피뢰시스템 시설기준

왜 배우는가: 피뢰시스템은 건축물과 설비를 낙뢰 피해에서 지키는 기본 설비이며, 전기안전기술사 시험에서 KEC 기준과 건축물 설비기준 규칙을 묶어 반복해서 출제되는 개념이다. 수뢰부, 인하도선, 접지극의 역할과 기준 수치를 함께 알아야 답안의 구성과 점수가 정해진다.

출제 이력: 제137회 3교시 6번, 제131회 3교시 3번, 제128회 2교시 3번, 제125회 2교시 5번, 제123회 4교시 2번, 제102회 3교시 2번, 제93회 1교시 10번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

피뢰시스템은 낙뢰 전류를 수뢰부에서 받아 인하도선을 거쳐 접지극으로 흘려보내 건축물과 설비를 보호하는 설비 전체이다.

• 피뢰시스템
• 수뢰부시스템
• 인하도선시스템
• 접지극시스템
• 전기적 연속성
• 보호레벨
• 분리형 피뢰시스템
• 비분리형 피뢰시스템

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 피뢰시스템은 벼락이 건물에 떨어질 때 그 전류를 건물 밖으로 안전하게 빼내는 통로다. 벼락을 맞을 수 있는 지점을 만들고, 전류가 흐를 길을 정하고, 그 전류를 땅에 흩어 보내는 세 부분으로 나뉜다.

정식으로는 KS C IEC 62305 체계에서 피뢰시스템을 외부피뢰시스템(External LPS)과 내부피뢰시스템(Internal LPS)으로 나눈다. 외부피뢰시스템은 직격뢰를 받아 땅으로 보내는 부분이고, 내부피뢰시스템은 낙뢰 전류로 생기는 전위차와 유도 과전압으로부터 내부 설비를 지키는 부분이다. KEC 피뢰시스템 규정은 이 두 부분을 함께 다룬다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 수뢰부: 낙뢰를 직접 받는 금속 부분으로 돌침, 수평도체, 메시 도체 등이 있다. 건물 윗부분에 설치하여 벼락이 다른 곳에 떨어지지 않도록 유도한다.
• 인하도선: 수뢰부에서 받은 전류를 지면까지 낮은 임피던스로 전달하는 도체다. 여러 경로로 나누어 설치하면 한 경로에 흐르는 전류를 줄일 수 있다.
• 접지극: 전류를 대지로 방출하는 전극이다. 대지와의 접촉 저항이 낮아야 전위 상승을 억제할 수 있다.
• 등전위본딩: 금속 설비, 배관, 전기 설비를 전기적으로 묶어 동일 전위가 되도록 하는 접속이다. 내부피뢰 대책의 핵심이다.
• 이격거리: 피뢰시스템과 금속 설비 사이에 두는 최소 거리다. 측면 섬락을 막기 위해 필요하며, 접속할 수 없을 때 대안이 된다.

3. 등장 배경과 필요성

건축물은 고층화되고 내부 설비가 밀집되면서 낙뢰 피해가 커졌다. 통신과 제어 설비가 늘어나 전기·전자 기기가 주변 전자기 환경에 민감해졌고, 작은 서지 전압으로도 오동작이나 고장이 생길 수 있다.

도시화가 진행되면서 건물 사이의 접지 간섭도 커졌다. 한 건물의 접지 계통이 이웃 구조물의 접지와 서로 영향을 주고, 외부에서 들어오는 서지가 전원선과 통신선을 통해 내부로 유입되는 경우가 많아졌다. 그래서 외부 직격뢰만 막는 수준으로는 부족하고 내부 침입 서지까지 함께 관리해야 한다.

국제표준은 낙뢰를 확률적으로 다룬다. 설계 목적은 낙뢰 확률을 낮추고 내부로 들어오는 피해를 제한하는 데 있다. 이 접근이 국내 규정에도 반영되었다. 구 전기설비 기술기준은 뇌방전으로 인한 과전압에서 전기설비의 손상, 감전, 화재 우려가 없도록 피뢰설비를 시설하도록 정했다. 현재는 KEC가 이를 대체하여 적용된다.