대지저항률 측정

대지저항률의 정의

대지저항률은 흙과 암반 등 대지가 전류 흐름을 방해하는 정도다.

접지저항 설계의 기초 정수이므로 설계 전에 현장에서 측정한다.

같은 접지극이라도 대지저항률이 크면 접지저항도 커진다.

웨너 4전극법의 구성

웨너 4전극법은 전극 4개를 일직선 위에 등간격으로 박는다.

바깥쪽 두 전극 C1, C2는 전류를 흘리는 전류 보조전극이다.

안쪽 두 전극 P1, P2는 전위차를 재는 전위 보조전극이다.

전극 간격은 a로 두고, 매설 깊이 b는 a에 비해 충분히 작게 한다.

측정 원리와 식

전류를 흘리는 쌍과 전압을 재는 쌍을 분리하여 접촉저항의 영향을 줄인다.

V를 I로 나누면 대지저항 R이 된다.

R에 간격 a를 곱하면 대지저항률이 나온다. a는 m 단위로 쓴다.

깊이 b가 충분히 작아 a가 b의 20배 이상이면 ρ = 2πaR을 쓴다.

계산 예제

가상의 예로 간격 5m, 전압 2.4V, 전류 0.8A를 측정했다고 하자.

먼저 R = V/I 로 대지저항 3Ω을 구한다.

ρ = 2πaR 에 대입하면 대지저항률은 약 94.2 Ω·m 이다.

이 값은 점토·모래 범위보다 작으므로 습윤한 토양으로 볼 수 있다.

측정법 비교

측정법은 전극 수와 배열에 따라 2전극법, 4전극법, 간이법으로 나뉜다.

정확도는 4전극법이 가장 높다. 전류 전극과 전위 전극을 분리하기 때문이다.

웨너 배열은 등간격이라 식이 단순하다. 설계에서는 이 식을 기본으로 한다.

층상 토양은 평균값이 나오므로 간격을 바꿔 여러 번 측정한다.

직접 풀기

방금 배운 식을 그대로 적용하는 문제다. 답을 골라 보자.

간격 a 와 저항 R 을 ρ = 2πaR 에 대입하면 된다.

정리

웨너 4전극법은 등간격 4전극으로 대지저항률을 구하는 방법이다.

전류는 바깥 전극, 전압은 안쪽 전극에서 재고 ρ = 2πaR로 계산한다.

대지저항률은 수분과 염류가 많을수록 작아진다. 온도와 계절에 따라서도 달라진다.