과거 국내 접지설계는 요구 접지저항값 중심의 설계로 위험전압에 대한 접근은 미흡한 실정이었으나 최근에는 국외에서 중요시하고 있는 접지계의 안전전압에 중점을 둔 접지설계가 이루어지고 있다. 이에 시화호 조력발전소 건설공사의 접지설계를 모델로 하여 최근접지설계 기법을 정리하였다.
국내 접지방식은 2021년부터 IEC 60364에서 제시하는 접지방식을 새롭게 채택하고 있다. 이 접지방식은 인체접촉사고 발생 시, 접촉전압과 통과전류에 대한 특성이 다양하게 나타날 수 있어, 인체에 대한 안전성 평가가 구체적으로 요구되고 있다. 또한, 한국전기안전공사나 대한전기협회에서 IEC 60364의 접지방식에 대한 안전기술 교육을 부분적으로 수행하고 있지만, 안전성을 평가할 수 있는 시험장치가 미흡하여, 전기안전관리자에 대한 교육이 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 IEC 60364의 접지방식별 안전성 평가를 수행할 수 있는 시험장치를 모델링하고, 이를 바탕으로 시험장치를 구현한다. 즉, 전력계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 계통 전원부, 접지방식별 시험장치부, 보조장치부로 구성된 안전성 평가 시험장치의 모델링을 제시하고, 계통전원부, TT접지방식 시험장치부, TN-S접지방식 시험장치부, 모니터링부로 구성된 안전성 평가 시험장치를 구현한다. 상기의 모델링과 시험장치를 이용하여, TT접지방식과 TN-S접지방식의 인체 안전성 특성을 분석한 결과, TT접지방식의 경우 고장점 임피던스가 0[Ω], 10[Ω], 100[Ω]에서 인체 통과전류는 각각 104[mA], 87.4[mA], 35.5[mA]가 산정되었고, TN-S접지방식의 경우 54.9[mA], 4.1[mA], 0.4[mA]가 산정됨에 따라, TN-S접지방식이 TT접지방식에 비하여 감전에 대한 보호가 우수함을 알 수 있고, 저압수용가에서 사용 중인 TT 접지방식에서 TN-S 접지방식으로 전환하면 감전에 대한 보호성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 건설현장에 설치하는 가설울타리와 접지동봉을 매설하여 접지저항을 측정하였다. 접지저항을 측정한 결과 접지동봉은 10.8Ω이고, 가설울타리는 2.07 Ω이었으며, 이는 가설울타리가 접지전극으로 활용될 수 있음을 의미한다. 그러나, 가설울타리를 특별고압설비나 피뢰설비 등의 접지전극으로 활용할 때 가설울타리에 접지전류가 흐르게 되면 전위가 상승하고 접촉전압이나 보폭전압 등으로 인하여 감전사고가 발생할 수 있으므로, 가설울타리를 접지전극으로 활용하는 때는 신중해야 한다. 감전이나 화재 등의 위험이 없도록 안전조치를 한 상태에서 가설울타리를 접지전극으로 제한적으로 활용해야 할 것이다.
건물의 접지방식은 사고 발생 시 고장전류를 대지로 안전하게 방전시켜 인체와 기기의 안전성을 확립하기 위한 중요한 요소이다. 특히, 우리나라 아파트단지의 접지방식은 일본의 영향을 받아 TT접지방식으로 설계/시공되고 있지만, 전기안전을 확보하기 위하여 각동의 건물에서 기초 콘크리트 접지를 시설하고, 이들을 서로 연결하여 수변전실의 변압기 2차측 접지까지 연결하고 있다. 이러한 공동구로 연결된 TT접지방식은 TN접지방식에 가까우므로 1선 지락사고시 사고전류의 크기와 대지전압의 크기가 크게 증가하므로, 이를 정확하게 해석하여 사고에 대한 보호대책을 세우는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 대규모 아파트단지의 접지특성을 해석하기 위하여, 도면과 현장측정에 의한 사례분석과 PSCAD/EMTDC의 모델링에 의한 접지방식 특성을 분석하여, 대규모 아파트단지의 접지방식(TN접지방식과 TT접지방식)에 대한 정확한 유형을 파악한다. 또한, 공동구 연결유무에 의한 대규모 아파트단지의 접지방식 구조에 따른 사고해석 알고리즘을 제시하고, 사고발생시 접지계통에서의 접촉전압 및 보폭전압을 고려한 접지계통설계 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 제시한 모델링과 알고리즘을 바탕으로 실 계통의 아파트단지에 적용한 결과, 대규모 아파트단지의 접지특성 해석에 유용함을 확인하였다.
접지시스템은 인체의 안전을 확보함과 동시에 기기 및 장치의 확실한 동작과 절연 파괴를 방지하기 위한 가장 중요한 시스템이라 할 수 있다. 접지시스템은 전원설비용, 통신설비용, 피뢰설비용 접지로 크게 분류할 수 있으며 사고 발생 시 대지를 통하여 고장 전류를 신속하게 방전함으로서 기준전위를 유지하는 것을 목적으로 하며, 시스템 성능을 최적화하기 위하여 용도에 따라 서로 다른 목적의 접지라도 각 접지시스템을 본딩시켜 등전위를 형성하는 것이 가장 보편적으로 적용되는 설계 개념이다. 본 연구에서는 축소형 GIS 접지시스템의 계획과 시공에 있어서 좁은 지형조건에서 지반 보강용 철근 콘크리트 파일을 건축물 구조체 접지극으로 활용하여 mesh 접지망과 등전위화 함으로써 접지시스템의 효과를 증대 할 수 있는 방안을 제안하고 효과를 검증하고자 한다.
본 연구는 접지저감제의 성분으로 수용성 고분자의 유기물과 층상형 점토의 무기재료를 주재료하여 새롭게 개발한 새로운 형태의 접지저감제의 성능비교에 관한 것이다. 신개발의 접지저감제는 수분을 흡습하여 수분에 용해된 수용성고분자가 수분과 함께 층상형점토의 층으로 삽입되어 접지저감 성능을 발휘하게 된다. 본 연구의 유 무기 복합재료형 접지저감제는 함수율과 팽창률이 매우 우수할 뿐 아니라 300wt%의 수분을 공급 후 측정한 전기전도도도 매우 뛰어나다. 또한 환경친화적인 천연재료들이므로 인체나 환경에 매우 안전하며, 접지전극의 부식과 전식을 방지하는 기능이 매우 뛰어나 염해나 화학적으로 부식성이 높은 토양에서 큰 장점을 갖는다. 본 논문에서는 신개발의 접지저감제와 기존의 여러 접지저감의 성능을 비교 분석하였다. 이를 위해 현장의 대지저항율을 측정 분석하여 각각의 접지저감제의 접지설계에 적용하여 시뮬레이션하였으며, 시뮬레이션 결과와 현장에서 실제 시공한 측정 결과와 비교 분석하였다.
접지의 실시목적은 감전 및 전위상승에 따른 전기위험으로 인체를 보호하고 전기, 전자, 통신기기등이 외, 내부 surge 발생 시 기기를 보호하여 안전하게 사용하기 위한 것이다. 접지방법은 이전에는 접지극 설치에 의하여 단순히 접지저항을 측정하여 접지저항값이 기준치에 적합하면 접지가 올바르게 실시된 것으로 간주하였으나 현재는 전자 기기 및 통신기기등의 발달로 인하여 전자부품이 noise에 취약하기 때문에 복잡하고 체계적인 접지시스템 설계의 필요성이 대두되었다, 이에 따라 본 논문에서는 접지시스템의 설계방법, 설계시 고려요소, IEEE,IEC의 규격에서의 접지설계방법등에 대하여 고찰하였다.
접지시스템은 전력계통에서 사고가 발생하거나 접지가 시공된 시설물에 낙뢰가 침입하는 경우와 같이 고장 전류나 써지가 발생하였을 때 대지로 신속하게 방전시켜 전력기기의 파손 및 고장을 방지하고 대지 전위 상승을 억제하여 인체에 대한 안전성을 확보를 해야한다. 본 논문에서는 대지저항률이 높은 암반지형에서 접지시스템을 설계하기 위해서 대지저항률을 측정하여 토양모델을 모의하였으며, 접지망 설계를 통해 대지 전위 상승을 모의하여 인체 안전 측면을 검토하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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