풍력발전기 블레이드 낙뢰 대책에서 비접지(비접지 방식)를 채택하지 않는 이유

1. 풍력발전기 낙뢰 위험 특성

• 풍력발전기는 높은 곳, 고립된 환경에 설치되어 있어 낙뢰에 매우 취약합니다. 특히 블레이드는 낙뢰가 가장 빈번하게 직접 타격하는 부위로, 낙뢰로 인한 블레이드 파손은 발전기 정지와 막대한 수리비용을 초래합니다.

2. 낙뢰 전류의 안전한 방전 필요성

• 낙뢰가 블레이드에 떨어질 경우, 수십~수백 kA에 달하는 강한 전류가 순간적으로 흐릅니다. 이 전류를 안전하게 지면으로 방전하지 않으면 블레이드 및 발전기 내부 장치가 심각하게 손상될 수 있습니다.

• 접지 시스템은 낙뢰 전류를 신속하게 지면으로 분산시켜, 장치의 파손과 화재, 감전 등 2차 피해를 방지하는 역할을 합니다.

3. 비접지 방식의 한계

• 비접지(절연) 방식은 낙뢰 전류의 흐름을 차단하거나 우회시키는 개념이지만, 풍력발전기처럼 대기와 직접 접촉하고, 구조물이 크며, 낙뢰에 직접 노출되는 설비에는 적합하지 않습니다.

• 비접지 시 낙뢰 전류가 블레이드 내부나 표면을 따라 임의로 흘러, 절연 파괴, 구조물 손상, 화재, 전자장치 오작동, 인명사고 등 심각한 2차 피해가 발생할 수 있습니다.

• 실제로 풍력발전기 블레이드에는 리셉터(수뢰부)와 하향 도체를 설치해 낙뢰 전류가 블레이드 내부를 통해 나셀, 타워, 접지 시스템으로 안전하게 흐르도록 설계합니다.

4. 표준 및 법적 요구

• 국제 표준(IEC 61400-24 등)과 국내 기술 기준(KEC, 전기설비기술기준 등)은 풍력발전기 낙뢰 보호를 위해 반드시 효과적인 접지 시스템을 구축하도록 규정합니다.

• 접지 시스템은 낙뢰 전류의 안전한 방전, 전위차 해소, 전기적 등전위 확보 등 복합적 기능을 수행해야 하므로, 비접지 방식은 기준을 충족하지 못합니다.

5. 결론

• 풍력발전기 블레이드에 비접지 방식을 채택하지 않는 이유는, 낙뢰 전류를 안전하게 방전하지 못하면 설비와 인명 모두에 심각한 위험이 발생하기 때문입니다.

• 따라서 블레이드에는 반드시 접지(피뢰 및 하향도체, 접지극 등) 시스템을 적용하여 낙뢰 전류를 효과적으로 지면에 방전하는 것이 필수적입니다.