L-C-R 직렬 회로의 Simulation으로 아래와 같은 사실을 확인하면서 새로운 인식전환의 계기도 만들고, 또 PGS공법이 접지 및 피뢰Solution에 대하여 100% 책임보증을 하고 있는 PGS기술 이론의 기초 요소중의 하나인 접지 Impedance의 이해와 주파수 f와 C, L과의 상관 관계, 접지 Impedance와 저항R과의 차이점 등을 L-C-R 직렬 회로의 Simulation으로 알아 보자.

1. L-C-R 직렬 회로는 진동수가 w인 전원에 의해서 동작되며, 동일한 진동수로 진동한다. 전원은 여러 가지 전압 VC, VL, VR들로 구성되며 전류는 진동수 w로 진동한다. 강제진동의 진폭은 전원의 진동수(w)와 회로의 고유진동수(w0)의 상호관계에 매우 의존한다.
2. w=w0 일 때 공진 되었다고 정의하며 그때 각 진폭들은 최대가 된다. 그때 전류가 최대가 되며 축전기에 Vc, 인덕터에 VL의 전압이 인가된다. 텍스트의 그림은 전류(I) 와 진동수(f)와의 상관관계를 보여주고 있으며, Vc와 w의 상관관계도 I와 f의 상관관계와 매우 유사한 것을 알 수 있다.
3. 전원 v와 vc의 위상차는 w와 w0에 의존하는데 공진 되었을 때 90도의 위상차를 가진다. 위상자 vR은 i와 공급전압(전원) v와 동일 위상이다. 위상자 vL은 i보다 90도 앞서지만 vC는 I에 90도 뒤진다. 바꾸어 말하면, 공진 되었을 때 VL 이 최대치가 되고 vC보다 위상이 180도 앞서며 vC값도 역시 최대가 된다. 게다가 VL과 vC는 같은 진폭을 가진다.
4. 공진 되었을 때, 인덕터와 축전기에 인가된? 총 전압의 합은 0이 된다. 공급된 모든 전압은 저항의 양단에서 나타난다. 저항 R이 커질수록 전류는 작아지고 전압은 C와 L에 인가된다.
5. XL = Xc가 되도록 L, C 그리고 w를 조절하라. XL = wL와 Xc =1/wC임을 기억하고 즉, 두 위상자 VL와 Vc를 같은 크기로 만든다. 곡선(공진)을 주시하면서 w를 사용하여 최종적으로 조정하라. 그러면 작은 붉은 상자에 Vc/V 대 w 곡선의 첨두(peak)가 보일 것이다. 그때, 위상자 VR, V, 전류(i)는 같은 위상이기 때문에 모두 중첩된다.
6. R값을 변경 시키고, 공진 곡선의 모양을 관찰해 보면서 R값이 작을 때, Vc, VL, 그리고 i는 모두 커지는 것을 알아보면서 아래의 사항을 확인하여 접지저항 및 접지 Impedance에 대하여 올바른 인식 전환의 계기가 되기를 바란다.

요약하여 정리를 하면, 접지저항 값 R을 낮추고, L값과 C값을 조정하며 L-C-R 직렬 회로의 Simulation으로 확인했듯이 임피던스(Impedance) 값 Z가 적으면 적을수록 낙뢰전류 및 Surge 등 Impulse 전류를 신속하게 방전 할 수 있다. Z값을 작게 하기 위해서는 w=w0가 되어 L과 C가 공진이 되도록 하여야 한다. 공진이 되었을 때 가장 Impedance Z 값이 가장 작아서 전류를 신속하게 방전 하는 것을 확인 할 수 있다. 따라서 접지시스템을 구축함에 있어서 접지시스템만의 독립된 회로가 아닌 피 접지시설물과 함께 구성된? 전자시스템 회로로 이해를 통해 기술적 접근을 하여야 한다. 최근 기상이변으로 낙뢰발생이 빈번하고 특히 첨단 정보화설비가 고주파로 운용되고 있는 것을 고려 할 때 접지 Impedance에 대한 정확한 이해를 할 수 있도록 하여 다시는 산자부와 같은 중요한 국가기관의 기술심사에서 기초이론도 모르고 단지 사리사욕에 의한 발언으로 신기술을 死藏 시키는 일이 없도록 하여야 할 것이다.

Impedance를 적게 하는 접지 방법.

1. 접지전극은 일반 접지동봉(주철에 동 피막으로 감싼 것), 접지 동판, 접지 파이프 동봉, 동선으로 된 Mesh, 구조체 철근, H-Beam철골 등이 사용되고 있다.
2. 파이프에 저감제를 도포하고 응고시켜 만든 접지모듈 이라고 하는 것도 있지만, 이는 나동선에 저감제를 도포하는 것과 비슷한 임피던스를 갖는다. 왜냐하면, 이 모듈이라고 하는 것을 4m간격으로 이격을 시키면서 각각의 모듈을 38㎟정도의 나동선으로 연결을 하기 때문에 Mesh접지와 일반 접지동봉에 저감제를 도포한 것과 같아서 전력접지와 같은 상용주파수를 사용하는 곳에서는 사용이 가능하지만 고주파인 낙뢰 및 Surge 접지와 고주파로 운영되는 첨단 전자정보화설비의 접지전극으로는 L값이 매우 커서 C와 공진이 되지않아 임피던스 Z값이 매우 크게 나타난다.
3. 접지동봉과 접지전선(인출선 혹은 Mesh 동선)은 L 값을 크게 갖고, 또 스프링처럼 감겨 있을 때 L값을 크게 갖는다. 따라서 굴곡이 적게 하여야 L값을 작게 한다.
4. 접지동판과 굵은 접지 동파이프는 C값을 많이 갖기 때문에 적절하게 수평과 수직으로 배치하는 것이 중요하다.

C값과 L값을 적절하게 조절하기 위해서 동선 형태의 접지전극과 동판 형태의 접지전극을 직렬과 병렬로 조합하고 배치하여 접지전극을 구성하면 접지전극의 Impedance를 낮게 할 수 가 있다.