대지저항률

대지저항률의 정의

대지저항률은 흙이 전류의 흐름을 얼마나 방해하는지 나타내는 고유 값이다.

단위는 Ω·m이다.

전계의 세기와 전류밀도의 비로 정의되는 물성값이다.

같은 전극이라면 접지저항은 대지저항률에 거의 비례한다.

영향 요인

대지저항률은 토양 종류, 함유 수분, 온도, 계절, 지층 구조에 따라 달라진다.

흙이 젖어 있으면 접지저항이 작아지고, 바싹 마른 암반이면 크게 나온다.

함수율 25% 이상에서는 변화가 작고, 그보다 건조하면 저항률이 현저히 증가한다.

토양은 온도가 낮아질수록 저항률이 증가하는 반도체와 유사한 거동을 보인다.

위너 4전극법 측정

위너 4전극법은 전극 네 개를 일직선에 등간격 a로 설치하는 방법이다.

바깥쪽 C1, C2에 전류 I를 흘리고, 안쪽 P1, P2 사이 전압 V를 잰다.

측정저항은 V를 I로 나눠 구하고, 대지저항률은 ρ=2πaR로 계산한다.

전극 간격 a를 바꿔 얻은 ρ-a 곡선을 표준곡선과 비교해 층 구조를 추정한다.

계산 예제

가상의 예로, 전극 간격 5m, 전압 3.0V, 주입 전류 0.5A를 가정하자.

측정저항 R은 V를 I로 나눈 3.0 ÷ 0.5 = 6.0Ω이다.

이를 ρ = 2πaR에 대입하면 60π, 약 188.5Ω·m가 된다.

이 값은 점토질·모래질 범위에 들어가므로 상식 범위의 값이다.

헷갈리는 점

첫째, 전극 간격 a는 측정 깊이를 대략 결정한다. 임의로 좁히면 표층 값만 얻는다.

둘째, 2전극법 결과는 접촉저항이 섞여 설계용 값으로 쓰면 안 된다.

셋째, 계절 조건을 무시하지 말고 측정 시기와 조건을 함께 기록한다.

시험에서는 4전극법 명칭, 간격에 따른 깊이 해석, 계절 보정을 확인한다.

정리

대지저항률은 토양 종류에 따라 범위가 크게 다르다.

늪지·진흙은 80~200Ω·m, 사암·암반은 10,000~100,000Ω·m 수준이다.

같은 종류라도 함수율과 계절에 따라 값이 크게 달라지므로 현장 측정이 필요하다.

시험에서는 측정법, 수분 영향, 계절 보정을 함께 묻는 경우가 많다.