테크놀로지
서지와 전기품질
미국에서의 연구결과에 따르면 전기품질 이상의 요인 중 90% 이상이 서지와 관련되었고, 서지의 80% 는 건축물 내부에서 발생하는 것으로 나타났다. 전기품질에 문제를 일으키는 주요한 원인인 서지의 피해를 예방하기 위해서는 보호대책이 필요하다.
피뢰설비는 낙뢰로 인한 서지로부터 건축물과 설비를 보호하기 위한 1차 보호대책이며, 저압서지보호장치는 건축물 내부로 유입되는 뇌서지에 대한 2차 보호대책이자 건축물 내부에서 발생하는 개폐서지로부터 설비를 보호하는 두 가지 역할을 수행한다.
전기품질
소비자 입장에서 우수한 전기 품질은 현재 전기 콘센트를 통해 전기, 전자, 통신기기에 연결된 전기에너지인 전력이 끊김이 없이 공급되고 기기의 부하와 서로 잘 맞아 사용이나 성능에 불편함이 없다는 것을 의미한다.전문적인 용어로 전기 품질이 좋다는 것은 전압, 주파수, 파형 등이 기준 범위 내에서 안정적으로 공급되는 것이고, 전압이나 주파수 변동이 심하고 파형이 크게 왜곡되면 전기 품질이 나쁜 것이다. 전기품질이 나쁜 경우에는 기기들이 오작동할 수 있고, 심한 경우에는 회로가 파괴되어 작동하지 않을 수 있다. 우리나라 전기품질은 한국전력공사에서 관리하는 구간인 발전소에서 송배전 선로까지는 세계최고수준이다.
그러나 전기가 건축물로 인입된 후에 수배전반-분전반-콘센트-기기로 연결되는 과정에서의 전기품질은 소비자가 직접 관리할 수 밖에 없다.“ 한국전력거래소에 따르면 지난 2021년의 누계 전압 유지율과 주파수 유지율은 99.9% 로 매우 높은 수준을 보여주고 있습니다. 이는 전기를 공급받는 수용가에서 전력설비를 안정적으로 사용할 수 있으며 그만큼 사용자의 편의와 안정성이 높다는 것을 의미하기도 합니다.”
[출처] 한국전력공사 굿모닝 KEPCO 2022.10.20”.
전압이나 전류의 이상을 초래하는 요인으로는 서지가 있으며, 주파수의 이상을 초래하는 요인으로는 순시전압강(SAG), 순시전압상승(SWELL) 이 있고, 파형의 왜곡을 초래하는 현상으로 고조파가 있다. 중요 시설이나 장비를 운용하기 위해서는 전기품질에 어떤 문제가 발생하는지를 실시간으로 감시할 필요가 있으며, 각각의 문제들을 해소하거나예방하기 위한 적절한 보호대책을 반드시 마련해야 한다.
서지(SURGE)
개요
일반적으로 임펄스, 스파이크, 노이즈 등으로 불리는 서지는 매우 짧은 시간(수 ns~μs) 동안 나타났다가 사라지는, 고전압 대전류의 전기적인 동요현상을 말한다. 서지는 발생원인에 따라 낙뢰로 인해 발생하는 뇌서지와 건축물 내부 시설이나 장비의 전원 스위치를 ON/OFF 할 때 발생하는 개폐서지로 나눌 수 있다.건축물에 낙뢰가 쳤을 경우(직격뢰) 피뢰침을 타고 내려온 낙뢰에너지의 50% 정도는 접지를 통해 대지로 빠져 나가고 나머지 50%는 가스관 및 수도관, 통신선로, 전원선로 등을 통해 건축물 내부로 유입된다. 한편 건축물 근처에 낙뢰가 쳤을 때에도 낙뢰에너지는 대지나 선로를 따라 건축물 내부로 유입(유도뢰)될 수 있다.
저압서지보호장치(SPD Surge Protective Device)
서지는 발생한 원인과 크기에 따라, 전기 전자 통신 설비에 치명적인 손상을 입히거나 오작동을 일으키며, 서지의 영향이 누적되면 시스템이나 구성 부품이 전기적인 절연파괴와 열화로 파손된다.디지털시대 전환을 가져온 디지털기기들은 응답속도가 빠르고 크기가 작아 사용하기 편리한 반면 많은 부분들이 반도체 소자로 구성되어 아날로그 기기보다 서지에 취약하므로 파손되거나 프로그램 오류로 오작동할 위험이 크다. 또한 모든 설비들이 네트워크로 연결됨에 따라 한 장비의 피해는 다른 장비들에게도 영향을 미치게 된다.
따라서 디지털시대에는 아날로그시대 서지보호대책인 낙뢰에 대비한 피뢰설비와 고압계통의 피뢰기(LA, SA)로 충분하지 않으며, 추가로 저압서지보호장기(SPD)가 필요하다. 특히 건축물 내부로 유입되는 뇌서지(유도뢰)와 스위치 조작에 따른 개폐서지에 대한 보호대책으로는 저압서지보호장치가 유일하다.
피뢰(Lightning Protection)
개요
피뢰는 낙뢰의 피해를 예방하고, 벼락이 떨어진 경우에는 그 피해를 최소한으로 줄이려는 지식이나 수단방법을말한다. 건축물의 설비기준에 의한 피뢰설비의 대상은 낙뢰의 우려가 있는 건축물 또는 건축물 높이가 20m이상인 경우다.
피뢰설비
피뢰설비는 크게 피뢰침(수뢰부), 인하도선, 접지 3가지로 이루어진다.수뢰부는 낙뢰를 포착할 목적으로 피뢰침, 망상도체 등과 같은 금속물체를 이용한 피뢰시스템이며, 인하도선은 뇌전류를 수뢰부에서 접지시스템으로 흐르게 하는 시설물이고, 접지는 뇌전류를 대지로 흘려 방출시키기 위한 피뢰시스템이다.