LPMS 뇌보호 대책

정의

LPMS는 뇌전자임펄스(LEMP)로부터 건축물 내부 전기·전자설비를 보호하는 대책 체계다.

번개가 가까이 치면 과전압이 생겨 컴퓨터와 제어반이 오동작하거나 고장 난다.

그래서 건물 내부를 구역으로 나누고, 경계마다 본딩과 서지 차단을 적용한다.

뇌보호영역 구획

건물 내부는 뇌보호영역(LPZ)이라는 구역으로 나뉜다.

LPZ 0은 직격뢰와 완전한 전자계에 노출된 외부 영역이다.

LPZ 1 이후로 갈수록 전자계가 약해지고 보호 수준이 높아진다.

구역이 바뀔 때마다 경계에 본딩과 SPD를 배치하는 것이 원칙이다.

구성요소와 역할

LPMS는 다섯 가지 대책을 묶은 체계다. 외부 피뢰시스템만으로는 내부를 막을 수 없다.

본딩망은 도체 간 전위차를 없애고, SPD는 과도 과전압을 제한한다.

차폐는 뇌전자계를 감쇠시키고, 접지는 뇌전류를 대지로 흘려보낸다.

다섯 요소는 따로 적용되지 않는다. 한 경계에서 본딩과 SPD가 함께 작동해야 한다.

유도전압 원리

뇌전류의 변화율이 큰 상태에서 도체 루프가 뇌전자계와 쇄교하면 유도전압이 생긴다.

이를 식으로 나타내면 V_ind = M·di/dt이다. V_ind는 유도전압, M은 상호 인덕턴스다.

루프 면적을 줄이면 M이 작아져 유도전압이 줄어든다.

금속 차폐는 뇌전자계 자체를 감쇠시켜 같은 효과를 낸다.

계산 예제

계산 예제로 인하도선 간격을 구해 보자. 인하도선이 4개, 둘레가 60m인 건물이다.

인하도선 간격 d는 둘레 L을 인하도선 수 n으로 나눈 값이다.

d = 60 ÷ 4 = 15m이다. 외곽 본딩 연결점을 15m 간격으로 배치하게 된다.

이 간격은 구조체 연결과 맞춰 조정한다. 외곽 본딩 도체의 단면적은 관련 기준 이상으로 잡는다.

흔한 실수와 채점

흔한 실수는 본딩망을 한 번만 두고 LPZ 경계별 연결을 빠뜨리는 것이다.

케이블 루프 면적을 줄이지 않고 SPD 수만 늘리는 것도 감점 요인이다.

차폐를 임의로 접지하는 것도 실수다. 기준 근거가 답안에 없으면 감점된다.

채점은 LPZ 구획, 경계별 본딩, 케이블 경로와 차폐, SPD 협조 네 항목이다.

정리

정리하면 LPMS는 LPZ 경계마다 차폐, 배선, 본딩, SPD, 접지를 함께 적용하는 통합 대책이다.

앞에서 낸 문제의 정답은 전위차와 과전압을 함께 줄이기 위해서다.

기출에서는 LPZ별 대책, 설계 절차, KS C IEC 62305-4 주요 내용을 물었다.

LPZ 구획과 SPD 협조는 반복적으로 출제되는 핵심이다.