전기설비 내진설계

왜 배우는가: 수·변전설비는 지진 시 전력 공급 전체가 멈출 수 있는 핵심 설비여서, 내진 설계의 기본 원리와 기준을 알아야 설계 판단과 시험 답안을 쓸 수 있다. 1교시 용어형, 2~4교시 논술형에 반복해서 출제되는 주제이므로 정의와 세부 대책을 함께 익혀 두어야 한다.

출제 이력: 제126회 1교시 12번, 제112회 3교시 2번, 제109회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: 내진설계는 지진 시 수·변전설비가 전도·파손되지 않고 전력 공급 기능을 유지하도록 지진력에 대한 구조·설치 조건을 정하는 것이다.

핵심 키워드

• 내진설계(seismic design)
• 수평지진력
• 내진 고정(anchoring)
• 전도 방지
• 앵커볼트(anchor bolt)
• 방진·면진 장치
• 기능 유지
• 설계 지진력

이 절은 수·변전설비가 옥내에 설치되는 경우를 중심으로 설명한다. 건축물 내 전기설비 전체에 적용되는 원칙을 먼저 익히고, 세부 대책은 뒤 절에서 다룬다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 지진이 나면 건물과 함께 기기가 흔들리는데 기기가 넘어지거나 볼트가 빠지거나 배선이 끊기면 전기가 끊긴다. 내진설계는 이런 일이 생기지 않도록 기기 무게와 흔들림의 크기를 미리 계산해서 고정 방법과 설치 위치를 정하는 일이다.

정식 정의는 다음과 같다. 내진설계는 지진에 의해 발생하는 수평력과 수직력을 설비의 질량과 가속도로 산정하고, 그 힘에 견디도록 설비의 구조와 고정 방식을 정하는 설계 행위다. 전기설비기술기준은 고압 또는 특고압 전기기계기구·모선 등을 시설하는 발전소·변전소·개폐소 또는 이에 준하는 곳의 전기설비가 자체중량, 적재하중, 적설 또는 풍압 및 지진 그 밖의 진동과 충격에 대하여 안전한 구조이어야 한다고 규정한다(제21조제5항). 이 규정이 수·변전설비 내진의 법적 출발점이다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 수평지진력: 지진동이 설비에 가하는 수평 방향 관성력이다. 설비 질량에 지진 가속도를 곱해 구한다.
• 전도 방지: 설비가 기초에서 떨어지거나 넘어지지 않도록 고정하는 것이다. 캐비닛형 기기에서 특히 중요하다.
• 내진 고정: 앵커볼트, 내진 브래킷, 기초 보강 등으로 설비를 구조체에 확실히 연결하는 것이다.
• 기능 유지: 지진 후에도 차단·계측·보호 기능이 작동해야 한다는 뜻이다. 단순히 무너지지 않는 것만으로는 충분하지 않다.

3. 등장 배경과 필요성

국내 건축물은 과거 내진 설계 기준이 강화되어 왔고, 설비 측면의 기준은 건축물 본체보다 늦게 체계화되었다. 환태평양 지진대의 지진이 국제적으로 빈번해지면서 한반도도 지진 대비가 필요하다는 인식이 커졌다. 변전실 같은 핵심 설비가 지진으로 정지하면 정전이 광범위하게 번지고, 복구에도 시간이 많이 걸린다. 특히 옥내 변전실에 설치된 변압기, 차단기, 수배전반은 중량이 크고 무게 중심이 높아서 지진에 취약하다.

또한 내진은 설비 안전과 공급 신뢰도를 함께 확보하기 위한 요구다. 설비가 파손되면 감전이나 화재 위험도 생기므로, 내진은 전기설비기술기준이 요구하는 안전 원칙과도 연결된다. 설계 단계에서 내진을 반영하지 않으면 시공 후 보강 비용이 크게 늘어나므로 초기 설계 단계에서 고려해야 한다.

• 지진 시 전력 공급 중단을 막는다.
• 설비 전도와 파손에 따른 인명·재산 피해를 줄인다.
• 지진 후 복구 시간을 단축한다.