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여름철의 공포  번개에 관하여 공부합시다!
여름철의 공포 번개에 관하여 공부합시다!  


작성자   HL2UL(조성국)


다음 내용은 본인이 기고한 내용 중 일부 입니다.
KARL 계제 되었던 내용(95년10월??-96년 2월??)

1. 번개 및 낙뢰에 대한 피뢰 기술

1.1. 번개(雷)의 원리와 실태

번개는 지구를 둘러싸고 있는  대기 중의 분리, 축적된 양, 음전하가 대기의 절
연을 파괴하여  중화하는 자연계의 거대한  방전 현상이다. 번개  현상은 화산의
폭발, 모래 폭풍,  큰 화재 등에 의해서도  발생하지만 가장 일반적인 번개 방전
(뇌방전)은 적란운(뇌운) 중에 분리, 축적된 전하에 의한 불꽃 방전이다.

1.1.1 뇌운(雷雲)의 발생
일반적으로 구름이 발생하여 비나 눈이 내릴 때에는  그 과정에서 양, 음의  전
하가 분리되지만 분리된 전하는 상호간 중화, 혹은 확산을 하며, 불꽃 방전을 일
으키는 것은 거의  없다. 그러나, 구름 속의 전하 분포가  급속히, 다량으로 행하
여지면, 그 결과 공기 분자의 전리 파괴가 생긴다. 적란운과 다른 구름과의 차이
는 구름  속에서의 전하 분리 작용의  강도에 의한 것이다. 지표  부근에 습도가
높은 공기가 있고 상층에 건조한  저온의 공기가 있을 때에는 지표 부근의 대기
와 상층의 대기가  불안정한 층을 형성한다. 이와 같은 경우에  발생하는 적란운
이 뇌운 이다.
뇌운을 발생 기구(機構)에서 분리하면 다음과 같다.
(1) 열뇌(熱雷)
여름에 햇볕이 강한  날, 지표 부근에 습기찬 공기가 열을  받으면 상승 기류가
발생한다.
이 상승 기류에 의해 발생하는 뇌운을 열 뇌라고 한다.
(2) 계뢰(界雷)
따뜻한 공기와   차가운 공기가 접하는 한랭전선에서는 상승  기류가 발생한다.  
이 상승 기류에 의해 발생한 번개를 계뢰, 또는 열 전선이라고 한다.
(3) 저기압성  번개 태풍 또는 세력이  강한 저기압에 의해 발생한  상승 기류에  
의한 번개를  저기압성 번개, 또는  와뢰(渦雷)라고 한다. 뇌운의  발생은 이들의
단독의 원인으로 발생하는 것은 적고 서로 조합된 원인으로 발생하는 경우가 많
다.

1.1.2 뇌운의 구조
(1)전하 분리 기구와 뇌운 내의 전하 분포
뇌운 속에는 강한 상승 기류가 있어 그  중에는 상승 속도 30 m/sec이상이  되
는 것도 있다. 이  강한 상승 기류에 의해 하층의 습한  공기는 급격히 상승하고
단열팽창에 의해 수증기는 물방울(水滴)이  된다. 게다가 온도가 낮은 상층 쪽으
로 상승하면 물방울은 싸라기눈, 얼음, 작은 얼음   결정이 된다. 이 과정에서 잠
열을 방출하기 때문에 비교적 온도가 낮은 작은 결정은 +로 대전하고 비교적 온
도가 높은 얼음 입자(싸라기눈,  얼음 등)는 -로 대전한다. +로 대전한  소결정은
상승 기류에  의해 구름의 상층부로 운반되고,  -로 대전한 무거운 얼음  입자는
중력에 의해 낙하한다.
뇌운 내의 전하 분포는 그림1에  서와 같이 상층부는  +로 대전하고 하층 부는
-로 대전한다. 게다가 구름 밑의 일부는 +의 포켓 전하가 있는 경우가 많다.
(2) 뇌운의 life-cycle 뇌운은  몇 개의 뇌운 세포의 집합체이다. 뇌운  세포의 수
명은 30분 내지 1시간 정도이고 유년기,  성년기, 노년기의 3기로 나뉘어진다. 그
림2(a)는 유년기의 뇌운 세포로 이것은 성장하고 있는 적운이다. 이 적운이 발달
하면 그림2(b)의 성년기가  되고 강한 비가 내리기  시작한다. 이 상태의 구름을
뇌운 이라고 한다.  이 시기에 가장 왕성한 뇌방전이 일어나며  성년기는 15에서
30분 동안 지속된다.  마침내 구름 속에서는 상승 기류가 쇠하여  하강기류가 확
대되고 비도 약해진다. 그리고, 그림 2(c)의 노년기가  되어 비도 20분 정도로 그
치고 뇌운 세포가  소멸한다. 뇌운 내에서는 뇌운 세포가 계속해서  발생하고 성
장, 소멸하며 전체적으로 뇌우(雷雨)활동을 지속하며 이동한다.

1.1.3 뇌방전
(1)뇌방전의 분포
뇌방전은 방전이 발생하는 대상에 의해 다음과 같이 분류할 수가 있다.

(a) 운내(雲內)방전: 동일 뇌운 내의 양. 음전하사이에서 발생하는 방전
(b) 뢰간(雷間)방전: 다른 뇌운 간의 양. 음 전하 사이에서 발생하는 방전
(c) 대지 방전(낙뇌:落雷): 뇌운의  전하와 대지에 유도된 전하 사이에서 발생하
는 방전.
운내방전, 운간 방전은  관측이 곤란하기 때문에 不明한 점이 많지만   대지 방
전에 대해서는 많은 관측,  연구에 의해 그 성질, 과정이 명확해지고 있다. 또한,
장해의 원인 되는 것은 그 대부분이 대지 방전(낙뇌)이다.
(2) 대지 방전의 형태
대지 방전은 그림3에서와 같이 4개의 형식으로 분류할 수 있다.

(a) 하향-雷擊: 뇌운의 음전하의 부분이  대지를 향해 -先驅방전이 하향으로 전
진하는 것. 이런 형식이 가장 일반적인 대지 방전이다. 그림 3(a).
(b) 하향+뇌격: 그림 3(b).
(c) 상향-뇌격: 대지  쪽에서 뇌운의 -전하 쪽을 향해 +의  선구 방전이 상향으
로 전진하는 것.  이런 형식은 높은 철탑이나  산 정상등의 낙뇌의 경우에 볼 수
있다.

                      그림  3(c).


(d) 상향+뇌격: 구름 속의  +전하 쪽을 향해 대지의 -전하 선구  방전이 상향으
로 전진하는 것. 그림 3(d).


대지 방전의 경과는 그림4와 같다. 그림 4(a)는 보통의 카메라로 촬영한 것이고
그림4(b)는 보이즈.카메라(고속 현상을 시간  분할하여 촬영하는  특수한 카메라)
로 촬영한 사진을 추적한 것이다.  낙뇌를 시간 분할하면 그림 4(b)와 같이 먼저
구름 밑에서 방전이  間欠的으로 계단상으로 진전(進展)한다. 이것을 스탭리더라
고 하며 그 부분은 발광이 강하다. 이  계단상 先驅방전이 지표 부근에까지 도달
하면 지표에서 선구 방전이  상승하고 兩者가 결합하면 뇌운과 대지와의 사이에
방전로가 형성된다.
이 방전로를  통하여 대지에서  강한 發光을 동반한  대전류의 歸還雷擊(return
stroke)이 상승한다. 귀환뇌격이 종료한 후,  약간의 시간을 두고 거의 같은 경로
를 계단이 없는  화살형선구방전(다트.리그)이 구름에서 대지로 향한다.  이 화살
형선구방전이 대지에 도달하면 귀환뇌격이 상승한다.
이런 과정이 반복되어 뇌운 전하의 일부는  중화되어 낙뇌가 끝난다.  귀환뇌격
이 단 1회만의  낙뇌(단일뇌격)도 있지만 통상의 뇌격은 동일 방전로를  통해 귀
환 격뇌가 반복되는 것이 많고, 대부분 반복  횟수 정도가 수회 정도이지만 경우
에 따라서는 20 회이상에 미치는  다중 뇌의 관측 예도 있다. 그림 3(c),(d)에 나
타낸 상승뇌격은 선구  방전이 구름에 도달한 후, 뇌운에서 비교적  천천히 귀환
뇌격방전이 흐르는 경우와 선구 방전이 구름에 도달한 후 구름에서 화살형 선구
방전이 대지를 향해 전진하고, 대지에서 귀환뇌격이  구름을 향해 상승하는 경우
도 있다.


1.2. 번개의 침입 경로와 번개 피해

1.2.1 낙뇌점
낙뇌는 철탑 등  높은 장소가 많지만, 높은 철탑에 낙뇌하지  않고 철탑 근방의
대지에 낙뇌하는 경우도  있다. 雲低를 따라 발생하는 스텝리더(stepted   leader,
계단상 선구 방전)는 그림 4에서와  같이 間欠的으로 전진한다. 그리고 최종단의
스텝리더의 길이는 50-200 m로 알려져 있고 낙뇌점은 최종 스텝리더의 전진 개
시 위치에 의해 결정된다.

1.2.2. 번개의 침입 경로
무선 기기나 각종  전기  기기의 낙뇌에 의한 피해는  안테나 등으로 낙뇌하는
직격뢰에 의한 것과  배전선을 타고 뇌전류가 침입하는  유도뢰에 의한 것이 있
다.
(1) 직격뢰  안테나나 철탑에 낙뇌한 경우, 뇌전류는 그림 5의 경로를 통하여 대
지로 흐른다.  안테나의 도파기에 직격한   경우에도 뇌전류의  대부분은 철탑을
통하여 대지로  흐른다. 루프타워(loop tower)의  경우, 뇌전류의 일부는 비에 젖
은 옥상이나 벽을  통하여 대지에 유입된다. 뇌전류가 철탑을 흐르면  철탑을 따
라 배선되어 있는  안테나의 급전선에는, 전자 유도에 의해 높은  전압이 유기된
다.
뇌전류가 철탑을 통해 대지로 흐르면  그림 6에서처럼 어스전위가 상승하고 이
값은 때에 따라서는 수십 kV에  이르는 경우도 있다. 이 때문에 무선 기기의 접
지 단자의 전위도  상승하여, 무선 기기의 어스전위와 AC입력과의  사이에 높은
전위차가 생성된다. 이  전위차에 의해 전원부에 절연 파괴(그림  8)가 발생하여,
전원부가 파손되는  경우가 많다. 안테나나  철탑에 낙뇌하면   뇌전류의 일부는
급전선을 타고 무선 기기에 침입하여 무선 기기의 고주파부에 손상을 주는 경우
도 많다.
(2) 유도뇌(誘導雷)
배전선을 타고 침입하는 뇌전류를 유도뢰라고 한다.  배전선의 개략을 그림 7에
보였다.
전력은 일반적으로 6600V의 고압으로 배전되어 電柱상의 트랜스에 의해 100V의
저(低)압으로 변환되어 공급된다.  전주상의 트랜스에는 고압측에 번개나 스위치
의 개폐에 의해  발생하는 과도異常전압에서 기기를 보호하기 위해  피뢰기(아레
스터)가 부착되어 있다.  배전선이나 배전선가까이  낙뇌한 경우, 배전선에는  고
전압이 유기되고 그 고전압에 의해 피뢰기가  동작하여 어스에 대전류가 흐르며,
이 전류에 의해 어스의 전위가 상승한다.
이때, 저압측의 어스전위도 동시에  상승하기 때문에, 무선 기기나 가정 전기기
기에 펄스성 고전압이  인가되며, 이 전압에 의해 전기 기기가  파손되는 경우가
있다. 번개가 가까워오면 기기의 AC 콘센트를  뽑아두면 피해를 이를 면할 수가
있다.
무선 기기나 TV등에서는 전원 회로가 파손하는 예가 많다.

1.2.3 뇌격에 의한 무선 기기에의 장해
무선 기기의 낙뇌에 의한 피해는 뇌전류의 침입 경로에 의해 피해 상태가 다르
다. 뇌전류의 침입 경로별로는  배전선을 타고 침입한 유도뢰에 의한 것이 많고,
안테나 등에서의 직격뢰에 의한 사고는 비교적 적다.
뇌전류에 의한 무선 기기의 피해 상황을 사진 1에 보였다. 사진 1(a)은 TV안테
나에 직격뢰를  받았을 때, 안테나의 방전  흔적이다. 이 경우,  직격뢰가 있었던
TV안테나에는 3대의 TV가 접속되어  있었지만 그 중 1대는 고주파회로및 전원
회로의 파괴가 심하고  수리 불능이었다. 다른 2대는 전원부가  파괴되었지만 수
리후 사용 가능하였다.
이 경우, 안테나를 직격한 뇌전류의 대부분은  안테나의 支柱및 파괴가 가장 심
했던 TV를 통하여 대지로 흘렀고, 다른 2대의 TV는  뇌전류에의한 접지 전류의
상승에 의한 전원부가 파괴되었다고 생각되었다. 사진 1(b)-(d)는 뇌전류의 침입
에 의해 변형된 회로부품및 프린트배선판의 파손 상황이다.

1.3. 피뢰기술

1.3.1 피뢰대책의 기본
피뢰대책의 기본은 먼저, 뇌전류의  침입을 저지하는 것과 다음으로, 침입한 뇌
전류를 신속히 대지로 흐르게 하며, 또한 대전류가  흐르기 때문에 발생하는  전
위차를 작게하는 것이다.  피뢰대책은 노이즈대책의 일종이라고 생각되어  질 수
있지만 번개의 경우, 대전류, 고전압이고 또 그 에너지가 큰 현상이기 때문에 특
별한 주의가 필요하다.

1.3.2 피뢰대책에 사용하는 소자.
(1)피뢰기(어레스터)
피뢰기는 침입해  오는 전류를 Bypass시키기  위한 소자이다.  이 소자는 규정   
전압치 이상의 전압이 인가된 경우에 전류가 흘러 소자 양단의 전압을 일정하게
유지하는 것과 같은  전압 비직선  특성을 갖는 것으로,  일반적으로 산화아연피
뢰기(ZNR)와 버튼.어레스터가 사용되어지고 있다.  산화아연피뢰기는  전압 비직
선소자로써 산화   아연을 주성분으로 한 세라믹을  사용한 것으로 동작 전압은
수십  V에서부터 500 kV급의  초고압 송전 계통에 사용되어지는 것까지 제조되
어 지고 있다.
산화아연피뢰기는 주로 전원 회로에 사용되어  진다. 또, 피뢰기는 정전 용량이
크기 때문에 고주파 회로에는   사용할 수 없다(사진2.참조). 버튼.어레스터는 방
전관의  일종으로, 규정 전압에서의 방전이 안정하도록  내부에  채워져 있는 기
체나 방전 전극의 형태에  더욱 연구가 되어지고 있다. 이 보턴.어레스터는 소형
으로 정전 용량이 작고 고주파 회로에도 사용 가능하다(사진 3.참조).
동축피뢰기는 피뢰소자로서 보턴.어레스터를 내부에 넣은  동축형 피뢰기로  고
주파 특성도 좋고, 부착도 간단하다.(사진 4.참조)
(2) 절연 트랜스  절연 트랜스는 1차/2차  권선간을  정전 shield하고, 각 권선간
각권선과  철심과의 절연耐力을  높인 권선비 1: 1의 트랜스이다. 권선에 연구가  
진행되고 있기 때문에 뇌전압등의 펄스성 전압에 대한 이행(移行)률이 낮다. 1차
권선에 雷서어지전압의 이동은 적다(그림8참조).


1.3.3 雷피해 대책
무선설비의 뇌피해는  뇌전류의  침입경로측에서  보면, 안테나  등의 직격뢰에  
의한 사고 건수보다 배전선을 타고  침입한  유도전류에 의한 사고 건수가 많다.  
뇌피해대책의 기본은 뢰전유의 침입을 저지하는 것이며 침입한 뇌전류를 신속히
대지로   흘려, 뇌전류가 유입했기 때문에  발생하는 전위차를 작게하는 것이다.
기본적인 방법은 그림 9.에 있다. (1) 안테나 철탑이나 루프.타워는 그 基部에 접
지한다.
안테나 등에 낙뇌가  있었던 때에는 흐르는 뇌전류를  신속히 대지로 흘리기 위
해, 두껍고  튼튼한 접지선으로 접지한다. 낙뇌시,  철탑에  흐른  뇌전류는 접지
저항과의 곱만큼 전위 상승한다. 이 때문에 접지 저항은 가능한 한 낮게 한다.
(2) 무선 기기와 급전선간에 동축피뢰기를 삽입한다.
안테나에 낙뇌한  경우, 뇌전류의 대부분은  철탑을 통하여  대지에 유입하지만
일부는 급전선에 유입한다. 또, 가깝게 낙뇌한  경우, 급전선에 유도 전압이 생기
는 경우가  있다. 동축피뢰기는 이들의 서어지전압을   저지하기 위해 동작한다.
게다가   동축피뢰기의 삽입은 大氣전계의 영향으로부터  무선 기기를 보호하는
효과도 있다.
대기전계강도는 통상 지표   부근에서 수백 V/m정도이지만 뇌운의 통과시  등
에는 수 k에서  수십 kV가 된다. 이  때문에  지상고가 높은 안테나가 절연되어
있는 경우, 대기  전압의  영향으로 안테나는 높은  전압이 되고, 안테나를 바꿀
때 그  고전압이  무선 기기에  가해져 장해를 일으킬 수가  있다. 동축피뢰기는  
이 같은 장해의  대책이 되기도 한다. 또는 사용 밴드만큼을  통과시키는 가능한
한 좁은 BPF를 삽입하는 것도 효과가 있다.
(3) 전원 회로에 절연 트랜스나 피뢰기를 삽입한다.
피해사고의 대부분은 배전선을  타고 침입한 유도뢰에 의한 것이다.  절연 트랜
스는 배전선과 전기  기기間을 높은 절연  내력으로 절연한다. 이 때문에 낙뇌에
의한  접지 전위가 상승해도 전기 기기의 전위는 배전선과는 독립적으로 변동하
여 접지.전위에 의한 장해를 방지할 수 있다.
또, 절연 트랜스는  1차권선과 2차권선간의 서어지 이행율이 낮기  때문에 배전
선을 타고 침입한 유도뢰에 대해서도 뇌  서어지전압은 절연 트랜스로 저지되고,
절연 트랜스의 2차측으로의  이동은 적으며, 뇌서어지 전압에 의한  장해를 방지
할 수 있다.

1.4. 접지

1.4.1 접지의 목적
그림 10.에서 전기 설비와 대지를 접속하는  단자에 해당하는 것이 접지 전극으
로, 금속판이나 금속봉이 사용되어진다. 접지 전극과 전기 기기를 연결하는 선이
접지선(어스선)이다. 접지가  좋고 나쁨이,  접지형 안테나에서는 전파의  흐름을
좌우하기도 하고 TVI,  BCI등의 원인이 되는 불요복사  등에도 영향을 준다. 또
낙뇌가 있는 때에는 그 피해 정도에도 영향을 준다.

1.4.2 접지 저항
그림 11에서와 같이  접지 전극에 I[A]의 접지 전류가 유입했다고  생각하면 접
지 전극과 대지와의 접촉 저항과 대지 자체의  저항등에 의해 접지 전극은 무한
원대지에 대하여 전위가 상승한다. 이때 전위가 E[V]까지 상승했다고 하다면  오
옴의 법칙에 의해 접지 저항 R은
                     R = E/I [ ]

이 된다.
접지 저항은 다음의  요소로 구성되며 접지 방법과  대지의 도전율에 의해 변한
다.

(a) 접지선과 접지전극의 저항
(b) 접지전극과 대지와의 접촉 저항
(c) 접지 전극에서 멀리 전류가 흐르는 경로, 즉 대지의 저항

통상, (a)항의 접지선과 접지 전극의  저항은 무시할 수 있는 값이기 때문에 접
지 저항은 (b)항의 접지  전극과 토양과의 접촉 저항, 그리고 (c)항의  대지의 저
항으로 결정된다. 이 중  전류가 흐르는 경로의 저항이 중요하다. 전류가 흐르는
경로의 저항의 분포는  그림 12에 보이듯이 접지  전극 반경의 2배 범위에 결로
저항의 50%가 분포하고  반경의 10배범위에 경로의 저항의 90%가 분포하고  있
다.  따라서 접지  저항의 대부분은 접지 전극 근방의 대지의  저항에 의해 결정
되어 지게 된다.

1.4.3 직류 접지와 고주파 접지
접지는 직류의 경우와  고주파의 경우로 나누어 생각할 필요가  있다. 일반적으
로 접지 저항의  측정은 전기화학적영향에 의한 측정 오차를 막기  위해, 직류가
아니고 수백 Hz의 교류로 행한다. 이 정도의 교류로 측정한 값은 직류로 측정한
값과 커다란 차이 없고, 이 값을 통상 접지 저항이라고 한다. 그러나 뇌전류등의
펄스 전류나 고주파  전류에 대해서는 고주파에 대한 접지 저항,  즉 과도접지저
항값을 생각하지 않으면 안된다. 접지 봉이나  접지판에의한 접지에서는 정상 접
지 저항과  과도접지저항값사이에 큰 차가 없지만  매설전선에 의한 접지에서는
공사 방법에 의한 정상  접지 저항과 과도 접지 저항과의 값은  다르게 된다. 그
림 13참조.


1.4.4 접지 공사
접지 공사에는 접지  봉과 접지 판을 지중에  묻는 방법과 매설지선에 의한 것
등이 있지만 지질,지형에 따라 가장 경제적이며  유효한 방법을 선택하여 시공한
다.
(1) 매설식접지 금속봉, 혹은 앵글을 지표에서 해머로 쳐박는 방법으로 간단하기
때문에 가장 많이 사용되어 지고 있는 방법.  대지 도전률이 높은 장소에 대해서  
유효한 방법이다(그림 14참조).  접지 전극에는 직경10-14 mm의  銅覆鋼棒이 많
이 사용되며, 이것을  2개,3개연결하여 쳐박도록하고 있는 것이  많다. 또 동복강
판 S자봉과 스텐레스 강봉,탄소전극봉 등도 사용되어 진다. 이 공법은 토질이 좋
은 경우에는 편리하지만 흙속에 자갈이나 돌,  암석등이 섞여있는 장소에는 접지
봉을 똑바로 깊게 밖는 것이  어렵고 다른 공법을 취하든가 보링기계 등으로 구
멍을 파 시공할 필요가 있다.
(2) 深埋접지
봉의 접지 전극을 사용하는  접지 공법이지만 보링기계에 의해  땅속깊이 구멍
을 파 그 구멍에 금속의  봉, 띠, 관등의 도전성 물질을 채워하여 접지 전극으로
하는 방법이다(그림 15참조).

이 공법은 지하 깊은 곳에 도전율이 높은 지층이 있는 장소에서 유효한  방법이
다. 또 대지 도전율이  높은 장소에서도 접지 공사를 위한 설치  장소가 좁은 경
우에 채용되고 있지만  공사비가 커지는 것이 결점이다. 이 공법에  의한 접지는
너무 깊어지면 과도 접지 저항이 높아지는 경향이 있다.
(3) 판배설접지 금속판을  깊이 50 -   75 cm정도의 땅속에 수평,혹은 수직으로
매설하는 방법이다. 전극에는  주로  동판이 사용되어지지만  알루미늄판이나 스
텐레스판  등이  사용되어지기도 한다. 판매설접지의 경우,  흙을  다시 덮을 때,  
전극과 흙이 잘 접촉하도록  충분한 주의가 필요하다(그림 16참조).
이 접지 방법은 피뢰침용 접지로써 일반적으로 쓰여지고 있는 것이다.
(4) 매설 지선 지표에서 50  - 75 cm의 깊이에 고랑을 파고, 그 속에 裸線을 매
설하는 방법이다. 매설하는  선에는 38 - 60cm2의  撚線이 많이 사용되어지지만
철선이나  동년선 등을 사용하기도 한다(그림 17참조).
매설지선에 의한  접지는 봉전극이 들어가지 않는  자갈이 많은 지질이나 암반
지대 등에도 시공 가능하다. 특별한 도구도 필요하지  않고  비교적 간단한 접지
공법이라 말할 수 있다. 매설하는 지선의 형태도  지형의 형태에 따라 여러 가지
로 생각할 수 있지만 이 경우 긴 선을 1 가닥 묻는 것보다 방사상으로 매설하고
그 중심에서 접지선을 뽑아내는 쪽이  과도 접지 저항이 낮고 양호한 접지가 된
다(그림 13참조).

(5) 網目상 접지
이것은 매설지선에  의한 접지와 같은 모양의  방법이지만 나선 각각의 교접을
망목상으로 용접하는 방법이다. 접지선은 어느 장소에서도 끄집어 낼 수가 있다(
그림18참조). 이 공법은  낮은 접지저항을 얻지 않으면  안될 경우에 사용되어진
다. 주로 발전소, 변전소  등의 부지내에 낙뇌나 전력의 地絡사고 등이 발생했을
때 지표 접지 전위 경도를 작게 하는 목적으로 시공된다.
(6) 접지선의 배선
접지선은 접지 전극과 접지를  행하는 전기 기기를 접속하는 중요한 역할을 하
는 선이기 때문에  기계적 강도와 함께 그 배선에도  충분히 주의할 필요가  있
다. 일반적으로  도선을 배선한 경우,  배선의 인덕턴스,부유  캐패시턴스가 있고
이들은 배선의 임피던스로서  주파수가 높은 경우에는 무시할  수 없는 값이 된
다. 이 때문에 접지 선은  최단거리로, 게다가 가능한 한 굴곡을 적게 하여 배선
하는 것이 중요하다.

1.4.5 접지 저항의 저감
일반적으로 가정내   전기기구에 접속하는  경우는(특별한 것을   제외하고) 접
지  저항은 100 이하(제3종접지에 상당)이면 좋지만  100 이하의 접지 저항을 얻
는 것은 그리 간단하지 않다.  예를 들면 관동 赤土에서는 직경 14 mm,길이 1.5
m의 접지 전극을 1개 밖은 경우의 접지 저항은 250 정도이다. 접지 저항의 값은
접지를 행하는 장소의 대지 도전율에 의해 결정된다. 접지 저항을 저감하려면

(1) 접지 전극의 형상을 크게 하거나 접지 전극의 수를 늘린다.
(2) 접지 전극 주위  토양의 도전율을 인공적으로 낮게 한다(토양 개선, 접지 저
항 첨가제의 사용).
등이 있다. (1)은  접지 봉의 갯수나 접지판의 판수를  늘리고 간격을 벌려 묻어
접지선을 병렬로 접속하는 병렬 접속법과 매설지선의  매설 길이를 길게 하던가,  
매설지선의 갯수를 늘려 병렬 접속하는 방법이 있다. 이 경우, 접지 봉이나 접지
판을 충분한 간격을 두고 매설하지 않으면 접지 저항의 저감 효과는 적다. (2)의
방법은 접지 저항 저감 제가 있다. 접지  저항 저감 제에는 도전질계와 전해질계
가 있으며, 도전질계 저감제는 접지 전극의  주위에 고도전성의 재료를 敷設함으
로써 토양의 도전율을 높이는 동시에 접지 전극의 외견상 크기를 증가시켜 토양
과의 접촉 면적을 크게하고 접지 저항을 낮춘다고 하는 것이다(그림 16참조).
전해질계 저감제는 화학적 질소에  의해 전극 주변 토양의 성질을 바꾸는 토양
개선제로 변성 요소 수지 등의 함수지수계와 리그닌(木질소)등에 석고,석회 등을
혼합한 것이 있다(그림 20참조).


1.4.6 대지 도전율
대지 도전율에 대해 도전율은 전류의 흐르기 쉬운 정도를 나타낸 것으로 전류가
흐르기  쉬운 것, 즉 저항률이  작을 수록  전도율은 큰 값이 된다. 도전율의 단
위는  [S/m]를 사용하고 기호는 [ ]를 사용한다. 저항률  의 역수가 도전율이 된
다. 대지는 도전체이며,  대지도  전율은 암반 자갈 접토지 등의 토질 구조나 강
수량 등에  의해 장소마다 값이 다르다.   일본은 지각 구조가  복잡하기 때문에
대지 도전율은 서구  나라들과 비교하여 보면 복잡하다. 대지 도전율의  값을 지
역마다 아는 것은 접지 공사뿐만  아니고 전파 운반의 예측이나 통신 선의 전자
유도 장해의 예측을 행하는 데 있어 중요하다.  대지 도전율은  지질학상 古年代
의 지역일수록 작고, 연대가   新연대일수록 도전률은 큰 값이 된다. 또 대지 도
전율을 지배하는 것으로  含水량과 온도가  있다. 이 때문에  한냉지에서 겨울의
지표가 동결한 지역에서는  여름과 비교하면 겨울의 도전율이 여름의 1/20  이하
가 되는 경우도 있다.

<참 고 문 헌>

[1] JARL Radio Amateur's Handbook, 日本アマチュア無線連盟, 1991

[2] 河 內  健, 移動通信無線裝置の 測定技術,  トリケップス出版部, 1991

[3] The ARRL Handbook for radio amateurs, The American Radio Relay Lea
gue,
 1991

[4] The ARRL Handbook for radio amateurs, The American Radio Relay Lea
gue,
 1992

[5] Michel Daoud Yacoub, Foundations of Mobile Radio Engineering, CRC, 19
93

[6] Dennis Roddy and John Coolen, Electronic Communications, 3rd Ed., Prent
ice-Hall     1984

[7] Peter A. Rizzi, Microwave Engineering Passive Circuits, Prentice-Hall, 198
8

[8] Ziemer/Tranter, Principle of Communications, 3rd Ed., Houghton Mifflin C
ompany,     1990

[9] R.A. Burberry, VHF and UHF Antennas, Peter Peregrinus Ltd., 1992

[10] Simon Haykin, Communication Systems, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 19
83

[11] Samuel Y. Liao, Microwave Devices and Circuits, Prentice-Hall, 1980

[12] William I. Orr, Radio Handbook, 20th Ed., EDITORS and ENGINEERS, 1
988


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으시면 조언 바랍니다.

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