굴뚝 피뢰대책

굴뚝 피뢰대책의 정의

굴뚝 피뢰대책은 직격뢰를 수뢰부로 포착해 대지로 방전시키는 시설이다.

외부피뢰시스템은 수뢰부, 인하도선, 접지극으로 구성된다.

내부피뢰시스템은 뇌등전위본딩과 외부 피뢰와의 전기적 절연으로 구성된다.

외부는 뇌격전류를 대지로 흘리고, 내부는 불꽃방전을 막는다.

회전구체법으로 수뢰부 배치

수뢰부 위치는 회전구체법으로 정한다.

가상의 구가 굴뚝 주변을 굴러갈 때 닿는 부분은 벼락을 맞을 수 있다.

닿지 않는 부분은 보호 범위에 든다. 구의 반경은 보호레벨에 따라 달라진다.

보호레벨 I은 반경 20m, IV는 60m이다. 상단이 반경을 넘으면 상단 자체가 수뢰부 역할을 한다.

인하도선과 접지극의 전류 분담

인하도선과 접지극은 뇌격전류를 분담해 대지로 흘린다.

인하도선 한 가닥의 분담 전류는 뇌격전류에 1/n을 곱한 값이다.

여기서 n은 병렬 인하도선 수다. 인하도선을 늘리면 각 도선의 전류가 줄어든다.

그래서 측면 불꽃 위험이 낮아지고, 인하도선은 2개 이상으로 분산한다.

내부 보호: LEMP와 LPZ

정답은 1/4이다. 뇌격전류를 n으로 나눈 값이므로 4가닥이면 1/4이다.

내부 보호는 LPZ 경계의 등전위본딩과 SPD로 막는다.

LPZ는 뇌보호영역이다. 전자기 환경의 세기에 따라 구분하며, 바깥에서 안쪽으로 번호가 커진다.

LEMP는 뇌방전 때 생기는 전자계 임펄스로, 설비에 유도 과전압을 만든다.

수뢰부만으로는 부족하므로 내부 LEMP 대책을 함께 세워야 한다.

시험 포인트와 답안 구성

시험에서는 외부 피뢰 설계 기준과 내부 보호대책을 묶어 묻는다.

돌침만으로는 측면을 덮기 어려워, 대형 굴뚝은 수평도체를 병용한다.

회전구체법은 측면 노출이 큰 굴뚝에 적합하다. 보호각법은 낮은 굴뚝에 쓰는 것이 바람직하다.

답안은 수뢰부, 인하도선, 접지, 내부 보호 순으로 구성한다.

정리

마지막으로 핵심 내용을 정리한다.

수뢰부는 회전구체법으로 정하고, 인하도선은 2개 이상으로 분산한다.

접지극은 접지시스템과 연결하고, 내부는 등전위본딩과 SPD로 보호한다.

부식과 열화 대책까지 설계 단계에서 함께 반영하는 것이 핵심이다.