료용 설비에서는 0.1mA이하급의 작은 전류에도 일어날수 있는 사고에 대비하여 접지를 하여야 한다. 특히 ICU(집중 치료실),  CCU(관상동맥질환 집중치료실),   흉부 수술실과 검사실에는 의료용 접지 센타를 설치, 저 저항 접지배선을 포설  하고 있다.

◎ Macro Shock - 통상의 감전에서 심실세동을 일으키는 수 10mA라고 하지만                      사람들에게는 심리적 영향이나 2차적 장애를 일으킬 수                          있는 쇼크를 말하며 보통 0.1mA를 채용한다.

◎ Micro Shock - 전류의 유입점, 유출점의 어느 한 쪽에 심근을 접하고 있거나                     가까이 있을 때 일어날 수 있는 쇼크이며 의료설비에서는                        Micro-Shock대책으로 10[μA]를 목표로 한다.

◎ 심실세동전류 - 인체 통과전류가 100 mA에 달하면 심실에 경련을 일으켜                        체내 각 부에 신선한 혈액공급이 정지되어 사망할 우려가                        있다.

② NOISE 방지용 Shied접지

가. 내부의 강한 전계 침입으로 인한 NOISE로 인하여 기록측정, 검사장애, 통신      기기 장애로 인한 기능저하를 막기 위한 접지를 말한다. 병원에서는 뇌파        검사실, 심전도실 등, 주로 정밀측정을 요하는 검사부에 주로 시설하며           Shield Room이라 한다.

나. 재료 : 실제적으로 Fe, Cu가 쓰이며 방사선 차페는 Pb를 사용한다.

(현재 전기에서 사용하는 방법은 개체수가 아주 조밀한 Mesh망이나              전자파 흡수에 이용되는 도전성 접착제(Cupper tape)로써 벽체를                마감하는 방법을 사용한다. 차폐효과의 측정은 시공후 주파수의 감쇄             효과로써 측정 가능하다-고비용의 문제점 발생

다. Shield 방법

- Shield 효과는 보통 100dB 정도가 목표치이다.

- 전원 필터 설치

- 금속관 Shield를 하지 않을 경우 Shield Cable 사용

- Shield Room조명 : 형광등 설치시 안정기는 분리 설치해야 하고 백열 등        설치시 Shield Cover를 해야 한다.

- 철골접지와 단독접지를 절제 할 수 있어야 하고 접지저항치를 감시할 수          있어야한다.

(병원Shield Room)

③ 의료설비는 누설전류를 신속히 충전하기 위해 충분한 메쉬전극과 연결해야        하며 인체를 통과하는 전류를 억제 할 수 있어야 한다.

또한 기준치 이상으로 누전될 경우 의료실용 전원회로에는 고감도 누전차단      기를 설치하여 신속히 차단해야만 한다.

■ 의료용 접지방식, 비 접지 배선방식 및 비상전원의 적용

의 료 실	의료용 접지 방식		비접지 배선방식	비 상 전 원
	보호접지	등전위접지		일반	특별	순간특별
흉부 수술실	○	○	○	○	△	○
흉부 수술실 외 수술실	○	△	○	○	△	○
회 복 실	○	△	△	○	△	－
ICU(집중 치료실)	○	○	△	○	△	－
CCU(관상동맥 집중치료실)	○	○	△	○	△	－
중 환 자 실	○	△	△	○	△	－
심혈관 X선 촬영실	○	○	○	○	△	△
분 만 실	○	△	△	○	×	△
생 리 검 사 실	○	△	×	△	×	－
X 선 검 사 실	○	×	×	△	×	－
진 통 실	○	×	×	△	×	－
일 반 병 실	○	×	×	△	×	－
진 찰 실	○	－	－	△	－	－
전 체 검 사 실	○	－	－	△	－	－

※ ○ : 설치 해야한다.  △ : 설치하는 것이 좋다.  × : 설치하지 않아도 된다.

－ : 해당사항 없음

( KS C 0913 - 1986 한국 산업 규격, 병원 설비의 안전기준 )

8) 접지 저항을 낮출 수 있는 기본적인 방법

접지저항은 위에서 기술한 바와 같이 여러 인자들이 복합적으로 이루어져있다.

그러므로 모든 조건들을 필수적으로 만족시켜야 하나 현장의 여건은 그러하지 못한 경우가 종종 발생한다. 그렇지만 아래의 몇 가지 방법으로 해결 가능한 경우도 있다.

접지저항은 대지저항률과 접지전극의 형상과 크기에 의해서 결정되므로 접지저항을 줄이기 위해서는 위에서 열거한 중요한 결정요소를 변화시켜야 한다. 그러나 실제 접지 설계 및 시공에 있어서 대지저항률을 낮추는 것은 현실적으로 대단히 어려운 일이므로 결국 접지전극의 형상과 치수를 적절하게 결정하여 필요로 하는 접지저항과 대지 표면의 전위 분포를 산출하는 것이 가장 바람직한 방법이다.

접지저항을 저감시켜 대지표면의 전위상승을 억제하는 것으로 접지의 목적을 충분히 달성할 수 있으며, 안전하게 사용할 수 있게 된다. 따라서 대지표면의 전위상승을 억제하고 필요로 하는 낮은 접지저항과 균등한 전위분포를 얻고자 할 때 접지저항의 산출에 앞서 고려해야 할 사항은 다음과 같다.

① 접지 저항은 접지전극의 크기에 반비례하므로 접지전극의 치수를 크게 한다.

② 접지 전극의 개체와 개수를 늘여 매설하고 이들을 병렬로 접속한다.

③ 접지 전극을 가급적 깊게 매설한다.

④ 접지 전극을 대지저항률이 낮은 지층에 매설하거나 접지전극 주변의 토양의      대지저항률을 가급적 낮게 한다.

접지전극에 매설되는 토양의 대지저항률을 인위적으로 낮추기 위해서 사용되는 접지저항 저감제 (EARTH - RESISTANCE LOWERING AGENT)라 하며 접지저항의 저감방식에는 물리적 저감방식과 화학적 저감방식이 있다. (#별첨참조)

9) 접지에 관련된 대표적인 국내외 규정

사용자의 안전과 기기성능의 향상을 위해서 전기 기계․기구를 비롯하여 전기설비, 전자통신기기, 전기 기계․기구, 정보화 기기 및 설비 등은 접지를 하여 사용하게 된다. 특히 보완용 접지는 전기 기계․기구의 절연이 어떠한 원인에 의해서 열화되어 충전부분에서 사람이 접촉할 수 있는 비 충전 부분으로 누전되어 지락사고가 발생한 경우에도 안전을 확보할 수 있도록 비 충전 부분인 전기 기계․ 기구의 철대나 외함 등을 대지에 접속하는 것이다. 이러한 목적에서 실시하는 접지에 대한규정은 각 나라마다 약간씩 다르며 대표적인 국내외 관련 규정은 아래와 같다.

나라명	한 국	일 본	미 국	기타 국가
대표적관 련 규 정 및 기 준	․전 기 설 비 기 술 기 준 ․내 선 규 정 ․산 업 안 전 보 건 법 ․한 국 산 업 규 격 ․정 보 통 신 관 계 법 규 ․한 국 전 력 공 사 배전 및 변전 설 계 기 준	․전 기 설 비 기 술 기 준 ․발, 변 전 규 정 ․내 선 요 령 ․배 전 규 정 ․일 본 공 업 규 격 ․노 동 안 전 위 생 규 칙	․National Electcial Code(ANSI/NFPA 70-96, NFPA780) ․National Electrial Safety Code(ANSI /IEEEC2-93) ․IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding (IEEE80-96) ․IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power Systems (IEEE142-91) ․IEEE Recommended Practice for Deter -mining the Electric Power Station Ground Potential Rise and Induced Voltage From a Power Fault (IEEE367-96)	․캐나다 Canadian Electcial Code Part I Safety Standard for Electcial Installations (CSA C22.1-94) ․프랑스NFC17-102, RCC-E(Design and Construction Rules for Electcial Equipment of Nuclear Islands) ․국제 전기 위원회 International Electrotechnical Commission (IEC TC 99 Power Installations Exceeding 1kV A.C Part I Common Rules)

10) 노이즈( NOISE )

노이즈는 장비나 기기에 오작동을 유발할 뿐만 아니라 장비자체에 손상을 준다.

노이즈의 발생원인과 문제점을 일찍 파악하여 노이즈로 인한 간섭의 영향을 최소화 할 필요성이 있다.

노이즈 발생으로 인한 장비나 기기 내에서 일어날 수 있는 문제점은 아래와    같다.

1. 노이즈의 원인과 문제점

노이즈 기기	노이즈 원인	문 제 점	노이즈 종류	노이즈 전파 경로
통신 장비	․유도전류 및 외부서지유입 ․타설비의 신호 에 의한 간섭 ․장비내부의 전하축척	․서지로 인한 장비 및 Board의 파손 ․전자 부품, 통신 설비기기의 손상 ․통화 품질의 악화 ․접지 전위 변동 으로 인한 오작동	고주파 잡음 디지털 잡음 정전기 잡음	대기 공간 입 출 력 신호 전원선 신호 접지선 및 장 비 대지 접지선
전 압 및 전력 설비	․전력선을 통한 서지 유입 ․유도전류의 유입	․설비의 내부 손상 ․장비의 오작동 원인	서지 잡음
제어 설비	․입출력 신호선 의 서지유입 ․타 설비의 신호에 의한 간섭 ․장비 내부의 전하 축척	․서지로 인한 장비 및 Board의 파손 ․전자 부품, 통신 설비기기의 손상 ․접지 전위 변동 으로 인한 오작동	고주파 잡음 디지털 잡음 정전기 잡음
확인 사항	노이즈의 발생원인과 문제점은 매우 다양하며, 노이즈 제거 및 보호의 가장 확실한 대책은 안정적이고 고 신뢰성의 접지 시스템을 시공

2. 노이즈의 유입 경로에 따른 특성

노이즈 원인	노이즈 특성	문 제 점	노이즈 종류	노이즈 전파 경로
서지 노이즈	․강한 서지 전류 동반 ․순간 접지 전위의 상승 ․독립 접지간의 전위차 발생	․서지로 인한 장비 및 Board의 파손 ․전자 부품, 통신 설비기기의 손상 ․인명의 손실 초래	뇌 서지 유도 서지	대기 공간 입 출 력 신호 전원선 신호 접지선 및 장 비 대지 접지선
설비 노이즈	․장비 내부의 전하 축척으로 발생 ․신호간섭유도	․IC나 부품의 파손 ․장비의 오작동 발생 ․장비간의 전위차 발생	신호 잡음 정전기 잡음
건물 노이즈	․건물자체 접지 불량으로 발생 ․건물 내, 외부 에서 서지유입 ․노이즈의 전하 축척	․장비 내부의 보드 및 부품 파손 ․전자계가 건물 내의 전자 기기, 통신기기에 영향 을 미침 ․인명의 손실 초래	서지 잡음 뇌전류 잡음
주의 사항	노이즈의 전파경로는 대기 공간, 입출력 신호 전원선, 신호 접지선 및 장 비, 대지 접지선(Grounding System), 외함 접지선 (Frame Grounding) 그리고 건물 등 다양하게 분포.

3. 노이즈 방지를 위한 효율적인 접지방안

- 토지조건, 운용시스템의 사양, 시공환경을 고려한 접지 시스템 구축

- 대지저항률 측정에 의한 접지 설계 시스템

- 장기수명의 지속적 안정성 및 경제성을 지닌 접지 시스템 구축

- 계절, 온도, 기후 등에 영향을 받지 않는 접지 시스템 구축

- 경년 변화에 안정된 접지 시스템 구축

- 고 용량의 뇌 전류를 안전하고 빠른 방전의 접지 시스템 구축

- 서지 전압에 대한 장비 보호의 접지 시스템 구축

- 외부 유입의 빠른 노이즈 제거를 고려한 접지 시스템 구축

- 접지전위는 기준전위를 유지해야 함으로 신뢰성 있는 접지 시스템 구축

- 안정된 접지 시스템 구축으로 노이즈의 빠른 제거 및 EMC대책의 확보

- 지하 매설물(통신, 가스, 오수, 수도관 등)에 대한 고려

- 시공에 따른 지질 구조의 확인과 접지 시공 가능 면적에 따른 현장 확인

- 접지 시스템간의 충분한 이격 거리의 확보

- 초기 시공경비의 확인과 재 시공 시 야기되는 문제점 검토

11) 접지시스템 접속 및 접합

접지의 접속은 구조물들과 대지 영 전위면 사이의 전기적 연속성을 확보 하기  위한 것이다. 보통 접속은 접지전극, 접지 케이블, 판넬, 전선관, 케이블 트레이,  케비넷 및 기타 전위점 간의 위치에서 시행된다.

여러 구조물과의 접속을 통해  RF 노이즈 전류나 고전압 서지와 같은 원하지  않는 신호를 효율적으로 제거할 수 있으며 특정 시스템 상의 전기적인 전위가 발생하는 것을 예방할 수 있다.

그러므로 양호한 전기적 혹은 기계적인 접속을 통해 EMI를 감소 시킬 수 있으며

EMC 특성을 높일 수 있게 된다.

현재의 접속 방법에는 금속간의 납땜, 황동 용접(Brezing), 금속용접, 볼트접속, 발열용접(Exothermic Welding , THERMO Welding), 압착 슬리브 접합(C형 슬리브),

등이 있다.

일반적으로 지중에 접속되는 경우와 접속과 도선의 접속에는 발열용접이 널리  사용되며 장비간의 연결에는 압착 슬리브나 볼트 접속이 가장 많이 쓰인다.

1. 발열 용접 (Exothermic Welding , THERMO Welding)

발열 용접 (Exothermic Welding , thermo Welding)방식은 외부로부터 어떠한 힘이나 압력을 가하지 않은 상태에서 금속간의 열을 이용하여 접속하는 방식으로 구리와 구리, 철과, 구리 등을 열로 용융시켜 분자적으로 연결하는 방식이다.

발열 용접 (Exothermic Welding , thermo Welding)의 특징은 흑연으로 제작된 주물(MOLD)에 금속 알갱이(METAL)을 넣고 점화제(Starting Metal)로 점화시켜 결합하게 된다. 이때 금속 알갱이(METAL)는 점화제(Starting Metal)에 의해 약 1400℃이상으로 가열되고, 용융작용에 의해 용해되어 액체상태의 구리를 생성  하게 된다. 발열열로 용융된 구리용액이 주물(MOLD)의 틀(Cavity)내로 흘러 들어가 빈 공간 없이 완전히 채워져 결합하게 된다.

이러한 전 과정은 수초 내에 완전히 끝나게 되며 같은 금속간의 순수한 분자적   결합으로 매우 우수한 특성을 갖게 된다. 단 금속 알갱이(METAL)에는 구리가 주성분이 되어져야 하며 알루미늄 성분이 다량 포함 된 제품의 경우 용접내부에 기포가 많이 생기며 외견상 황금색이 아닌 붉은 색을 띄게 된다.

발열 용접을 통해 열적으로 접합된 부위는 기계적으로나 전기적으로 볼트식, 압착 슬리브 방식으로 연결된 어떤 것보다 우수한 특성을 갖게 된다.

이는 연결된 부위가 분자적 결합을 한 것이므로 접합된 부위는 풀리거나 설치 후 시간경과에 따른 저항값의 증가를 초래하지 않는다.

따라서 모든 접지시스템은 발열용접(Exothermic Welding , thermo Welding)으로 연결하는 것이 좋으며 제한된 부분만이 아닌 접지시스템에 연결되는 모든 연결 부위 (일자형, Tee형, Cross형, Beam 부착형 등)에전부 연결하는 것이 좋다.

Cover

발열 용접용 주물(MOLD)는

주물(MOLD)

(그림 1-1)과 같다.

(그림 1-1)과 같이 탄소로 된 주물                                               (MOLD)에 접지 동봉 혹은 연결                                                금속과 동선을 넣고 Welding재료                                               를 이용하여 발열 용접을 한다.

METAL

Starting Matal

DISK

주물(MOLD)의 형태는 나동선 및                                               연결 금속의 크기와 형태에 따라                                                매우 다양한 종류가 있으며 사용                                                조건에 맞는 주물(MOLD)을 선택                                               하여 사용할 수 있다.

Cable

Weld Cavity

접지동봉

(그림  1-1)

2. 압착 슬리브 접합

압착 슬리브 접속은 C-형 슬리브나 압착 단자를 이용하여 유압식 압축기로 동선이나 금속을 연결하는 방법이다.

압착 슬리브와 연결 도체와의 접속은 기계적으로 완전히 일체가 되도록 접속   한다. 이러한 압착 슬리브는 매설 시 사용되는 접지선에는 부식과 접지체의 손상에 문제가 있어 신뢰하기 어려우므로 지상 노출 위치의 금속에 주로 사용된다.

단 강전을 취급하는 전기 분야에서는 지락사고 발생 시 접지선을 통해 많은 양의 전류가 방전되고, 또한 많은 노이즈 전류가 항시 흐르게 되므로 이 때문에 접지선이 단선되는 것을 방지하기 위해 슬리브 접속시 압축강도를 크게해야 한다. 단 약전기기 분야는 표준 압축 강도를 만족하면 된다.

압착 슬리브의 접속은 작업이 비교적 쉽고 휴대용 압축기를 이용할 수 있으므로 현장에서 널리 이용하는 접속방법중의 하나이다.

단 작업 시 부식방지를 위해 압착면을 최대한 깨끗이 닦은 후 접속하여야 한다.

12) 건축물 구조체 접지

철골이나 철근 콘크리트 혹은 철골과 철근 콘크리트 구조를 지닌 건축구조물의 지하 하부층을 일종의 접지전극으로 활용하는 방안을 미국의 ꡒH. G. Uferꡓ氏가 제창하였다. 이러한 건축물의 철골 구조체를 접지전극으로 이용하는 방식을 ꡒUfer 접지 전극ꡓ혹은 ꡒUfer ELECTRODEꡓ라 한다.

1. 건축물 구조체 접지의 특성

철골 건물 구조체가 땅속에서 대지와 접하고 있는 부분(지하 구조물)을 접지전극으로 활용하여 접지를 하는 것이 철골 건축의 구조체 접지이다.

즉 구조체의 일부인 철골이나 철근 재료가 높은 도전성을 가지고 있고 콘크리트 자체가 완전한 절연물이 아니므로 철골 구조체 자체를 하나의 접지전극으로 생각하여 접지전극의 역할을 하는 것이다.

그러나 철골 구조체를 순수한 접지로 사용하는데는 몇가지 문제점이 있다.

먼저 접지 도선에는 많은 노이즈 전류와 서지 전류가 유입된다. 따라서 전류가 모여 방전되는 철골 구조물 하부에 전식의 발생이 심화되며, 또한 서지 전류로 철골구조를 감싸고 있는 콘크리트 균열이 발생할 수 있으므로 건축물의 안전 드에 문제가 될 수도 있다. 건축물 철골 구조를 접지로 이용하는 방법에 있어서는 성능의 신뢰성과 안전 문제가 완전히 규명되지 않은 상태이다.

하지만 위와 같은 문제점은 소수 발생하지만 경제성과 낮은 접지저항을 요구하는  현장에서는 광범위하게 사용되어지고 있다.

2. 구조 및 시공 방법

철골 구조로 지어진 건축물의 모든 철골들은 리벳이나 볼트로 연결되어 있어 건물 전체가 하나의 전기적 도체가 된다. 이러한 철골 건축물의 지하에 묻인 부분은 대지와 접촉하고 있으므로  이 대지와 접촉하고 있는 철골 구조부분을 접지 전극으로 활용할 수 있다. 지하부분의 접지전극으로 사용하는 위치에서 접지선을 인출하여 접지로 사용하게 된다. 철골과의 접지 연결 시 볼트 연결은 신뢰성이 떨어지므로 구조물과 구조물간에 반드시 연동선 이용, thermo Welding방식으로   연결하는 것이 좋다.

구조체 접지의 경우 토목공사 시 사용되는 철골파일도 같이 연결하는 것이 좋으며 별도의 케미칼 로드를 사용하는 것은 경제적인 면을 고려해 볼 때 바람직   하지 못하다.

대지면

대지면

대지면

대지면

철골, 철근

3. 구조체 접지 저항의 계산

그림 1-2 건축물 구조체의 접지구조

건축물의 기초접지

건축 구조체용 접지전극은 건물 전체 중에서 땅속에 묻히는 구조물 부문만이 접지 전극으로 계산되므로 건축 구조체용 접지 저항 계산은 지중 하부의 접지 전극을 반구의 접지 전극으로 치환하여 계산할 수 있다.

아래 그림 1-2 는 건축 구조물이 갖는 접지전극을 반구상 유효반경으로 치환할 때의 등가 반지름을 나타내는 것이며 그림 1-3은 구조물 지하부분의 총 표면의 크기를 나타낸다.

r

ρ

대지

건축물의

총표면적

A(㎡)

기초말뚝

ρ

c

a, b

[eqn: r``= S over root 2pi]

S = 2ac+2bc+ab

(그림 1-3) 총 표면적 산정도

(그림 1-2) 구조물의 등가 반지름

건축물의 지하부분 총 표면적 A(㎡)라 할 때 구조체 지하부분의 등가반지름 r에 의한 반구의 표면적은 [eqn: 2`pi``r^2]이다. 이때 [eqn: A`=`2`pi``r^2], [eqn: r``=``root{A over 2pi}] 이다.

등가 반구 상 접지 전극의 접지 저항 R은 아래와 같다.

[eqn: `R``=``ρ over {2`pi`r}`=`ρ over{root {2`pi`A}}``≒``{0.4․ρ}over rootA]

단  ρ = 대지저항률,   A = 지하부분의 총 표면적,   r = 등가반지름

건축 구조물 대용접지전극의 접지저항 변화를 살펴보면 (그림 1-4)와 같다.

ρ

r

접

지

저

항

(Ω)

R = ρ/2пr

r                  3r                   5r               7r

반 지 름

(그림 1-4)  건축구조물 등가전극의 접지저항의 변화

4. 건축물 구조체 접지의 국내외 규정

국내에서는 전기설비 기술기준 제21조 제3항에서 ꡒ대지와의 사이에 전기 저항값이 2Ω 이하로 유지하고 있는 건물의 철골 및 기타 금속체는 이것이 비 접지식 고압 선로에 시설하는 기계기구의 철대 또는 금속제 외함에 실시하는 제1종 접지공사 및 비 접지식 고압 전로와 저압 전로를 결합하는 변압기의 저압 전로에 실시하는 제2종 접지공사의 접지극으로 사용할 수 있다.ꡓ라고 정하고 있으며 일본의 경우 일본 공업규격ꡒ건축물 등의 피뢰설비ꡓ에서 ꡐ철골조, 철근 콘크리트조, 철골․철근 콘크리트조의 피보호물에 대한 피뢰설비에는 피 보호물 기초의 접지저항이 5Ω이하라면 접지극을 생략 하더라도 관계없다.ꡑ라고 정하고 있다.

또한 미국 전기 공사 규정 (NEC)에서는 콘크리트로 에워싼 접지 전극(CONCRETE ENCASED ELECTRODE ; 250-82(b),250-83(a))의 사용을 인정하고 있다.