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육본 낙뢰방호시스템 구축


1. "5.2.5 자연적 구성부재 (KS C IEC 62305-3)" 내용

구조물의 다음 부분은 5.1.3절에 따라 피뢰시스템의 일부이며, 자연적 구성부재의 수뢰도체로 간주할 수 있다.

  1. 다음의 조건을 만족시키는 보호대상 구조물을 덮는 금속판
    • 납땜, 용접, 주름이음, 봉합이음, 나사 조임 등으로 각 부분 사이의 전기적 연속성이 견고할 것
    • 금속판의 천공을 방지하거나 판의 하부에 있는 높은 가연성 물질의 발화를 고려할 필요가 없는 경우 금속판 두께는 표 3의 값 이상일 것
    • 천공에 대한 예방조치나 고온점의 문제를 고려할 필요가 있는 경우 금속판의 두께는 표 3의 값 이상일 것
    • 절연재로 피복하지 말 것
  2. 보호대상 구조물에서 제외할 수 있는 비금속성 지붕마감재 하부의 지붕을 구성하는 금속제 부품(트러스, 상호 접속된 철근 등)
  3. 단면적이 표준수뢰도체의 규격 이상인 장식재, 난간, 배관, 파라페트의 뚜껑 등 금속 부분
  4. 지붕에 있는 표 6에 주어진 두께와 단면적의 재료로 제작된 금속제 배관과 용기
  5. 뇌격점의 내표면 온도상승이 위험의 원인이 되지 않고, 표 3의 값 이상의 두께의 재료로 제작된 높은 가연성 또는 폭발성 혼합물을 수송하는 금속배관과 용기

만약 두께의 요건을 충족시키지 못할 경우 배관과 용기는 보호대상 구조물에 내장되어야 한다. 플렌지접속용 가스켓이 비금속제이거나 양측 플렌지가 전기적으로 접속되지 않은 높은 가연성 또는 폭발성 혼합물을 수송하는 배관은 자연적 구성부재 수뢰도체로 사용하면 안 된다.

해 설

고층 건축물의 상층부 외벽을 메시법으로 수뢰부시스템을 설치하는 경우 금속제 창틀이 외벽면보다 내측에 설치된 경우 창틀 외주의 벽에 낙뢰가 입사할 수 있기 때문에 아래의 그림에 나타낸 바와 같이 외벽면보다 내측에 설치된 금속제 창틀은 자연적 구성부재 수뢰부로 사용할 수 없다. 그러나 외벽과 동일한 면 또는 외벽에서 돌출되어 시설된 금속제 창틀은 수뢰부로 사용해도 된다.

비고 보호페인트, 약 1 mm 아스팔트 또는 0.5 mm PVC의 피막은 절연재료로 간주하지 않으며, 상세한 사항은 부속서 E에 기술되어 있다.


2. 피뢰침 대용으로 자연구성 부재를 이용한 현장

* 자연구성부재가 사용되는 타 현장 : 신월동 SK-view, 임광토건 상하리 아파트, 일신건영 당진 청운리 아파트 등


3. 미국/캐나다와 한국 비교


4. 수뢰부(피뢰침)의 대체, 등전위와 공통접지 규정

  1. 건축전기설비설계기준 / 제11장 (발췌)
    • 11.4.2 외부뢰(외뢰) 보호시스템
    • (생략)

      가. 수뢰부

      (4) 수뢰부로 간주할 수 있는 건축부재

      (가) 피보호 범위를 덮는 금속판으로 전기적 연속성과 내구성이 있고 절연재료로 피복되지 않아야하고 보호범위 내에는 비금속재료가 없어야하며 금속판은 다음 표를 참조하여 최소두께를 가져야 한다.(단, 금속판 하부의 가연물발화 등을 고려치 않는 경우는 두께 0.5[mm]이상으로 가능하다)

      (나) 금속제 지붕구조재료(트러스, 철근 등)
      (다) 홈통, 장식재, 레일 등의 금속제 부분으로 단면적이 가.에서 정한 값 이상인 경우.
      (라) 두께 2.5[mm]이상 금속 제관 등으로 구멍공이 생겨도 괜찮은 경우.
      (마) 두께가 가.에서 정한 값 이상 재료로 만든 관 등으로 뇌격점 내표면 온도상승이 위험의 원인이 되지 않을 경우.

    • 11.5.2 보호도체 및 보호접지
    • (생략)

      나. 보호접지 설비

      (1) 계통접지와 기기접지의 조합에 따라 다음방식으로 구분하여 설계한다.

      (※ 2000년 4월 현재 국내 접지방식은 IEC에서 정한 어느 국제표준규격에도 포함되어 있지 않음.)

      (가) TN계통방식은 전력공급측을 계통접지하고, 기기의 노출 도전성 부분을 보호도체를 통해 전원의 접지 점으로 연결시킨 것이며, 과전류 차단기로 지락을 보호해야 한다.

  2. 국내ㆍ외 접지기술 규격(논문 발췌)
  3. 국제기술규격으로 IEC와 ETSI(European Telecommunications Standards Institute), ITU 등 이 있고, 선진 외국의 기술규격으로는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), CSA(Canadian Standard Association), NEMA(National Electrical Manufactures and Associations), BS(British Standard Institution)규정이 있다. IEC와 ITU, IEEE의 접지기술규정은 모두 전위를 경감시키는데 유리한 공통 접지시스템을 규격 및 권고하고 있다. IEC60364-5-54 electrical installations of building에 따른 접지 시스템을 그림 2-5에 나타내었다. 피뢰침은 인하 도선에 의해 접지되었으며 이 접지시스템은 건물의 철골 구조체 및 전원라인의 PE선과 공통으로 본 딩 하도록 요구하고 있다. 또 그림 2-2와 같이 NEC에서는 중성선과 접지를 등전위 본딩하여 기준전 위 중성선과 접지간의 전위차 발생을 최소화하도록 권장하고 있다.

  4. 미국 육군성/육군 TM 5-689 (C4ISR 시설에 있어서 IT 장비용 전력의 설치와 검사)
  5. 육군 TM 5-689 부서, 지휘, 통제, 통신, 전산, 정보, 감시 및 정찰(C4ISR: Command, Control, Communication, Computer, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance)에서 IT(Information Technology) 장비를 위한 전력 적용의 설치와 검사 관할기관, 2006년 4월 28일.” (생략)

    8-13. 전기 체계 시설의 사전 검사
    (생략)
    가. 중선과 접지 버스들이 절연되고 격리되어 있는지 확인한다. 중성과 접지 사이의 전압이 RMS로 0.2볼트(오실로스코프로 피크 투 피크를 측정하여 1~2볼트) 이내인지를 확인한다.

  6. 공통접지방식에 대한 기술규격(규정)-(생략)
  7. 특히 미국의 NEMA(National Electrical Manufacturers Association)보고서에 따르면 TN 방식과 TT 방식은 서로 공유할 수 없는 방식으로 발표하고 있다.

    Fig 10은 NEC 250-23과 NEC 250-26은 TN-C(G를 N 상으로 공동사용 함) 와 TN-S(G를 N과 별도로 분리하여 사용 함) 방식을 혼용한 TN-C-S 접지방식을 나타냄. UPS 출력측은 TN-S, UPS이전은 TN-C 방식을 나타냄.

    Fig 11은 NEC 250-23과 NEC 250-26은 TN-C(G를 N 상으로 공동사용 함) 와 TN-S(G를 N과 별도로 분리하여 사용 함) 방식을 혼용한 TN-C-S 접지방식을 나타냄. UPS 출력까지는 TN-C, 전력배전반은 TN-S 방식을 나타냄.

    Fig 12는 NEC 250-23과 NEC 250-26은 TN-C와 TN-S방식을 혼용한 TN-C-S 접지방식을 나타냄. UPS 출력까지는 TN-C, 전력배전반은 TN-S 방식을 나타냄. UPS의 N 상과 접지 G, 그리고 배전반의 N 상과 접지 G를 Common 하여 접지시스템을 구축하였다.


5. 본 론

  1. KSC-IEC 접지 주요 내용
    1. 접지계통의 종류
    2. IEC에서 사용된 코드가 갖는 의미는 다음과 같다.
      제1 문자는 전력계통과 대지의 관계
      T : 한 점을 대지에 직접 접속한다.
      I : 모든 충전부를 대지(접지)로부터 절연시키거나 임피던스를 삽입하여 한 점을 직접 접속한다. 제2문자는 설비의 노출 유도성 부분과 대지와의 관계
      T : 전력계통의 접지와는 관계가 없으며 노출 도전성 부분을 대지로 직접 접속한다.
      N : 노출 도전성 부분을 전력계통의 접지점(교류계통에서는 통상적으로 중성점 또는 중성점이 없을 경우는 한상)에 직접 접속한다. 그 다음 문자(문자가 있을 경우)중성선 및 보호도체와의 조치
      S : 보호도체의 기능을 종성선 또는 접지측 도체(또는 교류계통에서는 접지측 상)와 다른 도체에서 실시한다.
      C : 중성선 및 보호도체의 기능을 한 개의 도체로 겸용한다(PEN 도체)

    3. TN 계통
    4. TN 전력계통은 한 점을 직접 접지하고 설비의 노출 도전성 부분을 보호도체를 이용하여 그 점으로 접속시킨다. TN 계통은 중성선 및 보호도체의 조치에 따라 다음 3가지 종류로 나눌 수 있다.
      TN-S : 계통 전체에 대해 보호도체를 분리시킨다.
      TN-C-S : 계통의 일부분에서 중성선과 보호도체의 기능을 동일 도체로 겸용한다.
      TN-C : 계통 전체에 대해 중성선과 보호도체의 기능을 동일 도체로 겸용한다.

    개정된 피뢰침 관련 규정(규격)과 기술적 배경


    1. 방송통신위원회 고시 제 2010-48호/무선설비규칙 제19조


    2. 개정된 피뢰침 관련 규격(규정)

    1. KS C 61643(구 61024)에서도 건축물 외부의 통신시스템은 피뢰침 설치에서 제외 함.
    2. 독립접지방식과 피뢰침의 보호각도와 규정된 접지저항값이 피뢰설비의 전부였던, 과거의 한 국산업규격 KS C 9609는 전력기기기술심의회와 건축용 전기설비 및 피뢰설비(IEC/TC64, TC81)전문위원회에 의해 2004년 12월 9일 폐지되었고, 그 기술적 근거는, 전자통신설비의 경우 대부분의 낙뢰피해가 접지를 통하여 땅으로 흘러들어간 낙뢰전류(Impulse 전류)가 역 류하거나, 전선이나 금속도체와 대지 등을 통하여 유입되는 유도뢰의 영향으로 피해를 보기 때문이다.

      개정된 한국산업규격인 KS C IEC는 1995년 WTO 가입 및 협약에 의해 2005년 국제규격 인 IEC규격으로 개정되었다. KS C IEC 규정 중에 피뢰 및 접지와 관련된 규정은 62305 (피뢰설비), 60364(건축전기설비), 61643(서지보호기)있고, 이 규정 중에 피뢰설비에 관한 규정인 KS C IEC 62305는 물론 60364와 61643에서도, 접지와 피뢰시스템의 기본 이론 은 등전위 이론에 기초한 공통접지방식을 채택(권고)하고 있다.

      피뢰침의 설치에 대해 규정하고 있는 KS C IEC 61024는 2007년 11월 30일 폐지되고 KS C IEC 62305가 제정되었다. 폐지된 KS C IEC 61024에서도 건축물 외부의 통신시스템은 피뢰침 설치의 적용범위에서 제외되어 있었다.

    3. 건축물의 피뢰설비기준 등에 관한 규칙
    4. 2010년 11월 현재 적용되고 ‘건축물의설비기준등에관한규칙’(일부개정 2009.12.31 국토해 양부령 제205호)의 제20조는 2006년 2월 13일 건설교통부령 제497조에 따라 피뢰침의 보 호각, 피뢰침의 성능 및 규격, 피뢰도체 및 피뢰도선의 규격, 접지관련사항을 삭제했다.

      현행 건축물의설비기준등에관한규칙 제20조 1항과 8항은 한국산업규격에 따른 피뢰설비의 설치를 정하고 있 다. 4항과 5항을 보면 철골구조물이나 철근구조체의 경우 전기적 연속성이 보장된 경우 수뢰부나 피뢰설비의 인하도선의 역할을 할 수 있음을 알 수 있다.

      특기사항: 한국산업규격 (KS C IEC 62305)에 따르면 ‘피뢰설비’란 곧 피뢰침을 의미하는 것이 아니다. 구조물에 입사하는 낙뢰로 인한 물리적 손상을 줄이기 위한 수단, 즉 직격뢰 로부터 건물의 파손 및 인명을 보호하기 위한 수뢰부시스템으로 피뢰침, 메시도체, 가공지 선 등의 금속물체를 선택적으로 이용할 수 있다. 여기에서 주목해야할 점은 이러한 수뢰부 시스템이 구조물 내부의 전기전자시스템을 보호하기 위한 수단이 아니란 점이다.

    5. 산업안전기준에 관한 규칙
    6. 산업안전기준에관한규칙 제357조는 피뢰침의 보호각, 접지저항, 피뢰도선 등에 대하여 엄격 하게 규정되어 있었다. 개정 후, 화약류 또는 위험물 저장시설에 대해서만 피뢰침을 설치하 게 규정하고, 피뢰침을 설치할 때에는 산업표준화법에 따른 한국산업표준에 따르도록 하고 있다.

      산업표준화법에 따른 한국산업표준은 곧 KS를 말한다. 한국산업규격 KS C IEC에 따르면 구조물에 입사하는 낙뢰로 인한 물리적 손상을 줄이기 위한 수단, 즉 직격뢰로부터 건물의 파손 및 인명을 보호하기 위한 수뢰부시스템으로 피뢰침, 메시도체, 가공지선 등의 금속물 체를 선택적으로 이용할 수 있게 되어 있다. 엄밀하게 말하면 피뢰침의 보호각, 접지저항관 련 사항은 삭제되었으며 구조물이 금속물체인 경우 그 자체로서 피뢰침의 역할을 한다는 것 을 알 수 있다.

    7. 전기설비기술기준에 관한 규칙
    8. 독립접지의 기본인 종별 접지공사에 대한 규정짓는 전기설비기술기준에 관한 규칙은 통상산 업부령 제29호에 의해 1996년 1월 22일 일괄 폐지되었다.

    전력공급계통에 따른 접지방식 비교/한국의 접지방식오류

    생산물배상책임보험과 낙뢰방호 책임보증서

    미국특허 등록 증

    ICLP(International Conference on Lightning Protection) 경고 메시지

    ICLP 소개: 조명전기설비학회지에서 ICLP를 소개한 자료의 글 인용 함. ICLP(International Conference on Lightning Protection)는 40여년의 전통을 가진 주로 유럽에 서 2년마다 개최되어 왔으며, 뇌 보호분야의 학문과 기술의 발달에 크게 기여한 명실상부한 국제 학술회의이다. 특히 IEC/TC81 위원들을 주축으로 학술회의가 이루어져 왔으며, 뇌보호시스템에 관한 IEC KSC 61024 규격의 작성에 학술적으로 기초자료를 제공하는 큰 역할을 하였다. 생략.

    아래는 ICLP에서 기능성 피뢰침에 대한 업체의 허위 과대광고와 판매에 대한 경고메시지입니다.

    ICLP Scientific Committee의 경고 메시지가 여러 형태의 ESE피뢰시스템의 판매와 판매 촉진을 중단시키지 못했다. 그래서 아직도 비재래식(일반 돌침형 피뢰침이 아닌 ESE, DAS, IPG, CTS 등) 피뢰침의 문제가 계속되고 있다.

    낙뢰를 유도하는 것을 철저히 높인다고 주장하는 광역 피뢰침(ESE) 시스템과 이온 프라즈마 발 생기(IPG)뿐만 아니라 구조물 보호를 위해 낙뢰를 방지한다고 주장하는 전하 이송 시스템(CTS) 및 분산 어레이 시스템(DAS)도 아직 생산되며 장착되고 있다.

    이러한 피뢰침들은 국제전기표준회의(IEC)의 낙뢰 보호 표준의 요구 조건에 부적합 하고, 국제 전기표준회의(IEC)의 주장에 의하면 이런 ESE, DAS, CTS, IPG 피뢰침들은 효율적이 아니라서 사 용상에 위험이 있기 때문에 그러한 피뢰침 시스템들은 폐기되어야 한다.

    * 이온방사 광역피뢰침(ESE)-조기이온방사를 하여 낙뢰를 유도한다는 일명 “광역형 피뢰침”
    * 분산형 피뢰침(DAS)-이온중화로 낙뢰 자체를 몰아낸다고 홍보 하는 일명“정전분산형 피뢰침”


    이런 상황에서, 2004년 낙뢰보호 국제회의(ICLP)동안에 As. E. Pedersen 박사가 초청 발표한 논 설은 가장 중요한 것이기에 여기에 소개한다.

    [기술적인 관점]

    지난 수 년 동안 낙뢰 보호의 효율을 향상시키기 위해 대단한 노력이 헌신되었고 많은 가능성이 제안되었다. 많은 해 동안 방사능 피뢰침이 사용되었지만 보통의 피뢰침에 비해 장점을 보여주 지 못했으며 대개의 국가에서도 이 목적으로 방사능 물질을 사용하는 것을 이제 포기를 하였다.

    레이저 발사로 낙뢰를 유도하는 피뢰시스템은 전기적으로 추진되는 정교하고 민감한 구성을 포 함하기 때문에 아주 특별한 상황의 낙뢰 보호 이외에는 실질적인 사용이 곤란하다. 추가하여, 아직 이 방법은 수반하는 섬광을 보장하는 확신을 얻는데 어려움을 보여 왔다.

    광역 피뢰침(ESE) 시스템은 초기 낙뢰의 섬광을 자극하고 유도해서 통상의 피뢰침의 경우 보다 더 넓은 지역을 보도하도록 특수한 피뢰침에 초기 방전의 방사(스트리머)를 이용하려고 시도하 였다. 초기 스트리머 방사라는 이름이 보통 피뢰침에 내리는 것보다 미리 ESE 피뢰침에 내리는 스트리머를 뜻한다는 것과 그 것이 강점의 척도라는 것은 나타낸다고 하더라도, 이 강점은 실지 로 두 가지 형태의 피뢰침에 내리는 모든 형태의 방전의 최초 출현 단계 시간의 차이에 의해 결 정되며 이 해석은 끝이 최소의 굴곡 반경(뾰쪽함)을 갖는 피뢰침(일반형 돌침)이 유리하다.

    이런 ESE 피뢰침의 가설은 논리적인 것처럼 보여도 현장에서의 실제 경험은 섬광을 유도하는 것 은 극히 복합적이고, 가설에서 예상하는 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여 주었다. 이 복잡 성의 징후는 로켓-유도 낙뢰의 경험에서 명백하다. 적당한 단계에 낙뢰를 유도하고자 하는 대단 한 노력에도 불구하고 로켓에서 끌리는 전선에 의한 전계 안에 발생한 극단적인 영향에도 관계 없이 섬광이 나타나는 것으로 자주 실패를 하는 결과로 아주 긴 스트리머 및 리더가 생성된다.

    긴 스트리머가 생성되는 또 다른 경험은 극단적으로 긴 스트리머를 경험하는 초고압(EHV) 및 극 초고압(UHV) 스위칭 충격시험에서도 발견되며, 이 시험에서는 푸른 하늘에 자주 그 종단이 생기 거나 부수되는 방전을 발생시키지 않고 시험 대상으로부터 먼 지상에 종단이 가끔 생긴다. 그러 므로, 초기 스트리머의 개념은 통상의 피뢰침 대비 ESE 피뢰침의 강점을 결정하는 변수로서 충 분하지 않고 부적합하다. 더욱이, 몇 연구(예를 들면 ‘Z. A. Hartono 및 Charles B. More 외’ 에 의한)는 몇 번의 잘못된 방해와 그리고 낙뢰의 종단이 ESE 피뢰침 근처에 생긴 것을 보여주 었고 통상의 프랭클린 피뢰침과 ESE 피뢰침을 평행하게 자연 낙뢰에 노출시켜서 비교한 시험은 ESE 업체에서 주장한 특성 때문에 예상했던 것과는 다르게 ESE 피뢰침이 일반피뢰침보다 유리하 지 않은 것으로 나타났다.

    [비재래식 피뢰침(ESE, DAS, CTS, IPG)이 주장한 특성에 대한 신뢰성]

    Gaetano Doizetti의 “사랑의 만능약”(L'Elisir d'amore)이라는 오페라에서, 돌팔이 의사 Dulcamara는 사랑 문제를 포함한 모든 종류의 고통에 대해 높은 가격을 받고 약을 판다. 간단히 예기하면, 이 약은 특별한 방법으로, 주로 사람들이 그 것을 믿기 때문에, 효과가 나타나는 것 같다.

    실제 생활에서는 그와 같은 종류의 일을 막기 위해 불성실하거나 사기성의 광고에 반해 제조업 자나 판매자는 광고하는 특성을 증명할 수 있어야 한다는 조건으로 법이 제정되었다.

    그러므로 논쟁은 “이것이 효과가 있다고 나는 확신 한다”나 “나는 이것이 효과가 있다고 믿 는다”는 충분하지 않다는 것이다. 대개의 국가가 제품 책임 및 제품 신뢰성에 관한 법률을 제 정하였으나, 그 법은 항상 지켜지지는 않는다.

    알려진 화장품 크림의 광고는 피부가 10 년 젊어진다고 약속한다. 이것이 사실이라면, 10 살 이 하의 아동은 사용을 못하도록 경고가 주어져야 한다. 이 광고는 위험하지 않기 때문에 이 광고 가 법을 어기고 있어도 아무도 반대하지 않는 것 같다. 이와 반대로, 안전 문제가 개입되어 있 으면 제품을 수락하는데 강력한 요구가 존재 한다.

    예를 들면, 판매되기 전에 엄격한 요구 조건이 충족되어야 하고, 수도 없는 많은 시험이 수행되 어야 하는 신약 수락의 경우가 그렇다. 또 다른 예로서, 피대와 멜빵의 실제 인장 강도에 대한 지식은 그런 피대나 멜빵이 충분히 높은 안전 허용 오차를 가지고 어떤 부하에 사용될 수 있는 지 평가하기 위해서 필요하다. 나는 모든 사람이 실제 인장 강도 시험을 하는 것은 필요 불가결 한 것이라는 것과 다른 변수, 예를 들면 탄성 계수를 측정하는 방법으로 인장 강도를 간접적으 로 평가하는 것은 충분하지 않다는 것에 동의할 것이라고 생각한다.

    따라서 안전이 문제가 되거나 안전이 개입되어 있는 부품이나, 장치나 시스템에 대한 관련 표준은 중요하며, 더욱이 그 품목들이 사용되는 환경과 관련된 시험 사양이 포함 되어 있는 표준이 그러하다. 결과적으로, 표준, 규범 및 시행 규칙은 적어도 아래 한 가지 요구 조건에 부합되어야 한다. - 인정되고 확인된 물리학적 이론과 원형에 근거. - 인정되고 확인된 경험적 원형과 경험에 근거. - 인정된 전통과 관례 및 충분한 햇수 동안 현장에서 수집된 실험에 근거.

    질문 1 : 안전을 제공하는 시스템으로서의 비재래식 낙뢰보호 시스템(ESE, DAS, CTS, IPG 피뢰 침)들은 상기한 안전 요구 조건을 지켰는가?
    대답 1: 아니다. 제공된 보호의 직접적인 측정이 성공적으로 수행되지도 않았고 이 분야의 국제 기술 및 과학 집단을 확신시킬 현장 시험으로부터의 충분한 경험 데이터도 수집되지 않았으며 시스템이 인정되거나 확인된 물리적인 이론에 근거한 것도 아니다.

    질문 2 : 프랑스 ESE 표준 NF C 17-102 (1995)는 언급된 안전 표준의 어떤 전제 조건에 근거했 는가?
    대답 2 : 아니다. 프랑스 ESE 표준은 비재래식 낙뢰보호 시스템(ESE, DAS, CTS, IPG 피뢰침)에 의해 제공된 보호의 효율을 평가하기 위한 직접적인 방법을 요구하거나 규정하지 않았으며 일부 부적합하고 일부 부정확한 간접적인 방법에 근거한 성과 평가만을 남겼다. 다른 국가들의 ESE 표준도 동일한 것으로 보인다.

    [프랑스 ESE 표준의 주요 결함]

    - ESE 피뢰침의 기능에 대한 가설은 불충분하고 부적합하며 이 가설은 더 작은 공간에서의 방전 에 한정된 것 같다.

    - 프랑스 표준은 자연 낙뢰 조건에서의 확인 시험을 요구하거나 규정하지 않았다.

    - 기능의 확인을 위한 실험실 시험만을 규정하고 요구하였다. 그러나 적어도 한정된 공간 및 낙 뢰가 치는 과정의 거대한 비선형적 특성 때문에, 어떤 실험실에서도 자연 낙뢰 상황을 시뮬레이 션 하는 것이 불가능하므로 실험실 시험은 불충분하고 부적합하다.

    - 부극성(-) 낙뢰만 고려되었다.

    - 표준은 회전하는 구의 개념을 잘못 해석했다.

    - 표준은 피뢰침 끝에 사전 방전의 보조 자극을 갖는 광범위한 피뢰침을 커버한 것 같다.

    그러나 표준은 상이한 형태를 구별하지 않았으며 그 때문에 개별 장치에 대한 상이한 형태와 원 칙에 대해 필요한 사양이 부족했다.

    - 전원 공급기가 필요할 경우 이를 포함하여 낙뢰의 영향과 노화를 견디기 위한 ESE 피뢰침의 전자 부품과 부수 시스템의 시험이 없다. 유사하게 외부 환경의 영향, 예를 들면 유동적인 전극 시스템의 오염 효과를 평가하는 시험이 없다.

    - 그들의 원래 그리고 변하지 않은 특성을 확인하기 위해 순환되는 검사와 개별 ESE 피뢰침과 필요한 부수 시스템을 시험할 가능성에 대한 요구사항 및 사양이 프랑스 ESE 표준이나 그를 모 방한 다른 나라의 표준에 요구되거나 규정되지 않았다.

    [결론]

    ESE 개념 뒤에 있는 가설이 처음 보면 합리적이고 그럴듯해 보이지만, 이것은 부분적으로 틀렸 고 모든 경우에 불충분한 것으로 나타났다. 더욱이, 실무자들은 통상의 피뢰침에 대한 강점을 결정하는 표준 실험실의 시험과 대표적이 아닌 환경에서 대표적이 아닌 시험을 선택했으며 그럼 으로써 낙뢰의 방전은 Km로 인용되는데 반해 실험실 조건에서는 m로 인용되는 입장에서 방전 현 상의 비선형성을 고려할 수 없는 시험을 선택했다.

    표준을 만든 실무자들이 했던 것처럼, 방전 현상의 막대한 비선형성에도 불구하고 낙뢰 조건까 지의 보통의 거리에 방전하는 이론과 원형을 기지의 데이터로부터 추론하는 것은 완전히 합법적 이다. 그러나 다음에 충분한 정확성을 가지고 추론한 것이 실제로 맞는다는 것을 보여주고 증명 하는 것은 꼭 필요하다. 불행하게도, 이것이 되지 않았으며 실무자들이 낙뢰 물리학에 대한 충 분한 지식을 갖춘 과학자들로부터의 지원 부족으로 고통을 받은 것이 노출된 것 같았다.

    자연 낙뢰 환경에서의 확인 시험에 대한 요구 사항이 표준에 누락된 것에 추가해서, 제조업체들 은 15 년 이상 동안 반복되었던 약속에도 불구하고 모든 ESE 종류에 대해 주장하는 효율을 증명 하는데 전혀 성공하지 못했다(이 분야의 국제 기술 및 과학 집단을 만족시키는 방법으로).

    유사하게, 독립적인 과학자들이나 조직들이 주장된 강점을 확인하는 것도 가능하지 않았다. 다 른 한편으로는 몇 연구가 ESE 장치는 통상 피뢰침에 비해 어떤 강점도 제공하지 않는다는 것을 나타내었다.

    미래에 동일한 문제와 불행한 오류 및 실수를 방지하기 위해서, 모든 표준은 국제적인 비평에 노출되어야 하며 표준이 안전 사항이나 안전 목적으로 사용하는 기구와 관련이 있을 경우는 더 욱 그러하다.

    [도덕적인 관점]

    주장된 특성의 확인의 결여에도 불구하고, 그리고 과학 집단으로부터 반복되는 비평에도 불구하 고, ESE 제조업체들은 통상의 피뢰침와 비교한 확인되지 않은 효율을 약속하며 15 년 이상 동안 ESE 시스템을 판매하거나 판매의 추진을 계속해 왔다.

    그들의 주장에 대해 반복해서 약속한 증거를 제공하는 대신, 사람들이나 조직이나, 회사들 그리 고 표준 기관들이 주장된 강점이 확인되지 않았다고 지적하고 확인될 때까지 사용을 주장하지 말라고 경고했을 때, 그들에게 넌지시 법적 조치의 위협을 가 하였다. 어떤 제조업자와 판매자 들은 그들의 일부를 실제로 고소하는 지경까지 갔다.

    프랑스 엔지니어링 학회(SEE) 조차도 프랑스 제조업체에 의해 법적 조치를 취한다는 위협을 받았다.

    [법률적 관점]

    - 현재의 법의 관점에서, ESE 장치 제조업자들이 그들의 제품에 대해 어떤 종류의 책임이 있는 가?

    - 제조업자들이나 판매자들이 프랑스 ESE 표준이나 다른 나라의 사본을 핑계로 자신들을 모든 책임으로부터 자유롭게 할 수 있고 책임을 국립표준기관에 넘길 수 있는가?

    - 표준을 만든 실무자들(그리고 그들 각자)이 어떤 법적 책임을 가지고 있는가?

    - 프랑스 표준에 대해 마지막으로 책임을 질 사람은 누구인가(그리고 프랑스 ESE 표준을 베낀 나라에서는)?

    - 낙뢰 보호를 위한 국제회의(ICLP)와 같은 과학자들과 과학 기관들은 피뢰시스템으로 사용을 하면 위험할 수도 있는 보호 시스템에 대해서 ESE 표준에 있는 것과 유사한 문제점을 가르치기 위해서 어떤 종류의 책임을 지나?

    이 상황에 대해 무엇을 해야 하나?

    - 우리는 ESE 장치에 대한 문제점을 알리기 위해 프랑스(및 다른 나라들)의 관련 기관에 어떻게 접근하며 그들이 ESE 표준 문제를 해결하도록 돕기 위해 우리가 무엇을 할 수 있나?

    - 우리는 낙뢰 보호 장치와 같은 안전장치의 표준화, 생산, 증명 그리고 교역을 위해 어떤 법령 집이 필요 한가 또는 이를 그냥 시장에 맡겨야 하는가?

    *비전문가의 내용 이해를 돕기 위한 직역이 아닌 부분도 일부 있음을 알립니다. 아래에 원문을 함께 올려드리니 참고하시기 바랍니다.

    원문: (http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=45)

    http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=45

    Title : WARNING ! of the ICLP Scientific Committee

    Date : 14-09-2005

    Text: The Cautionary Message hasn’t stopped the sale and promotion of the different types of Early Streamer Emission (ESE) systems. Thus the problem of non-conventional air termination still exists.
    Not only Early Streamer Emission (ESE) systems and Ion Plasma Generators (IPG) systems, claimed drastically to enhance lightning reception, but also Charge Transfer System (CTS) and Dissipation Array System (DAS), claimed to prevent lightning to protected structures, are still produced and installed.
    These systems are installed in conflict with the requirements of IEC’s lightning protection standards and as they are not efficient according to the claims, such systems should be abandoned because they will be dangerous to use.
    In this situation the invited paper presented by Prof. Aa. E. Pedersen during the ICLP’2004 is of central importance and therefore presented below.

    ESE AND OTHER NON-CONVENTIONAL LP SYSTEMS
    by
    AAGE E. PEDERSEN
    Honorary Member of the Scientific Committee of ICLP
    Home office: Staenget 1 A, DK 2820 Gentofte, Denmark
    Phone: +45 39 65 17 10
    E-mail: aa-e-p@get2net.dk &aa-e-p@vip.cybercity.dk
    THE TECHNICAL ASPECTS:

    Great efforts have been devoted to improve the efficiency of lightning protection and many possibilities have been suggested over the years.
    Radioactive rods have been used for many years but have shown no advantage relative to ordinary lightning rods, and the use of radioactive material for this purpose has now been abandoned in most countries.
    Laser-triggered lightning involves an electrically powered, sophisticated and sensitive setup that might prevent its practical use as lightning protection except at very special situations. In addition the method has until now shown difficulties with certainty to ensure subsequent flashes.
    Early Streamer Emission System (ESE), attempts to utilize an emission of early discharges (streamers) on special lightning rods, to provoke and trigger an early lightning flash and thus protect the surrounding over a greater area than in the case of ordinary lightning rods. Even though the name Early Streamer Emission indicates, that it is the early onset of streamers on ESE rods relative to the ones on ordinary lightning rods, that is a measure for the advantage, it appears that the advantage actually is determined by the time difference between the instances of the first appearance of any type of discharges on the two types of lightning rods, an interpretation that will favour the rod with the smallest curvature radius on the tip.
    Even though the hypothesis seems logical, actual experience in the field has shown that the triggering of a flash is extremely complex and much more complicated than anticipated in the hypothesis.
    An indication of this complexity is apparent in the experience with rocket-triggered lightning. In spite of great effort to trigger the lightning stroke at a suitable instance, a flash often fails to follow regardless of the extreme influence caused in the electric field by the trailing wire from the rocket, and the resulting generation of very long streamers and leaders.
    Another experience with formation of long streamers is found under EHV (Extra High Voltages) and UHV (Ultra High Voltages) switching impulse tests where extremely long streamers are experienced often with termination in the blue sky and sometimes terminating on the ground far away from the test object often without causing subsequent flashover.
    Therefore, the concept of early streamers is not sufficient and inadequate as a parameter for the determination of any advantage of ESE rods versus ordinary lightning rods.
    Moreover, several investigations (for inst. by Z.A.Hartono and by Charles B.More et al) have shown numbers of missinterceptions, and lightning stokes terminating in the close vicinity of ESE rods, and that competition race between ordinary Franklin rods and ESE rods arranged in parallel setups and exposed to natural lightning did not favour the ESE rods as it should be expected according to the claimed properties.
    Creditability of the claimed properties for non-conventional LP devices: In the opera "The Elixir of Love" (L'Elisir d'amore) by Gaetano Donizetti, the quack Dulcamara sells medicine at a high prize against all sorts of sufferings including love problems. To make the story short, the medicine appears to work in a peculiar way, mainly because people believe in it.
    To avoid that sort of business in real life, laws have been issued against dishonest or fraudulent advertisements requiring that the manufacturers or vendors must be able to prove the advertised properties.
    Thus the arguments "I am convinced it works" or "I believe it work" just isn’t enough.
    In most countries laws concerning Product Responsibility and laws concerning Product Reliability have been issued, but the laws are not always followed.
    An advertisement for a known beauty cream promises the user to get 10 years younger skin. If this was true, a warning should be given not to be used by children less than 10!
    Because this advertisement is not dangerous, nobody seems to object even though the advertisement violates the laws.
    On the other hand, if safety problems are involved there exist tough requirements for the acceptance of products.
    As an example, this is the case for the acceptance of new drugs where strict requirements have to be fulfilled and numerous tests conducted before such drugs can be marketed.
    As another example, the knowledge of the actual tensile strength for straps and slings are necessary in order to evaluate the load such straps and slings can be used for with a sufficient high safety margin. I think that everyone will agree that it is indispensable to perform actual tensile strength tests, and that it will not be sufficient indirectly to evaluate the tensile strength by means of measurements of other parameters, for inst. the elasticity coefficient.
    Therefore, relevant standards are important for components, apparatuses or systems where safety is the issue, or where safety is involved, and moreover, that the standards contain tests’ specifications relevant to the circumstances under which the items are going to be used.
    Consequently standards, norms and code of practice should comply with at least one of the following requirements:
    - Founded on recognized and verified physical theory and models.
    - Founded on recognized and verified empirical models and experiences.
    - Founded on recognized tradition and practice and experiments from the field collected over sufficient number of years.
    Question 1: Do the non-conventional lightning protection systems, as safety providing systems, obey the abovementioned requirements for safety?
    Answer 1: No, none direct measurement of the protection offered has been successfully conducted or sufficient empirical data collected from field tests to convince the international technical and scientific community within this field, nor are the systems founded on any recognized or verified physical theory.
    Question 2: Does the French ESE standard NF C 17-102 (1995) rest on any of the stated preconditions for safety standards?
    Answer 2: No, the French ESE standard does not require or specify any direct method to evaluate the efficiency of the protection offered by the non-conventional lightning protection system, leaving the evaluation of the performance alone on the basis of an indirect method, a method that is partly inadequate partly incorrect. The same seems to apply for the other national ESE standards.
    The French ESE standard and its major deficiencies:

    - The hypothesis for the function of the ESE rod is insufficient and inadequate, and the hypothesis seems to be limited alone to discharges over smaller distances.
    - The French standard does neither require nor specify verification tests under natural lightning conditions.
    - Only laboratory tests for the verification of the function is specified and required. However, laboratory tests are insufficient and inadequate because it is impossible in any laboratory to simulate natural lightning conditions not least due to the limited space and the vast nonlinear characteristics of the lightning processes.
    - Only negative lightning is considered.
    - The standard misinterprets the use of the rolling sphere concept.
    - The standard seems to cover a wide range of lightning rods with auxiliary stimulation of predischarges on the tip of the rods. However, the standard does not distinguish between the different types, for which reason the standard is lacking necessary specifications versus the different form and principles for the individual device.
    - Tests of the electronic components and auxiliary systems for the ESE rods, including the power supply for the ones which need it, to withstand lightning influences and aging are missing. Similarly are tests for evaluating the effect of the external environment missing, for example the effect of contamination for floating electrode systems.
    - Requirements and specifications for the recurrent inspections and possibilities for testing of the individual ESE rods, including any necessary auxiliary systems, to verify their original and unchanged properties, are neither required nor specified in the French ESE standard or in its copies in other countries.
    To conclude:
    Even though the hypothesis behind the ESE concept at a first glance might seem rational and likely, it has shown to be partly wrong and in any case insufficient. Moreover, the working group has selected a laboratory test in the standard for the determination of the advantage over ordinary lightning rods, a non-representative test in a non-representative environment, and thus a test that cannot take into account the nonlinearity of the discharge phenomena between laboratory conditions with stroke lengths quoted in meters while lightning discharges are quoted in kilometres.
    As done by the working group behind the standard, it is fully legitimate to extrapolate the theories and models for discharges over moderate distances to lightning conditions in spite of the vast nonlinearities of the discharge phenomena. However it is indispensable subsequently to demonstrate and verify that the extrapolation with sufficient accuracy does work in practice. Unfortunately this has not been done, and it seems to reveal that the working group has suffered the lack of support by scientists with sufficient knowledge concerning physics of lightning.
    In addition to the missing requirement in the standard for verification tests under natural lightning condition, the manufacturers have never succeeded in verifying the claimed efficiencies for any of the different ESE types (in a way that satisfies the international technical and scientific community within this field) in spite of the repeated promises over more than 15 years.
    Similarly, it has neither been possible for independent scientists nor organizations to confirm the claimed advantages. On the other hand several investigations have indicated that the ESE devices offer no advantages relative to ordinary lightning rods.
    To avoid similar problems and unfortunate errors and mistakes in the future, any standard ought to be exposed to international criticisms, especially when the standard concerns safety matters and devices used for safety purposes.
    THE MORAL ASPECTS:
    In spite of the lack of verification of the claimed properties, and in spite of the repeated criticisms from the scientific community, the ESE manufacturers have continued for more than 15 years to sell and promote ESE systems with promises of the non-proven efficiencies compared to ordinary lightning rods.
    Instead of providing the repeatedly promised proofs for their claims, they have intimidated persons, organizations, companies and standard-organizations with threats of legal actions when they have pointed out, that the claimed advantages are un-proven and when they have warned against the use according to the claims until proven. Some manufacturers and vendors have even got so far as actually suing some of them.
    Even the French Engineering Society (SEE) has been threatened with legal action by the French manufacturer.
    THE LEGAL ASPECT:
    - In the light of the current laws, what sort of responsibility does the manufacturers of ESE devices carry for their products?
    - Is it possible for the manufacturers and the vendors to liberate themselves for any responsibility by referring to the French ESE standard or its copies in other countries, and leave the responsibility to the national standard organizations?
    - Do the working groups behind the standards (and its single members) carry any legal responsibility?
    - Who is in the last end responsible for the standard in France (and in other nations for the copies of the French ESE standard)?
    - What sort of responsibility does scientists and scientific organizations like ICLP carry to enlighten similar problems like the ones in the ESE standards with protection systems that might be dangerous to use?
    WHAT TO DO ABOUT THE SITUATION?
    - How can the relevant authorities in France (and other nations) be approached to inform them about the problem with the ESE devices, and what can we do to help them solve the problems with the ESE standards?
    - Do we need some sort of Codex for standardization, production, verification and commerce of safety devices like lightning protection devices, or should we merely leave it up to the market?

    참고자료(원문) http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=36

    Title : CAUTIONARY MESSAGE ! of the ICLP Scientific Committee

    Date : 26-07-2004

    Text :
    The Scientific Committee of ICLP wishes to inform all the ICLP Participants and Guests as well as the Visitors of ICLP Expositions that the displayed products, including any claimed properties, are solely the responsibility of the individual exhibitors, and thus ICLP has neither endorsed these products nor does it take any responsibilities for their functioning.

    The message, as above, is given for the following reasons:
    ICLP is a scientific/technical organ trying to promote science within lightning and the use of the results hereof for improving protection for people, animals and properties against the effects of lightning.
    According to its bylaws ICLP has a special responsibility to promote good practice and to warn against the use of devices that might jeopardize the required degree of protection and to prevent any promotion and advertising of devices and systems that are, or may be, dangerous.
    In line with this obligation, ICLP has several times been asked to give its statements concerning different forms of non-conventional lightning protection devices, like air terminations based on early streamer emission (ESE) technology or other no-proven air terminating systems or protection methods. In this context ICLP has warned against production, marketing and use of such systems before their claimed effects have been verified and the results generally agreed upon by the international scientific community. In addition these repeated warnings have also included warnings against issuing standards for the use and specifications of such systems and methods (e.g., in USA, Australia, France and Spain), before the above requirements have been met.
    In the call for papers ICLP, and its organizing committee, invite specialists and experts to present papers within the specified scopes with the proviso that papers will be rejected provided that they do not comply with the scientific state of art and the scope of the different sessions or disregard the general requirements in the call for papers, that: "Only papers of sufficiently high technical/scientific level will be accepted, excluding commercial papers promoting or advertising specific products or systems".
    Similarly, and with the following condition, ICLP has provided possibilities for manufacturers and vendors against a modest fee, to exhibit their services and products illustrating the present state of lightning protection technology, . . ".
    However, in order to categorize commercial products as part of the present stage of lightning protection technology, the products have to be proven relevant and effective with regard to the claims of the manufacturers and vendors.
    Therefore, in order to preserve ICLP's integrity and scientific standing, ICLP does not permit any commercial advertisements, promotions or exhibitions of the abovementioned non-proven devices during its conferences, a condition that will be enforced in order to avoid any repetitions of noncompliance with this requirement during exhibitions in connection with former conferences.

    한국전기연구원(KERI)의 ESE, DAS, 정전분산형 피뢰침 시험 결과

    피뢰침에 대한 잘못된 인식의 오류에 대한 논거


    1. 왜 그라운드는 피뢰침의 문제점을 강력하게 논하고 있는가?

    . (주)그라운드(www.ground.co.kr)는 1999년부터 낙뢰방호 사업을 하면서 낙뢰피해 발생 현장을 조사한 것은 대략 10,000개 정도를 진단하고 분석 했고, 그 중에 2,011개소 (2010년 12월 31일 통계)에 대하여서는 PGS & eca3G로 낙뢰방호대책을 실시하였다. 낙뢰피해가 발생한 약 10,000개의 현장에는 모두가 피뢰침이 설치되어 있었다는 사실이 그라운드가 피뢰침의 문제를 연구하게 된 계기가 되었다. 여러분들께서도 한번 생각해 보라. 대한민국의 어지간한 건축물이나 옥외 전자통신시설 등에 피뢰침이 없는 곳이 있 는가? 낙뢰피해 난 곳 중에 피뢰침이 없는 곳이 있는가?

    . 단순히 회사의 영리를 위한다면, 그냥 피뢰침을 설치하게 놓아두고 방관 하는 것이 그라운드 입장에서는 훨씬 이익이다. 왜냐하면, 피뢰침을 계속 설치하다가 끝내는 그라 운드로 찾아오는, 즉 말기 환자가 되어 찾아오기 때문에 영업에 유리하다.

    . 그럼에도 불구하고 피뢰침의 잘못된 인식의 문제를 해결하기 위해서 10년 넘게 교육과 홍보를 하고 있고, 한국산업규격(KS C-IEC)과 무선설비규칙이 개정 된 것을 광고비를 들여서 제품광고가 아닌, 개정된 법규와 올바른 낙뢰방호대책을 홍보하는 것은 기술자의 양심과 애국충정으로 그라운드의 사명을 다하기 위함 때문임을 자신 있게 밝힌다.

    2. 먼저 알아두어야 할 사항

    . 그라운드가 피뢰침의 문제를 논함에 있어서, 무조건 피뢰침이 필요 없다는 것이 아님을 분명하게 밝히는 바이다. 사람이나 어떤 시설물에 직접 낙뢰가 맞았을 경우에 피해가 발 생 하는 것에는 피뢰침을 설치하여 낙뢰가 사람이나 시설물에 직접 맞지 않도록 하는 것 이 옳다. 피뢰침은 낙뢰를 몰아내는 것이 절대 아니고, 낙뢰를 유도 즉 낙뢰를 끌어 당 겨서 피뢰침에 맞게 하는 낙뢰유도침 혹은 낙뢰유도장치라는 것은 누구나 인정하는 과학 적인 사실이다.

    . 간절한 소망 때문에 낙뢰를 몰아낸다는 피뢰침과 잡아당긴다는 피뢰침도 나왔지만, 그 것들을 설치한 경험이 있는 분들과 세계적으로 낙뢰방호분야에 권위 있는 ICLP(International Conference On Lightning Protection)에서 발표하는 권고문이나 기술 발표와 전문기관의 시험결과를 확인하면 비재래식(기능성)피뢰침의 문제를 알 수 있다.

    . 피뢰침을 설치하는 이유나 목적이 인명보호이고 또 건축물이나 시설물의 물리적 파손을 위하여 피뢰침을 설치하는 것, 그리고 직접 낙뢰가 맞을 수 있는 환경과 위치에 있을 때 는 피뢰침이 설치되어야 한다. 그러나 고가다리와 송전선 아래 혹은 고층 건물이나 산 아래 계곡이나, 또는 시설물의 상부가 수뢰부로 사용 할 수 있는 두께를 만족하는 금속 도체로 된 경우에는 별도의 피뢰침을 설치하지 않아도 된다고 KS C-IEC에서 규정 하고 있다.

    . 그라운드의 주장은, 전자통신 정보화 설비가 낙뢰로 인하여 전자기적으로 즉 전기적인 충격으로 피해가 발생 하는 것에 대하여, 피뢰침은 절대로 낙뢰보호대책을 할 수 없고, 낙뢰를 끌어 들이는 피뢰침은 오히려 낙뢰의 전자기적 충격을 불러오는 역할을 하기 때 문에, 낙뢰의 전자기적 충격(Surge, 유도뢰, 전자기파 등)으로부터 전자통신 정보화 설비 를 보호하는 데 오히려 역효과가 있다는 주장이다.

    . 특히 전자기설비에 대한 낙뢰대책으로 피뢰침을 설치한 것으로 완벽하게 낙뢰대책을 다 했다고 믿는 인식의 오류와 방심하는 것을 염려한다. 이제는 避雷針이 한자로 避雷를 하 는 針으로 인식하지 않고, 오히려 낙뢰를 맞는 것으로 인식의 전환이 필요할 때이다.

    . 피뢰에 관한 최초 규정은 1971년 KS C 9609이다. 지금은 21세기 이다. 40년 전에는 인명보호와 건물을 방호하는 피뢰였지만, 지금 피뢰대책은 첨단 전자통신설비가 주가 된다.

    3. 과연 한국에도 회전구체법과 포진공간법의 뇌격거리(R) 100 ft~150 ft 가 적합 할까?

    피뢰침을 개발한 프랭클린은 1706년 미국 메사추세츠주 보스톤에서 태어났다. 보스톤은 평지가 많다. 건물은 낙뢰시 불이 날 수 있는 목재를 주로 이용한다.

    회전구체법, 포진공간법에 이용되는 뇌격거리(R)는 NFPA 780-1997 표준에서는 일반구조물에 대해서는 뇌격거리를 45.75 m(150 ft), 가연성 증기나 액체를 담고 있는 탱크와 안테나 및 선박(watercraft)에 대해서는 30 m(100 ft)의 뇌격거리를 추천 하고 있다. 이것은 보스톤과 같이 평지가 많은 지형과 주변에 고층 건축물이 없이 평지(야)에 단독으로 있는 낮은 건축물의 경우에 타당성이 있다.

    한국과 같이 산악지형이고 고층 건물이 많은 환경에서는 평야가 많고 단층 단독 건축물이 많은 미국이나 캐나다와는 피뢰침 설치 환경이 분명하게 다르다.

    회전구체법 등을 적용하여 피뢰침을 설치하는데 있어서, 산 아래, 계곡, 고층빌딩 아래, 고압선 아래에 피뢰침을 설치하는 논리가 과연 적합한가? 즉 뇌격거리를 45.75 m(150 ft)로 선정하는 것에 대한 이의가 아니라, 미국이나 캐나다 등과 같이 주변에 고층빌딩이나 높은 산이 많지 않은 환경일 때, 평원 같은 곳, 들판 같은 평지에 단독 단층 건물이 위치할 경우에나 뇌격거리를 100 ft~150 ft를 적용하여 회전구체법이 적용되어야 할 것이다. 즉 대지로 방전되는 낙뢰가 직경 50m 크기 정도의 뇌운에서 발생 한다고 생각하는 사람은 없을 것이다. 따라서 한국은 피뢰침 역할을 하는 고층빌딩이 많고, 산이 70% 차지하기 때문에 한국 특성에 적합하게 낙뢰방호 대책을 수립하여 경제적이고 실질적인 낙뢰방호를 하여야 할 것이다.

    아래의 그림은 한국과 미국 보스톤 지형을 비교한 것이다.



    대한민국/서울



    미국/보스톤


    4. 2010년 12월 17일 개정된 낙뢰방호(피뢰)대책 관련 무선설비규칙 요약

    ◎방송통신위원회고시 제 2010-48호

    전파법(이하 “법”이라 한다) 제 37조 (방송표준방식), 제45조(기술기준), 제47조(안전시설의 설치), 제58조(산업·과학·의료용 전파응용설비 등)에 따라 무선설비규칙(방송통신위원회고시 제2010-16호, 2010.8.4.)을 다음과 같이 개정하여 고시합니다.

    2010년 12월 17일

    방송통신위원회위원장

    무선설비규칙 일부개정(일부생략)

    무선설비규칙 일부를 다음과 같이 개정한다.

    제19조제1항을 다음과 같이 하고, 제3항을 신설한다.

    제19조(공중선 등의 안전시설) ① 무선설비의 공중선계에는 낙뢰로부터 무선설비를 보호할 수 있도록 하는 낙뢰보호장치(피뢰침은 제외한다) 및 접지시설을 하여야 한다. 다만, 이동국 등의 휴대용 무선설비, 육상이동국, 간이무선국의 공중선계 및 실내에 설치되는 공중선계는 그러하지 아니하다.

    ③ 제1항의 접지시설과 관련한 사항은 한국산업규격 또는 정보통신단체표준을 참조한다.

    부칙

    제1조 이 고시는 2010년 12월 17일부터 시행한다.

    5. 무선설비규칙 제19조가 개정되기까지의 배경을 알아보면,

    ’08년 SKT등 이동통신 3사가 피뢰기 및 접지시설의 공통접지 허용과 피뢰기 설치 규정(무선설비규칙 제19조)의 완화를 요청해옴에 따라,
    -‘08.8월 전파연구소 주관으로 관련기관과 업계가 참여하는 검토 회의를 개최하여 개정 방안을 논의하였으나, 낙뢰로부터의 보호범위와 기술기준 개정시 안전성 입증 에 대한 객관적 자료 부족으로 검토가 중지됨
    -’09.2월 통신사업자연합회가 국민권익위원회에 동내용에 대한 규정 완화 건의서를 제출함에 따라 권익위는 방통위에 개정 검토를 요청(’09.6)
    ’10.2.24:접지 및 피뢰설비 기술기준 연구반 1차 회의
    ’10.3.18:접지 및 피뢰설비 기술기준 연구반 2차 회의 -이하 생략.
    (주)그라운드에서는 2차회에서 낙뢰보호시설의 효과 및 필요성에 대한 발표 를 요청받아서 본 문서자료의 내용과 같이 피뢰침의 문제점을 발표하였다. 따라서 개정된 무선설비규칙 제19조 1항의 내용을 해석함에 있어서, 피뢰침 의 문제점을 방통위에서 충분히 인지하여 개정한 것으로 해석을 하였다. 설 령 방통위가 개정목적이나 해석을 달리한다 해도, 기술적인 사항에 대한 우 리의 주장은 미국과 캐나다 등 선진국 기술이론과 같고, 과학적이고 물리학 적 이론과 전자기적 이론에 적합하다는 주장은 변함이 없다.

    6. 보호각법과 회전구체법(RSM: Rolling Sphere Method)의 적용에 대하여


      참고: NFPA 780-1997 표준에서는 일반구조물에 대해서는 뇌격거리를 45.75 m(150 ft), 가연성 증기나
      액체를 담고 있는 탱크와 안테나 및 선박(watercraft)에 대해서는 30 m(100 ft)의 뇌격거리를 추천 함.

    1. 상기 그림-1의 보호각법과, 그림-4의 회전구체법을 적용하여 피뢰침을 설치하는데 있어서 그림-2, 그림-4와 같이 고층빌딩 속에서 피뢰침을 설계하는 방법이 과연 적합한가?

    즉 뇌격거리를 45.75 m(150 ft)로 선정하는 것에 대한 이의가 아니라, 주변에 고층빌딩이나 높은 산으로 둘러 쌓여져 있지 않은 환경일 때, 평원 같은 곳, 들판 같은 평지에 건물이 위치할 때 뇌격거리 산정이나 보호각법, 회전구체법이 적용되어야 할 것이다.

    즉 대지로 방전되는 낙뢰가 직경 50m 크기 정도의 뇌운에서 발생 한다고 생각하는 사람은 없을 것이다. 따라서 주변에 고층빌딩이나 산과 같이 높은 돌출 환경이 있는지 여부를 확인하여야 경제적이고 실질적인 낙뢰방호를 할 수 있을 것이다.

    아래의 사진을 보고 사진속의 피뢰침이 낙뢰를 유도할 환경에 있다고 생각하고, 과연 우리가 피뢰침을 설치하는 목적(전자장비 보호)에 적합한 피뢰대책이라고 생각을 할 수 있겠는가?



    그림-7

    고압 송전선 아래에 있는 과속단속 카메라 피뢰침




    그림-8

    남산-인왕산-북악산이라는 피뢰침의 보호범위에 피뢰침이 몇 개?
    또 초고층이라는 피뢰침 보호범위 내에 피뢰침이 몇 개일까?





    그림-9

    남산터널 입구 카메라에 피뢰침이 있다. 아래 지구를 떠 받친
    사람이 맞을까봐서 그랬을 것 같다. 영구 생각이다.





    그림-10

    건물에 피뢰침이 많다. 고압선도 위에 있다. 높이도 3m정도인 데?




    그림-11

    등산로 시작하는 입구, 즉 산 아래인 데, 피뢰침이 있다.




    그림-12

    그림-11을 확대 한 것이다. 나무 아래인 데, 피뢰침이 있다.

    그런데 낙뢰만 치면 고장이 난다. 낙뢰를 직접 맞아서가 아니고 땅이나 전원선이나 통신 제어 신호 선로를 통하여 낙뢰전류가 유도되었기 때문이다. 그런데 피뢰침만 세우고 낙뢰대책이 끝난 것으로 우리들은 알고 있었다.



    그림-13
    권금성에서 내려다 본 설악산 신흥사 탑




    그림-14
    그림-13의 원에 있는 산 아래 계곡에 있는 설악산 신흥사 탑


    * 상식적으로 생각해도 산 밑에 있는 2~3m의 탑에 낙뢰가 떨어 질 까요? 돈 만원하는 피뢰침이 문제가 아니고, 이렇게 계곡에 있는 작은 탑에도 피뢰 침을 설치하는 게 현실이고, 피뢰침이 낙뢰를 몰아낸다고 믿는 게 문제다.

    북괴군 잠수정은 동해로만 침투 한다고 생각 했는데, 서해바다 백령도에서 침투하여 고귀한 우리 젊은이 46명을 잃게 했다. 똑바로 알아야 한다.
    전자통신 정보화장비의 낙뢰피해는 거의 대부분 직접 맞아서가 아니고, 99.99%는 전자기적인 충격에 의한 것이다. 따라서 직접 맞는 것만을 방지하는 피뢰침으로는 낙뢰대책이 완벽할 수 없다.
    또 피뢰침이 낙뢰를 직접 맞아줘도 낙뢰는 수백만~수억 볼트의 전기이기 때문에, 전기로 동작 운용되는 전자통신 IT시설은 수백 m에서 멀리는 수천 m 떨어져 있어도 고장이 나고 오동작 하는 등의 피해가 발생 한다.

    상기와 같은 명백한 이유와 근거로 인해서, 그 동안 피뢰침에 대하여 잘못 인지 하고 있던 지식의 오류는 종지부를 찍고자 방통위에서 자료를 발표 하 게 되었다. 우리 그라운드는 앞으로도 올바른 낙뢰방호 대책을 널리 알려서 첨단 전자통신 정보화 설비를 보호하여 국가예산절감과 함께 안정적인 대국 민서비스를 할 수 있도록 관계 기술을 홍보하고 교육 하는 것을 계속 할 것 이다.


    결론: 국제적으로 낙뢰방호의 기술은 접지시스템과 피뢰시스템으로 구분하고 있는데, 접지시스템에서는 공통접지시스템을 채택하고 있는데, 이 접지시스템의 핵심은 패러 데이의 새장효과 법칙에 따른 등전위 이론에 의한 것이다. 피뢰시스템은 직격뢰에 의한 물리적(깨지거나 부러지는 것 등과 같은) 파손과 같은 피해방지는 피뢰침으로 하고 있고, 유도뢰에 의한 전자기적 피해(약 99%차지), 즉 전기적인 충격에 의한 피해방지는 등전위 이론에 의한 등전위 시스템구축과 ECA3G (서지보호기능 내장)를 설치하여, 낙뢰의 전기적 에너지를 에너지변환을 통하여 원천 제거하는 방법(미국특허 기술)이 있다. 따라서 공통접지와 등전위시스템을 유지하는 것이 현재로서는 최선의 낙뢰방호 방법이다. 그래도 피해가 발생 할 경우에는, 접지 이론이나 등전위 이론의 문제가 아니고, 피 보호대상 설비들이 너무나도 노후화 되 었거나 낙뢰에 의하여 내성이 심각하게 떨어진 경우가 주원인이고, 그리고 작업자의 설치미숙이나 제품의 품질보증 및 내구연한이 경과된 경우이지, 절대로 이론의 오류 가 아님을 알려 드립니다.

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