공통·통합접지저항 측정

왜 배우는가: 공통·통합접지는 접지극을 하나로 묶어 저감하는 방식이라, 접지저항을 어떻게 측정하고 어떤 값을 합격으로 볼지 정하는 일이 감전·뇌서지 보호 성능을 좌우한다. 실무 점검에서 측정 방법과 판정 기준을 잘못 적용하면 설비 전체의 안전 판단이 틀어지므로 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제102회 1교시 1번, 제99회 1교시 13번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의 문장은 다음과 같다.

공통·통합접지는 전기설비의 접지극·접지선을 하나로 연결하여 접지저항을 낮추고, 등전위 본딩으로 전위차를 줄이는 접지 방식이다.

핵심 키워드

• 공통접지
• 통합접지
• 접지저항 측정
• 전위강하법
• 등전위 본딩
• 본딩 연속성
• 대지저항률

2. 개념 풀이

쉽게 말하면, 건물의 여러 접지(전력, 통신, 피뢰, 가스 등)를 따로 두지 않고 하나의 접지극 망으로 묶는 방식이다. 묶으면 전체 접지저항이 낮아지고, 뇌서지나 지락 사고 때 건물 내 금속체 사이의 전위차가 작아진다.

정식 정의는 다음과 같다. 공통접지는 둘 이상의 접지 목적(전력·통신·피뢰 등)을 한 접지극에 공동으로 사용하는 방식이다. 통합접지는 이들을 하나의 접지망으로 전기적으로 연결하여 등전위를 이루게 하는 방식이다. 두 용어는 실무에서 혼용되지만, 답안에서는 접지극 공용 여부를 공통, 등전위 연결 구성을 통합으로 구분해 쓰면 명확하다.

접지저항은 접지극에서 대지로 흐르는 전류에 대한 대지의 저항이다. 접지극 주변 대지의 전위 분포가 저항값을 결정하므로, 측정 원리를 이해해야 측정값을 올바로 해석할 수 있다.

전위강하법은 접지극과 전류 보조전극 사이에 전위 보조전극을 이동시키며 전압과 전류를 측정하여 접지저항을 구하는 방법이다. 측정 시 전류 보조전극을 접지극에서 충분히 떨어뜨려야 대지의 참값에 가까운 저항을 얻는다.

등전위 본딩은 금속 도체를 전기적으로 연결해 그 사이의 전위차를 없애는 조치다. 본딩 선의 연속성이 끊기면 접지 효과가 사라지므로 연속성 측정이 함께 요구된다.

대지저항률은 토양 1㎥ 가 가진 고유 저항(Ω·m)이다. 접지저항은 대지저항률에 비례하므로, 측정 전에 대지저항률을 파악하면 접지극 설계와 측정 결과의 타당성을 함께 검토할 수 있다.

3. 등장 배경과 필요성

건물과 설비가 커지고 전자기기가 많아지면서 접지극을 설비별로 따로 두면 접지극 간 전위차가 생긴다. 이 전위차는 통신선, 제어선, 서지 경로를 통해 기기 손상이나 감전을 일으킬 수 있다. 그래서 접지극을 묶어 하나의 등전위 면을 만드는 공통·통합접지가 도입되었다.

또 접지극을 여러 개 두는 것보다 공용 접지극을 쓰면 시공 면적과 비용을 줄일 수 있다. 다만 접지극을 합치면 측정 결과가 다른 설비의 영향을 받으므로, 측정 방법과 판정 기준을 명확히 정해야 한다.

접지저항을 측정하는 목적은 설계값이 실제로 확보되었는지 확인하는 것이다. 공통·통합접지에서는 접지저항 값뿐 아니라 본딩 연속성 값도 함께 확인해야 등전위 목적이 달성된다.

접지저항 10Ω 이하(고압·특별고압 제1종 접지, 400V 이상 저압 특별 제3종 접지 기준)

4. 구성요소·원리·절차

공통·통합접지저항 측정은 접지극 하나의 저항을 따로 재는 것이 아니라, 건축물에 함께 묶인 여러 접지계통 전체의 저항을 한 번에 확인하는 절차다. 측정 대상은 접지극, 접지선, 보호도체, 등전위본딩 네 가지 구성요소로 나뉜다.

공통접지는 전력설비·통신설비·피뢰설비의 접지극을 하나로 묶는 방식이다. 통합접지는 여기에 건축물 구조체 접지와 기타 접지를 더한 방식이다. 두 방식 모두 여러 접지극이 병렬로 연결되므로 측정 결과는 전체 합성 저항으로 나타난다.

원리는 다음과 같다. 접지저항은 접지극 주변 대지의 저항률과 접지극 형상에 따라 정해진다. 전위강하법은 전류 보조전극(C)에서 전류를 흘리고, 전위 보조전극(P)에서 전위차를 재어 저항을 구한다. 측정 저항 R은 다음 식으로 구한다.

$R = \frac{V}{I}$

V는 P와 접지극 사이 전압(V), I는 C로 흐르는 전류(A)다. 전위 보조전극을 전류 보조전극 쪽으로 이동하면서 얻은 저항값이 평평한 구간(수평부)을 보이면, 그 값이 접지저항의 참값이다.

수평부가 나타나지 않으면 전류 보조전극이 접지극에 너무 가까워 저항구역이 겹친 것이다. 이때는 전류 보조전극을 더 멀리 세워 다시 측정한다. 전류 보조전극은 접지극 규모의 6.5배 이상 떨어지거나 접지극과 80m 이상 이격시키는 것이 일반적인 기준이다.

절차는 다음과 같다.

• 측정 대상 접지계통을 분리하지 않고 연결된 상태에서 접지극 연결 상태를 점검한다.
• 접지극에서 일직선으로 전류 보조전극(C)과 전위 보조전극(P)을 설치한다.
• 전류 보조전극을 설치하고 일정 전류를 흘려 전압과 전류를 측정한다.
• 전위 보조전극을 접지극과 C 사이 여러 지점에 옮기며 저항을 측정한다.
• 전체 거리의 61.8% 지점에 P를 놓은 값을 접지저항으로 채택한다.
• 51.8%, 71.8% 지점 값을 추가로 측정해 평균과 비교하여 검증한다.
• 등전위본딩 구간은 본딩 도체 양단 사이 저항을 별도로 측정하여 기준과 비교한다.

5. 관련 법령·기준·표준

공통·통합접지와 접지저항에 관한 현행 기준은 「한국전기설비규정(KEC)」(2021-01-01 시행)을 기본으로 한다. 접지저항 기준값과 접지선 굵기는 KEC 접지 조항에서 정한다. 등전위본딩 저항 기준은 등전위 본딩 조항과 관련 기술지침을 따른다.

표의 값은 목적과 적용 조건이 다르다. 통신 접지와 전력 접지를 혼동하지 않는다. 등전위본딩 연속성 기준은 측정 조건을 함께 기록해야 판정이 된다. 접지선 굵기는 저항값에 따라 달라지므로 기준값과 짝으로 외운다.

개정 연혁으로는 2021-01-01 한국전기설비규정 시행으로 구 '전기설비기술기준의 판단기준'이 대체됐다. 접지 측정의 세부 기준은 이후 개정된 조항을 따른다.