접지설비 고도화 지능형 낙뢰보호시스템 낙뢰 보호기술 발전

접지설비 고도화 지능형 낙뢰보호시스템 낙뢰 보호기술 발전

기존 피뢰침의 문제점을 개선한 제품을 비롯해 접지설비를 고도화한 솔루션, 차세대 낙뢰방호 시스템 등 낙뢰 보호기술은 발전을 거듭하고 있다.

전원선, 통신선, 신호선 등 전력계통을 통해 장비에 침입하는 과도한 전압을 서지라 한다. 서지는 전기 회로의 이상을 초래하고 전력, 통신설비의 오작동을 일으킨다.

특히 낙뢰로 발생하는 서지는 큰 피해를 초래한다. 낙뢰의 전하량은 전압이 평균 10억 볼트, 전류는 2~4만 암페어에 달한다. 이는 100와트 백열전구 7000개를 8시간 동안 켤 수 있는 에너지다.

서지를 일으키는 낙뢰에는 직격뢰와 유도뢰가 있다.

직격뢰는 지상에 존재하는 시설물이나 안테나, 가스관, 수도관 등에 직접 낙뢰가 떨어지는 현상으로 파괴력이 매우 크다.

유도뢰는 건축물 인근에 떨어진 외방전 에너지가 건축물로 인입되는 전력 및 통신선을 통해 유도되는 고압의 전력이다. 직격뢰에 비해 에너지가 약한 편이나 그 피해는 방대하다.

낙뢰의 규모를 정확히 예측하기란 매우 어렵다. 낙뢰가 자주 발행하지 않는 곳에서도 갑자기 벼락이 칠 수 있고, 그 에너지와 파괴력도 매번 다르게 나타난다.

이에 낙뢰피해를 막기 위한 다각적 대책마련이 요구되고 있다. 더욱이 근접지역에서 연이어 발행하는 다중뢰에 대한 대비책을 마련해야 한다.

특히 직격뢰가 아니더라도 전선 및 통신선을 통해 실내의 전자, 통신장비로 유도뢰가 유입될 수 있다는 점을 유의해야 한다.

낙뢰 피해 대책의 변천
지난 1752년 미국의 과학자이자 정치가인 벤자민 프랭클린이 피뢰침을 발명한 이후 접지피뢰기술은 지속적으로 발전해 왔다. 1세대 접지피뢰기술인 피뢰침은 지난 70년대까지 인명과 건축물을 보호하는데 주로 이용돼 왔다.

1980~1990년대에 적용된 2세대 접지피뢰기술은 기능성 접지봉과 피뢰침을 이용해 인명과 시설물을 보호하는데 초점을 맞췄다.

2000년대 적용되고 있는 3세대 기술은 디지털 접지장비를 이용해 낙뢰와 서지, 노이즈 등을 제거하는데 중점을 두고 있다.

최근 기존 낙뢰보호시스템의 미비점을 보완하고 새로운 기능을 추가한 고성능 제품과 지능형 솔루션이 잇달아 출시되고 있다.

먼저 낙뢰를 유도하지 않도록 설계된 차세대 피뢰치이 눈에 띈다.

코로나 방전으로 낙뢰 확률을  대폭 감소시키는 차세대 피뢰침과 함께 통합 등전위 접지와 서지보호장치 등을 아우르는 낙뢰피해 대책 솔루션도 눈길을 끈다.

통합 등전위 접지는 전위차를 제거하고 탄소접지 모듈을 설치해 낮은 접지저항을 유지시킨다. 이를 통해 낙뢰시 전위 상승을 억제하고 역서지 발생을 감쇄시킨다. 아울러 장비에 대한 전압부담을 경감하고 서지 전압이 근본원인을 차단한다.

전원용 서지보호장치는 유도뢰 차단을 위해 1000V 이하의 전력선이나 전화선, 네트워크 등에서 나타나는 매우 잛은 순간의 위험한 과도전압과 노이즈를 감쇄시키도록 설계됐다.

접지설비에 별도의 아크방전봉을 설치해 서지를 감쇄하는 솔루션도 시선을 모은다.

피뢰침은 낙뢰전류를 대지로 방류시키지만 이때 근접한 도체로 역서지 전압이 유입된다. 아크방전봉은 피뢰침으로 유입된 고전압을 최소로 감쇄시킨다.

3세대 기술로 불리는 낙뢰보호시스템도 주목을 받고 있다. 이 시스템은 피뢰침이나 접지봉과는 다르게 콘센트에 꽂아서 사용할 수 있는 게 장점이다. 이 시스템에는 이상전압 제거장치와 에너지 변환, 방전, 중성화 장치가 탑재돼 있다.

이 시스템은 낙뢰 등의 이상전압을 접지봉을 통해 대지에 방전시키지 않고 전류의 특성을 분석해 에너지 변환 및 전하 중성화를 통해 제거한다. 또한 직격뢰뿐만 아니라 다중뢰로 인한 이상전압도 제어할 수 있다.