통합 접지 시스템

1968년에 일본에서 처음으로 초고층 빌딩인 가스미가세키 빌딩이 완성됐다. 초고층 빌딩의 개막이다. 그 후 미국에서 발단된 인텔리전트 빌딩은 바로 일본에서도 소개되어 1975년부터 이른바 인텔리전트 빌딩이 건설되었다.

인텔리전트 빌딩은 통신네트워크, 빌딩 오토메이션 등을 요소로 하는 것으로 여기에는 컴퓨터가 도입되어 양질의 접지설비가 필요하게 된다. 그러한 배경을 시작으로 1975년에는 빌딩의 접지방법을 조사, 연구하는 움직임이 활발해져 빌딩 접지에 관한 조사연구의 성과로써 구조체 접지라고 하는 용어가 출현했다. 이것이 접지 시스템의 발단일 것이다.

한편 미국에서는 예전부터 NEC(미국 전기공사 규정)에서 접지를 취급했는데 주로 감전⋅화재방지를 위한 보안용 접지에 관한 규정이다. 1981년에 IEEE(미국 전기전자 학회)에서는 빌딩에 해당하는 접지에 관한 표준화를 제안한 가이드를 간행, 1992년에는 일렉트로닉스 기기의 접지 시스템에 관한 가이드를 간행하고 있다.

이 간행물에는 인텔리전트 빌딩 등에 관한 정보⋅통신설비, 컴퓨터 시스템의 접지 시스템에 대해서 구체적으로 설명하고 있다.

(사)전기학회의 인텔리전트 빌딩의 전기설비 조사 전문 위원회는 1987년부터 1990년까지의 조사 연구 보고서로써 「인텔리전트 빌딩 전기설비의 통합화 문제에 관한 조사보고」를 간행했다. 위원회 내에 분과회를 조직하여 사용자의 관점에 서서 통합 접지 시스템 방법에 대해 검토하고 그 결과를 보고서 내용 안에 정리했다.

그 이전에는 빌딩 접지라고 하는 용어로 접지 시스템을 구축해 왔지만 이 성과물에 의해일본의 빌딩 접지 방법을 한발 앞당긴 통합 접지 시스템이 정의되었다. 그리고 10여년이 경과한 현재  통합 접지 시스템을 실현시킨 빌딩이 건설되고 있다.

현재 통합 접지 시스템에 있어서는 일본에서 아직 실현되고 있지 않은 과전압 보호, EMC나 등전위 Bonding의 개념은 충분히 도입되어 있지 않다. 이런 문제는 추후 구축이 실현될 것이다.

여기에서는 현 단계에서의 접지 시스템에 대해 설명하기로 한다.

1.  통합 접지 시스템의 목적과 필요성

1.1  통합 접지 시스템이란

빌딩에는 전력기기를 위한 보안용 접지, 정보⋅통신기기를 위한 기능용 접지 및 건축물을 위한 뇌보호용 접지 등 각각 목적이 다른 접지가 시공되고 있다.

최근 고도 정보화에 따라 빌딩에는 여러 종류의 다양한 정보⋅통신기기가 도입되고 그것들이 네트워크화 되어 있어 특히나 기능용 접지가 중요시 되어 오고 있다.

이러한 상황에서 앞서 설명한 목적이 다른 접지를 하나의 공용 시스템으로 여겨 신뢰성, 편리성, 경제성을 고려한 시스템을 실현하기 위한 접지 시스템을 통합 접지 시스템이라고 정의한다.

1.2  통합 접지 시스템의 필요성

일본의 빌딩 접지 형태(2.3에서 설명)를 조사해 보면 보안용, 기능용, 뇌보호용의 접지를 분리한 개별 접지를 주체로 하고 있는 빌딩이 많다. 빌딩의 부지면적이 한정되어 있는 상황에서 개별(혹은 독립) 접지는 전위간섭 등의 영향을 받기 쉬워 접지의 기능을 만족할 수 없는 경우가 많다. 한편 접지를 공용하는 공용 접지는 접지계의 전위가 같아져 전위간섭 등의 영향은 고려할 필요가 없게 된다. 개별 접지로 할 것인지, 공용 접지로 할 것인지는 빌딩의 접지를 계획⋅설계할 때 큰 관심사이고 중요한 요소이기도 하다.

사용자가 바라는 접지 시스템은 사용자의 목적을 만족시키는 접지를 언제, 어디서든 쉽게 얻을 수 있는 것으로 그것들을 사용자에게 제공하기 위해서는 신뢰성, 편리성, 경제성을 실현하는 것이 필요 불가결하다.

(1) 신뢰성

모든 접지를 공용화하는 것으로 전위차의 문제, 기준 전위의 확보를 해결할 수 있다. 접지간선이나 각 플로어에 설치하는 접지단자(통합 접지 시스템에서는 그라운드 윈도우(GW라고 함.)를 구성하는 것으로 접지계통의 단순화를 도모할 수 있어 관리성이 향상된다.

(2) 편리성

자사 빌딩, 세입자 빌딩을 불문하고 사무실 레이아웃 변경의 기회가 많다. 그 때 정보⋅통신기기의 접지에 대응하기 위해서는 전력이나 통신선을 포함한 접지선도 Pre-wiring

(선행배선) 시스템으로 하는 것으로 실현된다.

(3) 경제성

빌딩의 부지에 시공하는 접지극은 구조체 기초대용 접지극, 루프상태 및 메쉬상태의 접지극이고 개별접지에 비해 시공이 용이하다. 접지계통의 와이어링도 계통 구성의 집약화, 단순화를 도모한 것으로 비용절감이 실현된다.

1.3  개별접지에서의 전위간섭

빌딩은 여러 종류의 다양한 접지를 필요로 하는 설비기기가 있고, 일반적으로 그 접지는 그림 1과 같은 접지형태이다. 즉 개별 접지를 주체로 하고 있다. 제한된 빌딩의 부지내에 많은 개별 접지극이 시공될 경우 전위의 간섭이라고 하는 문제가 발생한다.

개별 접지, 즉 접지극이 독립되어 있는 경우를 생각해 보자. 그림 2와 같이 접지극 A, B가 개별로 접지되어 있을 때 A 접지계에 지락이 생겨 접지 전류가 흐른 경우, A의 전위가 상승한 전위분포가 나타난다. 이 때 B 접지계에는 ΔV의 전위 간섭이 나타난다. 이상적으로는 A와 B를 무한 거리로 띄우면 전위의 간섭이 없어진다. 그러나 한정된 부지 내에서는 B 접지계 정도의 전위가 발생한다. 이 전위는 EMC의 분야에서 말하는 전자내성(Electro Magnetic Immunity)인 일렉트로닉스 과전압 내성과도 밀접하게 관련된다.

접지극의 이격거리(S)는 대지저항율(ρ), 접지전류(I)의 최대값, 전위상승(ΔV)의 허용값에 의존한다.

그림 1  빌딩 접지현상               그림 2  개별접지의 전위간섭

2.  일본의 빌딩 접지 현상

2.1  빌딩 접지의 시공사례

1980년대에 건설된 인텔리전트 빌딩에서의 접지 형태, 접지 시스템의 특징을 조사한 결과를 표 1에 나타냈다. 여기에서는 뇌보호를 피뢰로 표현하고 있다. 현재는 IEC 규격에 의거한 뇌보호의 표현으로 통일하고 있다.

(1) 접지형태에 대해서

강전용 접지의 분류에 관해서는 5건(A, B, C, D, E)이 개별 접지이다. 이 중에는 F 빌딩과 같이 A종, B종 접지가 개별, D종 접지가 다른 용도와 공용되어 있는 것도 볼 수 있다. G 빌딩은 모든 접지를 메쉬 접지극에 접속하는 완전공용 방식이다.

약전용 접지의 분류에 관해서는 C 빌딩은 Free Access Floor내에 메쉬 접지선을 포설하여 철골에 접속, F 빌딩도 근처의 철골에 접속하여 모든 피뢰용과 공용하고 있다. G 빌딩은 모든 접지를 메쉬 접지극에 접속하는 완전공용 접지방식이다.

피뢰용 접지의 분류에 관해서는 인하도선과 접지극 쌍방에 건축 구조체의 철골을 이용한 것이 4건(B, C, D, F), 인하도선에 철골을 이용, 접지극에 매설전극을 이용한 것이 2건(A, E)이었다. G 빌딩은 인하도선에 동선을 이용, 접지극에 메쉬 접지극을 이용하는 방식이다.

(2) 접지 시스템의 특징

표 1과 같이 개별 접지를 요구하고 있는 빌딩과 완전한 공용 접지로 하고 있는 것의 극단적인 사례를 얻을 수 있다. 조사한 7건의 빌딩에서 장해사례는 아직 보고되고 있지 않은 것 같다.

공용 접지방식을 도입한 것이 3건 있는데 그 중에 2건이 약전용 접지로 적용하고 있다. 피뢰용으로는 7건중 6건이 건축 구조체의 철골을 이용하고 있다. 이상의 실시 예만 보면 접지 시스템의 설계 내용에는 폭이 있다는 것을 알 수 있다. 그 중에 공용 접지형태가 도입된 사례가 있는 것, 또 피뢰용 접지에 건축 구조체 이용이 많은 것 등이 분명해 졌다. 조사대상으로 한 물건은 모두 비교적 대형 단위물건으로 C, G 빌딩을 제외한 시가지에 건설된 것이다. 이번 조사대상에 다루지 않았지만, 최근 들어서 많이 보이는 대규모 재개발 건축과 같은 평면적이 넓고 구조적 연속성을 가진 건축물인 경우의 접지 취급 등 차후 조사가 필요할 것 같다.

표 1  빌딩 접지의 시공사례

빌딩명 항목			A 빌딩	B 빌딩	C 빌딩
건물개요	(1) 건물용도		통신기 메이커 본관	총합전기 메이커 본관	통신기 메이커 연구소
	(2) 용도분류		OA화 사무실	OA화 사무실	연구소
	(3) 건물연면적(㎡)		약 72,000	약 116,000	약 46,000
	(4) 층수		20F, B3F	40F, B3F	6F, B1F
	(5) 완성년월		1987년 3월	1984년 3월	1985년 6월
접지의개념	(1) 용 도 별 접 지 형 태	(a) 强電用	수변전기기, 발전기, CVCF, 변압기중성점, 저압기기를 개별접지	수변전기기, 발전기, CVCF, 외함을 일괄, 변압기중성점을 단독 으로 개별접지	수변전기기, 반류, 기타 전기일반, 인버 터, CVCF, Floor duct 를 개별접지
		(b) 弱電用	전산센터, 통신센터, OA, 전화, 방재센터를 개별접지	통신기기, 일반약전, 전산기를 공용접지, OA단말기를 개별접지	전산기는 Free access 내 메쉬 접지선에 접 속하고 각층의 건축 구조체에 접속하는 공용접지
		(c) 피뢰용	피뢰부: 돌침, 동상(棟 上)도체 인하도선: 건축 구조체 접지극: 동봉과 H형강	피뢰부: 돌침, 동상(棟 上)도체 인하도선: 건축 구조체 접지극: 건축 구조체	피뢰부: 돌침, 동상(棟 上)도체 인하도선: 건축 구조체 접지극: 건축 구조체
		(d) 측정용	강전용,약전용,피뢰용		전기설비용
	(2) 시 스 템 의 특 징	(a) 접지형태의 기본	용도별 개별접지	용도별 개별접지	개별/공용 병용접지
		(b) 접지형태의 특징	⋅피뢰용 인하도선에 건축 구조체, 접지극 에 매설전극을 사용 ⋅접지단자를 강전용, 약전용, 피뢰용으로 분할		⋅약전용과 피뢰용의 접지간선, 접지극에 건축 구조체를 이용 ⋅Free access floor 내에 전산기용 메쉬 접지선을 포설하여 Floor단위로 철골과 접속 ⋅메쉬 접지선과 철골 과의 중계는 전산용 분전반을 이용
		(c) 접지계통수	⋅접지용도를 세분화 한 접지계통이 많다.	⋅접지계통수가 적다.	⋅접지계통수가 적다.
		(d) 접지극의 형식	⋅접지극에 H형강과 동판을 병용	⋅강전용, 약전용접지 극에 H형강을 사용	⋅개별접지는 동판을 사용
		(e) 기타			⋅실험실 방전기기, 실드룸용에 전용 개별 접지

표 1  빌딩 접지의 시공사례

D 빌딩	E 빌딩	F 빌딩	G 빌딩
OA화 청사	세입자: 컴퓨터 센터	세입자: 사무실 빌딩	전력회사 지점 빌딩
OA화 사무실 + 컴퓨터 센터	Multi Vender 컴퓨터 센터	OA화 사무실	OA화 사무실
87,000	약 47,000	약 51,000	약 9,900
16F, B3F	20F, B3F	21F, B3F	4F, B1F
1989년 5월	1987년 2월	1989년 3월	1987년 2월
수변전기기, 발전기, 외함, 변압기중성점, CVCF를 개별접지	특고선로, 수변전기기, 외함, 변압기중성점, CVCF, 피뢰기를 개별 접지	A: 수변전기기, 발전기 등을 개별접지 B: 외함, CVCF는 계통 별로 근처의 철골에 접속	수변전기기, 발전기, 외함, 변압기중성점, CVCF를 공용접지
전산기, OA, 전화, 일반 약전(弱電)을 개별 접지	통신기, 전산기, OA, MDF, PBX, 방범기기 를 개별접지	전산기는 근처의 철골 에 접속하는 공용접지	전산기, OA, 중앙감시, 외함, 변압기중성점, CVCF를 공용접지
피뢰부: 돌침, 동상도체 인하도선: 건축 구조체 접지극: 건축구조	피뢰부: 돌침, 동상도체 인하도선: 건축 구조체 접지극: 동판	피뢰부: 돌침, 동상도체 인하도선: 건축 구조체 접지극: 건축 구조체	피뢰부: 돌침 인하도선: 동선 접지극: 메쉬접지
강전용, 약전용 건축구조체 측정용으로 철골 접속단자를 준비	강전용, 약전용, 피뢰용	강전용, 약전용, 피뢰용	없음
용도별 개별접지를 기본으로 공용접지 가변형	용도별 개별접지	개별/공용 병용접지	완전 공용접지
⋅건축 구조체에 접속 한 접지간선을 접지단 자반에 넣어 단자반 내 의 전환으로 용도마다 공용접지 형태로의 변경이 가능	⋅개별접지를 철저히	⋅공용접지를 기본으로 전기(電技)에 의거해 A종, B종을 개별접지	⋅메쉬 접지극을 이용 한 공용접지 ⋅피뢰용 인하접지 간선을 개별로 포설
	⋅전산기용, OA기기용 접지는 층별, 계통별 개별접지로 접지계통수 가 극히 많다	⋅약전용은 CPU용을 포함해 모두 일괄로 두 어 계통수가 적다.	⋅공용 접지극에 이어 넣은 접지계통은 용도 별로 분류하고 있다.
⋅접지극에 상형(箱型) 동판, 동봉, H형동을 병용	⋅피뢰용 접지극에 동 판을 매설	⋅공용 접지극은 건축 구조체를 이용 ⋅피뢰용 접지극에 건축 구조체를 이용	⋅메쉬 접지선을 이용
⋅OA단말기와 중앙 감시용을 일괄하고 있 지만 분리도 가능 ⋅대지저항율 측정용 동봉을 매설

2.2  전기⋅전자기기의 접지 형태

빌딩 등에서 많이 사용되는 기기의 접지에 대한 요구조건을 보기 위해 기기내부 회로의 접지형태를 조사했다. 개요를 표 2에 나타냈다.

표 2  기기내부 회로의 접지 형태

기기종별	회로 개요도	개 요 설 명
1. 전력기기		⋅일반적으로 특고, 고압반 등에는 외함과 접속 한 외함내 접지모선(FG)에 EA, ED 등의 접지가 집약되지만, EB는 별도 계통접지로 하는 것이 요 구되고 있다.
2. 일반 저압제어 기기 (1) 분전반류		⋅일반적으로 분전반 등에서는 외함과 접속한 외함내 접지모선(FG)에 EC, ED 등의 접지가 집 약된다.
(2) 제어반류(PLC 관련기기없음)		⋅일반적으로 PLC(프로그래머블 콘트롤러)관련 기기 등을 수납하지 않은 제어반류는 외함과 접속한 외함내 접지모선(FG)에 모든 ED를 접지 하고 있다.
(3) 제어반류(PLC 관련기기수납)		⋅일반적으로 PLC 관련기기 등의 전자기기를 수납한 제어반은 전자기기의 접지를 외함과 접속 한 접지 모선에 접속하는 경우가 많다. 제조자에 의해 별도 계통의 접지를 요구하고 있는 사례가 있다.
3. 인버터 PANEL류		인버터(INV)는 고주파 발생의 근원이고 노이즈의 근원이 될 수 있으므로 일반적으로는 그 수납반 과 함께 다른 접지와 분리하는 경우가 있다. 또 같은 수납반에 다른 전자기기를 수납할 경우 에는 고주파의 영향을 피하기 위해 별도 계통의 접지로 하라는 요구로 볼 수 있다.
4. 전자기기		전기기기(PLC외)의 접지는 SG를 제외, 외함과 접속한 접지 모선에 접속한다. SG가 있는 경우 는 별도 계통을 요구하고 있다.

(주의)	EA : A종 접지  EB : B종 접지  EC : C종 접지  ED : D종 접지

FG : 외함내 접속모선(기기접지)   SG : 신호용 접지

	A	B	C
형 태 도
내 용	● 피뢰설비, 통신설비, 제 어, CPU, 전력설비, 건물 등을 모두 하나의 접지극 에 접속한다.	● 피뢰용 설비는 전력설비 용 접지극과 함께 건물 구 조체에 접속되어 있지만, 다른 설비의 접지극과는 분 리 되어 있다.	● 피뢰설비와 전력설비는 각각 독립 접지로 한다. ● 통신, 제어, CPU 등은 모두 하나의 접지극에 접 속한다.
채용하는 이유	① 모든 금속부가 등전위화 되기 때문에 전위차가 생기지 않으므로 설비는 안전 하다.	① A타입은 뇌전류나 고장 전류가 그 밖의 설비에 흘 러들어가 버리기 때문에 각각의 접지극을 분리했다. 뇌전류나 고장전류가 발생 해도 다른 설비에는 영향이 없다. 다른 설비끼리는 같 은 전위화를 도모하기 때문 에 전위차는 생기지 않는다 ② 피뢰용 설비를 건축 구 조체에 접속하는 것은 JIS A 4201에 준거하고 있다.	① A타입은 뇌전류나 고장 전류가 그 밖의 설비에 흘 러들어가 버리기 때문에 각각의 접지극을 분리했다. 뇌전류나 고장전류가 발생 해도 다른 설비에는 영향이 없다. 다른 설비끼리는 같 은 전위화를 도모하기 때문 에 전위차는 생기지 않는다 ② 뇌전류가 건물 구조체에 흐르면 내부 설비에 장해를 주므로 피뢰설비를 설치한 다.
채용하지 않는 이유	① 뇌전류나 고장전류가 다 른 설비에 흘러들어 다른 설비를 직격해 파괴해 버린 다. ② 뇌전류나 고장전류가 원 인인 유도전압을 발생시켜 상승한 전위에 의해 다른 설비에 손상을 일으킨다. ③ 뇌전류나 고장전류가 접 지극 전위를 상승시켜 상승 한 전위에 의해 다른 설비 를 손상시킨다. ④ 건축 구조체에 뇌전류가 흐르면 철근이나 철골 주위 에 큰 유도전압을 일으켜 버려 전자기기 등을 오동작 시키기 때문에 건물에 뇌전류를 흐르게 하면 안 된다.	① 뇌전류나 고장전류에 의 해 각각의 접지극 전위가 상승한다. 접지극의 전위는 근접한 다른 접지극에도 영 향을 미쳐 결국 전위차가 생겨 버린다. 뇌전류나 고 장전류 전용 접지극을 설치 해도 전위차의 발생을 막을 수는 없다. ② 건물의 접지극과 다른 설비의 접지극이 별개이므 로 건물의 철근이나 철골과 설비와의 사이에 전위차가 생겨버려 위험 ③ 건물 구조체에 뇌전류를 흘리는 것은 철근이나 철골 주위에 큰 유도전압을 발생 시켜 전자기기 등을 오동작 시키므로 건물에 뇌전류를 흐르게 하면 안 된다.	① 뇌전류나 고장전류가 각 각의 접지극 전위를 상승시 켜 각 접지극간에 전위차가 생긴다. ② 피뢰도선에 큰 뇌전류가 흐르므로 주위에 큰 유도전 압이 발생한다. 뇌전류가 건물의 구조체에 흐를 경우 뇌전류는 구조체 내부에 분 류되므로 유도전압은 작다.
비 고	심볼범례 : 통신⋅약전용 설비, □ : 전력설비, ↑ : 피뢰침, : 접지

2.3  빌딩의 접지 형태

일본의 빌딩 접지 시공 사례부터 다음의 관점으로 빌딩의 접지 시스템을 분류하면

(1) 모든 접지를 공용하는 통합 접지

(2) 뇌보호용 접지와 고압 피뢰기용 접지를 제외한 모든 접지를 1점으로 통합한 접지

(3) 각각을 개별로 독립한 접지

(4) 뇌보호용 접지를 전용 인하도선으로 개별로 접지한다. 혹은 건축 구조체를 대용 인하도

선으로 구조체 대용 접지로 한다.

크게 나눠 네가지 타입이 된다. 각각의 시스템을 채용하거나 채용하지 않는 이유를 정리하면 표 3과 같이 된다.

표 3  빌딩 접지의 형태

구 분	D	E
형 태 도
내 용	피뢰용 설비는 건물에 접속하고 그 밖에는 모두 단독 접지	설비 모두 단독 접지
채용하는 이유	① 모든 접지극이 분리되어 있기 때문에 각각의 전위 상승이 상호 영향을 미치지 않는다. ② 피뢰용 설비를 건축 구조체에 접속하 는 것은 JIS A 4201에 준거하고 있다.	① 모든 접지극이 분리되어 있기 때문에 각각의 전위 상승이 상호 영향을 미치지 않는다.
채용하지 않는 이유	① 뇌전류나 고장전류가 각각의 접지극 전위를 상승시켜 모든 접지극간에 전위차 가 생기므로 위험 ② 건물 구조체에 뇌전류을 흘리는 것은 철근이나 철골 주위에 큰 유도전압을 발 생시켜 전자기기 등을 오동작 시키므로 건물에 뇌전류를 흘리면 안 된다.	① 뇌전류나 고장전류가 각각의 접지극 전위를 상승시켜 모든 접지극간에 전위차 가 생기므로 위험 ② 피뢰도선에 큰 뇌전류가 흐르므로 주 위에 큰 유도전압을 발생시켜 버린다. 뇌 전류가 건물 구조체에 흐를 경우는 구조 체 내부에 분류되므로 이곳의 유도전압은 작다.

2.4  정보⋅통신기기 메이커의 접지 계획 현황

일본의 메이커 5개사의 접지 계획 매뉴얼에서 접지의 개념을 조사한 사례를 표 4에 나타냈다.

표 4  정보⋅통신기기의 접지 요구사항

제작자 항목	A 사	B 사	C 사	D 사	E 사
대상기종	미니 컴퓨터	미니 컴퓨터	대형 컴퓨터	데이터처리장치	중형 컴퓨터
발행연월	1986. 1	1989. 9	1990. 8	1988. 2	1990. 11
접지계획, 요구사항	⋅개별, 공용의 선택구별은 특 별히 기재하지 않는다. ⋅CPU 접지는 건물의 철골에 용접하는 것이 최적 ⋅철골에 용접 할 경우는 동일 지점에 강전 회로전류가 흘 러들지 않도록 한다. ⋅연접(공용) 접 지일 때는 강전 회로의 전류가 흘러 들지 않는 지점에 접속한 다. ⋅접지극을 대 지에 매몰하는 경우는 강전용 접지극으로부터 이격 접지한다. ⋅1점 접지를 원칙으로 한 CPU 실내에는 어스 집합판을 경유하여 접지 한다. ⋅모뎀을 경유 해서 원격으로 설치된 장치는 전용접지로 한 다.	⋅CPU 어스와 노이즈가 많은 기기용 어스는 별도 계통으로 하던지 전용접 지 또는 접지극 에서의 분기 어스로 한다.	⋅전용, 개별접 지가 기본 ⋅어쩔수 없이 CPU 전용접지 와 보안용 접지 선을 공용할 경 우는 접지극 가 까이에 분기한 다. ⋅건축물의 철 골 등을 접지극 으로 사용할 경 우는 기초에 가 까운 철골부분 에 한다. ⋅CPU, WS는 1개소만으로 대 지(접지극)에 접 속한다.	⋅빌딩의 철골 을 이용한 완전 공용접지가 기 본 ⋅장치의 기계 프레임∼전원 아웃렛 접지 단자∼분기패널 의 접지모선∼ 빌딩의 접지를 접지계통으로 한다. ⋅방으로 들어 가는 모든 접지 는 빌딩내의 어 딘가에서 상호 접속하여 공통 접지 전위를 확 보한다. ⋅여기에는 일 체의 별도 전원 ,조명이나 아웃 렛⋅빌딩 철골, 연관(鉛管), Duct 등도 포함 한다. (통합 접지)	⋅개별접지를 기본으로 다른 설비와의 접지 공용을 하면 안 된다. ⋅CPU의 안정 가동을 위해 시스템 마다 접지선 설비가 필요

3.  통합접지 시스템의 구축

3.1  통합접지 시스템의 기본 개념

통합접지 시스템의 정의에 의거 보안용, 기능용 및 뇌보호용 접지를 공용하여 하나의 시스템으로서 받아들인다는 개념을 그림으로 나타내면 표 3과 같이 된다.

빌딩의 각 플로어에 설치되어 있는 모든 전기⋅전자⋅정보⋅통신기기의 접지는 GW

(Ground Window : 접지 창)에서 얻는다. 각 플로어의 GW는 저(低) 임피던스의 접지간선을 끼워 주 접지단자로 통합한다. 이로 인해 1점 접지가 되어 접지계 전체의 기준 전위점이 된다. 국부적인 기준 전위는 각 플로어 예를 들면 ZSRG 등에서 얻을 수 있다. 여기에 접지간선을 전용 혹은 건축 구조체의 철골을 대용하는 것도 생각할 수 있다.

한편 뇌보호 설비에 있어서는 수뢰(受雷)부에서 전용 인하도선 또는 건축 구조체의 철골 또는 주 철근을 대용하여 접지간선에 본딩(Bonding)한다.

그림 3  통합접지 시스템의 기본 개념도

그림 4  통합접지 시스템의 모델

표 5  통합접지 시스템의 구성요소와 계획의 개념

구분	구성요소	개 요	계획의 개념
전기설비용	① 접지단자	● 기기⋅장치를 플로어 접지 선에 접속하는 유저 인터- 페이스	● OA기기 등의 접속은 접지극 연결 콘센트(3P 콘센트), 건축설비기기 등은 커넥터나 접지단자 가 일반적
	② 플로어 접지선	● 플로어 접지단자(GW-F) 와 장치⋅기기를 접속하는 2차측 접지선	● 플로어 접지단자에서 장치⋅기기까지는 마루 벽⋅천정을 경유해서 배선한다. ● 필요 사이즈를 선정, 법규⋅기준에 규정된 것은 여기에 따른다.
	③ 플로어 접지단자 (GW-F)	● 플로어 접지선을 모아서 접지간선에 접속하는 접지 터미널 ● 플로어 접지선과 접지간선 의 인터페이스	● 접지간선의 근방에 배치하고 전원공급 Area와 같은 담당 Area나 범위를 설정하여 설치 장 소를 정한다. ● 일반적으로는 전등분전반, 동력제어반, 전화 통신 약전 단자반 내에 수용하지만 전용 단자반 내에 수용하는 것도 가능 ● 플로어 접지단자에서 접지간선을 각층마다 빌딩의 철골이나 철근과 본딩한다.
	④ 접지간선	● 각종 용도의 접지계를 통 합하는 등전위화 접지모선 ● 가상대지로 간주할 수 있 는 기능을 가진 것이 바람직 하다.	● 건축플랜에 맞춰 수평⋅수직 경로나 인출 간 선 갯수를 설정한다. ● 간선 부설형태에는 직렬, 스타, 메쉬가 있지 만 일반적으로는 스타형 간선 형태를 채용한다. ● 플로어 접지단자에서 접지간선을 각층마다 빌딩의 철골⋅철근과 접속(본딩)하는 경우는 메쉬형태가 된다. (注) 주 어스바와 별도로 특정 용도용 서브 어 스바를 필요에 따라 부설하여 미래를 대비한다.
	⑤ 주 접지 단자 (GW-G)	● 접지간선을 모아서 접지극 과 접속하는 접지 터미널 ● 접지간선과 접지극의 인터페이스	● 한 건물에 한 개소를 설치하는 주접지 단자 반으로 일반적으로 주 전기실 내에 설치해 접지 극과 접속한다. (注) 주 전기실 이외에 설치되는 접지단자는 플로어 접지단자급으로써 주 접지단자와 구별 한다.
	⑥ 접지극선	● 주 접지단자와 접지극을 접속하는 접지선	● 주 접지단자(GW-G)와 접지극을 최단거리로 접속한다. ● 가능한 한 굵은 사이즈 설정이 바람직하다.
	⑦ 접지극	● 대지와 같은 전위를 얻는 접지점	● 동판⋅동봉⋅메쉬 등의 극 형태 중에서 선택 하여 건물 하부에 매설한다. ● 건축 구조체, 건설 가설강재(仮設鋼材)를 적절히 이용한다. ● 가능한 저(低) 임피던스화를 도모한다.
	⑧ 연접 접지선	● 접지극을 상호 접속하는 접지선	● 동일 건물 내의 접지극, 또는 다른 건물 의 접지극을 연접하는 경우에 시설한다. ● 저 임피던스에 최단거리로 접속해 극간 전위 차를 저감시킨다.
뇌보호용	① 인하도선	● 수뢰부와 접지극을 접속해 뇌를 대지로 이끄는 도선 ● 수직부에서 인하도선	● 2조 이상의 전용선 또는 건축 구조체를 이용 한다.(단 도전성을 가진 S조, RC조, SRC조인 경우) ● 건물 네 귀퉁이의 건축 구조체 기둥을 이용 하는 것이 유효
	② 측정단자 (GW-L)	● 인하도선과 접지극을 접속 해 접지저항을 측정하는 단자	● 인하도선 최하단에서 접지극 근방의 위치에 설치한다.

(다음 페이지에 계속)

구분	구성요소	개 요	계획의 개념
뇌보호용	③ 접지극선	● 측정단자(GW-L)과 접지극 을 접속하는 접지선	● 측정단자와 접지극을 최단거리로 접속한다. ● 사이즈는 인하도선에 준거하지만, 저 임피던스인 것을 선정한다.
	④ 접지극	● 피뢰도선과 대지를 전기적으로 접속하기 위해 지중에 매설한 도선	● 동판, 동봉을 건물 하부에 매설, 단독 접지 저항은 50Ω이하, 총합 접지저항은 10Ω이하를 확보하지만 저(低) 저항이 바람직하다. ● 건축기초의 접지저항이 5Ω이하라면 접지극 생략이 가능(JIS A 4201)

3.2  통합접지 시스템의 구성

보안용, 기능용, 뇌보호용 접지를 고려한 통합 접지 시스템의 모델을 그림 4에 나타냈고 구성요소 계획의 개념을 표 5에 나타냈다. 이 모델은 보안용 접지의 기능을 유지, 등전위화, 접지간선의 저(低) 임피던스화를 도모, 모두 사용자의 접지 요구에 대응한 시스템이다.

시스템 모델을 구축할 때는 다음의 다섯가지 항목을 고려하고 있다.

① 전기 설비용과 뇌보호용 접지는 보호대상이나 전류⋅전압 특성이 다르기 때문에 개별로

구축한다. 단, 등전위화를 도모하는 관점에서 접지극을 연접한다.

② 전기 설비용 접지를 「접지간선」과 「접지극」으로 나눠 각각 효과적인 구축을 한다.

③ 피접지기기의 접지형태는 1점 접지를 기본으로 한다.

④ 접지극의 공용화⋅통합화를 도모한다.

⑤ 인버터 노이즈가 중첩하는 보안용 접지간선과 기능용 접지간선을 구분한다.

즉 그림 4의 (注)를 아래에 설명한다.

(注 1) 전기실 내의 접지선은 환상(環狀) 접지모선으로 부설하여 기준전위를 얻기 쉽게

한다.

(注 2) 전원선을 통하여 뇌서지가 건물 안으로 침입하는 것을 방지하기 위해 절연변압기

를 설치하는 것이 바람직하다.

(注 3) 다른 층에 접지하는 통신 시스템의 메탈 케이블에는 정보통신용 보호장치(통신

구분 장치)를 이용하는 등으로 케이블을 통한 과전압 침입을 방지한다.

(注 4) 접지간선은 보안용과 기능용 접지간선을 개별로 설치하도록 했다.

다음에 주요한 구성요소에 대해서 설명한다.

(1) 접지 터미널

접지 터미널은 접지 시스템과 피접지기기를 연결하는 인터페이스로 일종의 유저 터미널이다.  일반적인 것에는 접지극 콘센트(3P 콘센트)가 있고 컴퓨터⋅팩스 등의 OA기기, 동력⋅전등설비 등의 부하설비기기의 일부로 이용된다. 접지단자나 커넥터 등도 이것의 일종으로 각종 외함이나 동력기기⋅조명기기 등에 이용된다. 전산기실이나 통신기기실의 Free Access Floor 내에 Floor Mesh나 접지 Plate가 설치된 경우는 전산기기⋅통신기기에서

접지점을 접지 터미널로 생각할 수 있다.  이렇게 접지 터미널의 형태는 피접지기기의 종류⋅용도에 따라 다르다. 또 설비공사 구분에 따라 위치가 변화되는 경우가 있다. 계획상의 유의점으로는 접지가 확실하게 용이한 것, 접속부의 상태를 확인할 수 있는 것이다.

(2) 플로어 접지선

플로어 접지선은 플로어 접지단자와 기기를 접속하는 접지선을 말한다. 플로어 부분에서의 등전위 또는 기준전위의 확보를 목적으로 한다. 가능한 한 저 임피던스로 하는 것이 바람직하다.

플로어 접지선의 형상은 그림 5에 나타낸 것과 같이 스타형, 루프형, 메쉬형이 있다. 이들형상 가운데 전자⋅통신기기를 대상으로 하는 경우는 메쉬형이 유용하다.

일본에서는 이들을 접지로 생각하고 있지만, IEC에서는 본딩의 범주로 여긴다.

그림 5  플로어 접지선의 형태

(3) 플로어 접지단자(GW-F : Ground Window-Floor)

플로어 접지선을 1개소로 정해 접지간선에 접속하기 위한 임피던스의 역할을 가진 터미널이다.

일반적으로는 전등분전반, 동력제어반 및 전화⋅통신 약전단자반 내에 수용된다. 개별 플로어 접지단자반에 수용하는 경우도 있다. 준비한 플로어 접지선의 인출단자(터미널)는 전원 회로수나 피접지기기의 수 등을 감안하여 설정한다.

(4) 접지간선

접지간선은 건물 내의 각 플로어마다 접지된 플로어 접지선과 접지극과의 사이를 연결하는 금속체를 말한다. 전선⋅케이블 등이 사용된다. 기능은 건물 내에 가상대지로써의 전위 기준점을 공급하는 것으로 건물의 크기나 넓이에 대응해 설치방법이나 갯수가 결정된다. 일반적으로 전기전용 Shaft(EPS)내에 설치된다. 사이즈의 선택은 전류용량, 기계적 강도, 임피던스의 3가지 요소에 따라 선택한다. 전류용량은 계통의 최대 고장전류를 고려해 단락허용 전류 계산식에서 선정한다. 기계적 강도는 접지선의 부설상황을 고려해 충분한 강도가 있는 것을 선정한다. 접지선에는 경우에 따라 적용 주파수 이외의 고주파 성분이 흐르는 경우가 있어 표피효과에 의해 임피던스가 높아지는 것을 고려해야 한다.

3.3  시스템 구축을 향한 기술적 과제

통합접지 시스템은 3.1에서 설명한 바와 같이 사용자의 요구에 대응한 신뢰성, 편리성, 경제성을 실현한 것으로 그 필요성이 인식되고 있다. 그러나 완전한 통합접지 시스템을 구축하기에는 아직 남은 과제도 있다.

(1) 접지간선

가상대지로 가정한 접지간선은 가능한 한 저 임피던스 도체여야 하고 거기에는 종래의 접지선이나 케이블이 아닌 금속으로 포장된 동대(예를 들면 부스 덕트(Bus Duct) 같은 도체)를 생각할 수 있다. 대상(帶狀) 도체라면 고주파 영역에 있어서도 저 임피던스를 확보할 수 있다.

(2) 내부 뇌보호 시스템의 도입

2000년의 시점에서는 내부 뇌보호에 관한 규격 등은 아직 충분히 확립되지 않았다. 뇌서지에 기인한 과전압 카테고리, 뇌서지 보호장치의 선정 등을 구체화하여 빌딩에 도입할 필요가 있을 것이다.

(3) EMC 기술의 도입

빌딩의 전자적 장해를 방지하기 위한 EMC에 대해서도 기술적인 가이드가 충분하지 않다. 피접지기기의 면역(내성)과 뇌서지과의 관계, 노이즈 대책 등을 시스템적으로 구축해야 한다.

(4) 등전위 본딩의 도입

이 장에서는 일본 종래 접지의 개념을 도입하고 있어 상세한 본딩에 대해서는 고려하지 않았다.

(5) B종 접지와 D종 접지의 공용 문제

일본의 접지방식은 TT방식이다. 즉 부하기기에 개별로 접지를 시공하고 있다. TT방식의 장점은 있지만, 이 방식의 문제점은 다음과 같다.

① 빌딩 부지 내에 여러 종류의 다양한 접지극이 시공되고 있는 경우 TT방식에서는 전위

간섭의 문제가 염려되고 있다.

② 부하기기의 접지가 의도되지 않은, 예를 들면 구조체의 철골,  철근에 전기적으로 접

속된 경우도 적지 않다. 이 경우는 이미 개별접지로 되어 있다고 말하기 어려워 여러

접지와 관련된 장해의 원인이 되고 있다. 여기에서 의도되지 않은 접지로는 기기를 고

정하기 위한 앙카볼트 등이 구조체의 금속부위에 접촉되는 것이다.

③ 하나의 접지계에서 시스템 구성기기가 각각 개별로 접지되어 있는 경우 접지계에서

루프가 형성되어 전자 노이즈의 장해가 된다.

통합접지 시스템을 한마디로 말하면 전기적 케이지(Cage)로 확인된 빌딩에서 Ground Window(GW) 및 주접지 모선을 설치해 모든 접지를 공용화하는 것이다. 공용접지를 한다는 것은 전위차에 의한 장해를 없앨 수 있고 접지저항 관리의 필요성도 없어진다.

공용접지에서는 전용 접지선 또는 빌딩의 철골을 이용하기 때문에 각각의 접지저항은 상당히 작고 완전지락인 경우는 단락 상태가 되어 지락전류가 커진다.

당연히 안전장치 등을 동작하기 위한 보안상 문제는 없지만 대규모적인 빌딩이면 안전장치의 차단용량이나 전선 사이즈의 선정과 관리가 상당히 곤란하다. 게다가 주차단기와 분기 차단기의 보호협조 문제도 발생하고 있다.

그래서 고안된 것이 계통접지에 지락전류 제한을 위한 저항을 삽입하는 것이다.

삽입저항의 선정방식의 순서는 다음과 같다.

① 변압기(고압, 특고)가 복수인 경우 당연히 병렬 운행된다. 병렬 운행시 1선 지락전류

를 구하고 전기해석에 의해 B종 접지 공사의 접지저항을 구한다.

② 빌딩 내에서 지락시 1선 지락전류의 최대값을 구한다.

③ ②에서 구해진 값을 참고로 삽입 저항값을 고려한 경우의 지락전류를 계산하여 차단기

의 정격, 삽입저항의 용량 등을 가미해 삽입 저항값을 결정한다.

여기에서 고저압 혼촉 시의 전위상승을 억제하기 위해서는 삽입저항이 작을수록 바람직하지만 저압측의 지락전류가 커져버리는 것에도 유의해야 한다.

이 문제는 아직 충분히 검토되지 않아 차후의 연구과제이다.