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공통접지(Common Grounding) 공통 접지는 여러 다른 시설인 통신 시스템, 전기설비, 제어설비 및 피뢰설비와 같은 여러 설비를 하나의 접지전극을 구성하여 공통으로 접속하여 사용하는 접지 방식이다. 즉, 하나의 건축물 부지 내에서 접지선 혹은 철골 구조를 이용 각각의 접지 전극을 연접하여 공통 접지를 구성하고, 접지를 필요로 하는 모든 설비를 이 공통접지에 접속한다. 이러한 공통 접지를 구성하는 방법은 접지 전극을 연결하는 것 혹은 접지선을 모으는 것 그리고 건축의 철골 구조체를 이용하여 연결하는 방법 등이 있다. (그림 1)은 공통 접지의 구성 방법들을 나타낸다. (그림 1) 공통접지의 구성 방법 1. 공통 접지의 특성 협소한 면적에 독립적으로 시공되어 있는 각각의 접지를 완전한 독립 접지로 볼 수 있느냐 하는 의문과 대형 빌딩 내에 설치된 여러 설비가 고정 볼트나 혹은 인접 도선에 의해 대부분 철골과 연결되어 있다고 볼 때 이미 공통 접지가 구성되었다고 가정할 수 있으므로, 한정된 부지 내의 독립적으로 설치되는 여러 접지를 공통으로 묶어 하나의 양호한 접지로 사용한다는 측면에서 공통 접지는 많은 장점들을 지니고 있다. 공통접지의 장점들은 다음과 같다. ① 접지선이 짧아지고, 접지 배선 및 구조가 단순하여져 보수 점검이 쉽다. ② 각 접지 전극이 병렬로 연결되므로 합성 저항을 낮추기가 쉽고, 건축의 철골 구조체를 연결하여 접지성능을 향상시키고 보조효과를 높인다. ③ 여러 접지 전극을 연결하므로 서지나 노이즈 전류 방전이 용이하다. ④ 여러 설비가 공통의 접지 전극에 연결되므로 등 전위가 구성되어 장비간의 전위차가 발생되지 않는다. ⑤ 시공 접지봉 수를 줄일 수 있어 접지 공사비를 줄일 수 있다. 전원측 접지(제2종 접지)와 부하측 접지(제3종 접지)의 공통에 있어서는 지락보호, 부하기기에 대한 접촉전압의 관점에서 유리하다. 부하기기의 절연이 저하해서 지락사고가 발생한 경우 지락전류는 독립접지면 대지를 경유해서 전원에 되돌아가나 공통접지면 시종 금속회로를 지나서 전원에 되돌아 간다. 공통접지가 되면 금속회로를 흐르는 전원이다. 따라서 금속회로로부터 전류경로의 임피던스가 낮아 큰 지락전류가 흐르는데 따라서 이 지락전류로 과전류보호기를 동작시킬 수 있는 가능성이 생긴다(즉, 과전류보호기로 지락보호를 할 수 있게 된다). 지락전류가 대지를 경유하지 않고 전원에 되돌아가는 것에는 또 하나의 장점이 있는데 그것은 절연이 저하한 부하기기의 금속제외함 등에 사람이 닿을 경우 인체에 큰 지락전류가 흐르지 않는다는 것이다. 즉, 그 만큼 안전하다는 것인데 이것은 인체-대지를 경유하는 회로의 임피던스가 금속회로보다 훨씬 크기 때문이며, 접지의 공통에 의한 일종의 바이패스 효과라 할 수 있다. 공용 접지는 위와 같이 많은 장점이 있지만 단점도 있다. 모든 설비가 공통으로 연결되므로 접지 전극의 성능 악화나 손상으로 연결된 시설 모두가 손상을 받을 수도 있다. 따라서 처음 접지를 시공할 때 강한 내구성의 신뢰성 있는 접지를 시공해야 한다. 또한 접지 전극으로부터 인출된 접지선의 길이와 배선이 문제가 될 수 있다. 접지 연결선이 너무 길어지면 순간 전류가 유입되었을 때 접지전극과 도선저항으로 인해 순간적으로 전위가 상승하여 장비간에 전위차가 발생할 수 있다. 공용 접지의 단점을 알아보면 다음과 같다. ① 접지전극의 손상이나 접지 성능이 악화되면 접속된 모든 설비에 동시에 영향이 파급된다. ② 설비 간에 연결된 접지 배선의 길이가 너무 길어지면 이로 인해 설비 간의 접지 전위차가 발생할 수 있다. ③ 전위상승파급의 위험이다. 공용접지의 경우 접지를 공통하고 있는 설비 중 어떤 설비에 접지전류가 발생하면 그것은 대지로 유출하나 이때 각 접지전극에는 반드시 다소간 접지저항이 있으므로 접지점의 전위가 상승한다.접지전류에 의한 전위상승이 접지를 공통하고 있는 모든 설비에 파급된다. 전위상승 파급의 위험에 대해서는 접지시스템의 접지저항이 매우 작은 경우는 거의 문제가 되지 않는다. 따라서 접지를 시공할 때 유입되는 서지전류나 전위상승요인 등을 고려하여 건물의 철골 구조체에 접속하거나 전위 상승을 최대한 억제하는 접지 배선을 시공할 필요가 있다. 2. 해외 공통 접지 규정(IEEE , NEC 규정) 공통 접지 방식은 미국이나 유럽에서 권고하는 접지 방식이다. 건물 접지를 포함한 빌딩 내에 설치된 모든 설비를 하나의 접지 전극에 연결할 것을 권고하고 있다. (그림 2)는 IEEE, NEC에서 권고하고 있는 공통 접지 구성 방식으로 빌딩 내에 모든 시설물을 공통의 접지 전극에 접속하는 것을 보여준다.
(그림 2) IEEE, NEC 규정의 공통접지구성 방식
(그림 3) NEC 250-81 (그림 4) NEC 1999-192P(250-106) 보안용 접지에 관한 사항은 NEC(미국전기공사규정)의 제250절에 명문화되어 있으나 전자 계산기를 위한 외부잡음 등으로 영향을 받지 않는 고품질의 접지(예컨데 접지저항 3[Ω]이하)의 CGG(Computer-Grade-Grounding)시스템 등은 아직 NEC나 IEEE규격에는 정의되지 않고 있다. 전산기의 정상적인 동작을 확보하기 위해 신호용 접지나 라인 필터용 접지 등의 특유한 접지를 시설할 필요가 있다. 전산기 메이커의 기술자는 잡음을 적게 하기 위한 연구에 심혈을 기울이고 있다. 그 하나의 대책으로서 전자계산기를 위한 독립접지를 주장한다. 여기서 보안용 접지와 약전용 접지의 입장을 택하는 기술자들 사이에 견해차를 종종 볼 수 있다. 그러나 시스템적으로 생각한다면 이 시공법은 전위 등의 문제점이 많아서 바람직하지 못하다. 전산기를 정상적으로 가동시키기 위해서는 전위의 안정된 기준점이 필요하다. 이 방법으로서 하나의 바닥에 설치되어 있는 모든 전산기 관련기기의 접지를 그 바닥의 기준접지극에 연결하여 전위 기준점을 설치하는 것이다. 이와 같이 전산실의 바닥에 기준접지를 잡으면 효과적인 접지를 얻을 수 있다. 덧붙여서 기준접지를 설치하면 접지 임피던스가 저감된다. 여기에서 유의해야 할 것은 전산기의 관련기기와 마루의 접지극을 서로 결부시키는 접지선은 필히 짧게 부설할 필요가 있으며, 전산기 접지점은 원 포인트로 해야 한다. 3. 공통 접지의 권고 규정
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