공용접지

왜 배우는가: 공용접지는 건축물 전기설비의 감전 보호와 뇌서지·고장전류 처리를 한꺼번에 해결하는 기본 방식이다. 실무에서 설계·시공 방식을 결정하는 핵심 개념이며, 시험에서는 단독접지와의 비교 문제로 반복 출제된다.

출제 이력: 제127회 2교시 5번, 제102회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

공용접지는 건축물의 여러 전기설비와 통신·피뢰설비가 하나의 접지극 또는 접지계통을 공유하도록 연결하여, 설비 간 전위차를 줄이고 고장전류와 뇌전류를 함께 대지로 방류하는 접지방식이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 공용접지(공통접지, 통합접지)
• 단독접지(개별접지, 독립접지)
• 등전위본딩
• 전위상승
• 전위차
• 접지저항
• 뇌전류
• 접지극 공용

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 건물 안의 모든 전기 장비가 같은 접지 기준점에 묶여 있는 상태다. 장비마다 땅속에 따로 접지봉을 박으면 사고 때 장비 사이에 전위차가 생긴다. 공용접지는 이 전위차를 없애려는 방식이다.

정식 정의는 다음과 같다. 공용접지는 전력 설비의 접지, 피뢰설비의 접지, 통신설비의 접지 등을 하나의 접지극에 연결하는 방식이다. 이를 통해 건물 전체를 하나의 등전위 영역으로 만든다. 공용접지의 목적은 감전 방지, 기기 보호, 전위 균일화다.

고장전류는 기기 외함이나 선로에서 대지로 흐르는 전류다. 공용접지에서는 이 전류가 여러 접지전극에 나뉘어 방류된다. 그 결과 접지 한 점의 전위 상승이 줄어든다.

뇌전류는 낙뢰가 접지계통으로 흘려 보내는 대전류다. 공용접지는 뇌전류를 건물 전체 접지전극에 분산시킨다. 이때 기기 사이의 전위차가 작아져 절연 파괴와 기기 손상을 막는다.

접지저항은 접지극과 대지 사이의 전기 저항이다. 공용접지에서는 접지극 수가 많고 면적이 넓어 전체 접지저항을 낮추기 쉽다. 저항이 낮을수록 고장전류가 대지로 쉽게 흐른다.

등전위본딩은 금속 도체를 서로 연결해 전위를 같게 만드는 작업이다. 공용접지의 핵심 수단이며, 주 등전위 본딩과 보조 등전위 본딩으로 나뉜다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 건축물은 전력 설비, 통신 설비, 피뢰 설비가 각각 별도 접지를 가졌다. 설비마다 접지극을 따로 두면 공간을 많이 차지한다. 도심에서는 접지극을 매설할 땅도 부족하다.

개별 접지는 설비 사이의 간섭 문제도 낳았다. 한 설비에서 흐른 고장전류나 뇌전류가 다른 설비의 접지 전위를 올린다. 이를 전위간섭이라 한다. 전위간섭이 커지면 통신 장비가 오작동하고, 기기 절연이 손상된다.

건축물이 고층화·복합화되면서 다목적 건물이 늘었다. 여러 용도의 설비가 한 건물에 모이면 접지를 통합하는 방식이 효율적이다. 이 때문에 공용접지가 표준적인 접지방식으로 자리 잡았다.

단독접지는 설비마다 접지극을 분리하는 방식이므로 설비 간 절연 분리가 필수다. 반면 공용접지는 접지극 공유로 공간과 공사비를 줄인다. 두 방식의 장단점 비교는 6절에서 다룬다.

여기서 접지 기준이 되는 값은 기기별 접지저항 기준이다. 저압 기기의 제3종 접지저항은 100Ω 이하이고, 특별 제3종은 10Ω 이하이다. 공용접지는 이 기준을 모든 설비에 공통으로 만족하도록 설계한다.

4. 구성요소·원리·절차

공용접지는 건물 내 여러 설비(전력, 통신, 피뢰, 전자기기 등)의 접지극과 접지선을 하나로 묶어 공통 접지망을 만드는 방식이다. 구성요소는 접지극, 접지도체, 주 접지단자(MEB), 등전위 본딩도체, 기기 접지선으로 나뉜다. 핵심 원리는 여러 접지극을 공통 접지망으로 연결해 모든 설비가 같은 전위를 갖도록 하는 것이다.

표의 값은 구성요소의 역할을 보인 것이다. 단면적 기준은 5절 표에 정리한다.

공용접지의 동작은 다음 순서로 진행된다.

• 뇌전류 또는 지락전류가 한 설비의 접지극으로 유입된다.
• 공통 접지망을 통해 전류가 여러 접지극에서 동시에 대지로 분산된다.
• 접지망 전체가 같은 전위로 상승하므로 설비 사이의 전위차가 줄어든다.
• 등전위 본딩으로 금속체 사이의 접촉 전압과 측로 전압이 억제된다.
• 접지 시스템의 한계를 넘으면 연결된 모든 설비에 영향이 미치므로 접지저항 관리가 필요하다.

공용접지는 여러 접지극을 연결해 설비 간 전위차를 줄이는 방식이다.

아래 구성도는 공용접지의 연결 구조를 보인다.

5. 관련 법령·기준·표준

공용접지에 직접 적용되는 기준은 전기설비 접지와 등전위 본딩 기준이다. 국내에서는 「전기설비기술기준」과 한국전기설비규정(KEC)이 접지 종류와 접지선 굵기를 정한다. 소방·통신 설비는 각 설비 기준을 함께 따른다.

표의 접지공사 구분은 옛 전기설비기술기준의 판단기준 체계이며 현행 KEC는 같은 목적의 접지 기준을 따른다. 공용접지에서는 접지저항을 가능한 낮게 두는 것이 원칙이다.

보호도체는 접지 연속성을 보장하는 도체다. 등전위 본딩에서는 주 등전위 본딩과 보조 등전위 본딩을 구분한다. 주 본딩은 건물 인입부 금속체를 한 점에 연결하고, 보조 본딩은 욕실처럼 국부 영역의 금속체를 연결한다.

접지저항 10Ω 이하는 기기 접지 구분에 따른 기준값이며 전체 접지망의 목표 저항과 구분해 적용한다.

관련 기준은 접지 종류별 값이 다르므로 설계 시 대상 설비의 기준을 먼저 확인해 적용한다. 개정 연혁은 본 문서 기준으로 KEC 시행(2021-01-01) 이후 현행 기준을 따른다.

6. 유형과 비교

공용접지는 접지극과 접지도체를 건물 내 여러 설비가 함께 쓰는 방식이고, 단독접지는 설비마다 접지극을 따로 두는 방식이다. 두 방식은 등전위 구성과 전위간섭 측면에서 성격이 반대로 나타나므로 비교표로 정리한다.

표는 공용접지가 전위 균일성과 신뢰성에서 유리하고, 단독접지는 설비 간 간섭 차단에서 유리함을 보인다. 기기 구분의 기준은 설비 특성과 시설 여건에 따른다.