낙뢰 보호대책 (KS C IEC 62305)

정의와 두 체계

낙뢰 보호대책은 건축물과 내부 전기·전자시스템을 뇌격 영향으로부터 지키는 체계다.

외부 피뢰시스템은 직격뢰를 대지로 보내고, 내부 피뢰시스템은 유도 전자계와 서지를 억제한다.

두 체계는 함께 설계해야 하며, 한쪽만으로는 전기·전자시스템을 보호할 수 없다.

LPZ 경계 구획

뇌보호영역(LPZ)은 건물 내부를 전자기 환경 강도에 따라 경계로 나눈 영역이다.

외곽에서 내부로 갈수록 뇌전자계 세기를 낮추도록 차폐와 서지 대책을 단계적으로 적용한다.

경계마다 등전위 본딩을 해서 영역 사이 전위차를 줄인다.

전원선과 신호선의 경계마다 SPD를 설치한다.

피해 경로와 대책

낙뢰 피해는 직격뢰, 인입 서지, 근처 낙뢰의 세 경로로 들어온다.

직격뢰는 기계적 손상과 아크를 일으켜 외부 피뢰시스템이 대응한다.

인입 서지는 과전압과 불꽃방전을 만들어 SPD와 등전위 본딩으로 억제한다.

근처 낙뢰는 LEMP로 제어회로를 오동작시켜 차폐와 뇌보호영역으로 대응한다.

세 경로가 동시에 있으므로 한 가지 대책만으로 끝내지 않는다.

내부 피뢰 설계 절차

내부 피뢰 설계는 위험도 평가에서 출발해 보호등급을 정하는 순서로 진행한다.

위험도 평가 결과로 보호등급 Ⅰ에서 Ⅳ까지 정하며 Ⅰ의 보호 확률이 가장 높다.

이후 외부 피뢰를 설계하고 LPZ를 구획한 뒤 경계마다 등전위 본딩과 SPD를 둔다.

마지막으로 시공 후 주기적으로 점검하고 재평가한다.

계산 예제: 접지 이격

현장 지침은 피뢰설비 접지를 타 접지와 20m 이상 이격하도록 권고한다.

예제에서 피뢰접지극과 통신접지극 사이 실제 거리는 12m다.

12m는 20m보다 짧으므로 기준을 충족하지 못한다.

이때는 접지극을 옮기거나 등전위 본딩으로 두 접지를 연결해 전위차를 줄인다.

정리와 흔한 실수

정답은 접지극을 옮기거나 등전위 본딩으로 두 접지를 연결하는 것이다.

시험에서 자주 감점되는 실수는 외부 피뢰만 설치하고 내부 대책을 빠뜨리는 것이다.

접지극을 본딩 없이 따로 두면 접지 간 전위차가 생겨 장비가 손상된다.

보호등급 Ⅰ도 보호 확률이 가장 높을 뿐 100% 보호는 아니다.

채점에서는 외부·내부 구분, 본딩과 SPD, KS C IEC 62305 명칭을 본다.