📌 접지저항값을 낮추는 방법

 

안녕하세요. 협진이피씨입니다.

 

 

접지저항(Earth Resistance)은 전기설비에서 안전을 확보하기 위한 핵심 요소입니다. 접지저항이 높을 경우, 낙뢰나 지락 사고 시 전류가 원활하게 대지로 방전되지 않아 설비 손상, 화재, 감전사고로 이어질 수 있습니다.

 

한국전기설비규정(KEC) 및 국제규격 IEC 60364-5-54에서도 접지저항의 적절한 설계를 엄격히 요구됩니다.

이번 포스팅에서는 접지저항을 낮추는 다양한 이론적 원리와 실무 적용 방안을 총망라하여 정리합니다. ⚡

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🧱 1. 접지저항에 영향을 주는 요소들

1-1. 대지저항률 (Soil Resistivity)

 

대지저항률은 접지전류가 흘러가는 토양의 전기저항을 의미합니다. 대지저항률이 낮을수록 접지전류는 쉽게 대지로 분산되며, 이는 접지저항을 낮추는 데 결정적인 영향을 미칩니다. 토양의 전기적 특성은 여러 요인에 따라 달라지며, 다음과 같은 주요 요소가 대지저항률을 결정짓습니다:

• 토양의 종류: 점토, 모래, 자갈, 암반 등 다양한 토양이 있으며, 일반적으로 점토는 대지저항률이 낮고 암반은 높습니다.
• 수분 함량: 토양이 습할수록 이온 이동이 활발해져 전도성이 좋아집니다. 건기에는 대지저항률이 급격히 상승할 수 있습니다.
• 염분 농도: 염분이 포함된 토양(예: 바닷가 근처)은 전도성이 뛰어납니다. 그러나 장기적으로 금속 전극 부식을 유발할 수 있습니다.
• 온도: 동절기에는 토양이 얼어붙어 전도성이 급격히 저하될 수 있습니다. 이는 접지저항 증가의 요인이 됩니다.

대지저항률은 접지설계 초기 단계에서 반드시 측정해야 하며, 일반적으로 **4극법(웬너법, Wenner Method)**이 가장 널리 사용됩니다. 이 측정값은 접지전극 수, 형태, 길이 및 저감재 설계 등에 직접적으로 활용됩니다.

💡 Tip: 단일 위치 측정이 아닌, 다수 포인트에서 측정한 평균값을 활용하면 보다 안정적인 접지설계를 할 수 있습니다.

 

1-2. 접지전극 구조 및 재질

• 길이: 접지봉의 길이가 길수록 대지 내부 깊은 층에 도달하여 전류 분산 경로가 길어지므로 접지저항이 낮아집니다.
• 지름: 전극의 지름이 클수록 접촉면적이 증가하여 접지효율이 향상됩니다.
• 재질: 주로 사용되는 재료는 구리(Cu), 구리 도금 강봉(Copper Bonded Steel Rod), 탄소 복합재 등입니다. 부식에 강하고 전도성이 높은 재질이 바람직합니다.
• 수직 또는 수평 매설: 수직 전극은 점 저항을 분산시키는 데 유리하고, 수평 전극은 넓은 면적으로 접지면을 확보할 수 있어 병행 사용이 권장됩니다.

💬 이러한 요소들은 접지시스템 전체의 설계 기반이 되며, 접지저항을 효과적으로 줄이기 위해 현장 조건을 반영한 최적화가 필요합니다.

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⚒️ 2. 접지저항값을 낮추는 실질적인 방법

접지저항을 낮추기 위한 방법은 여러 가지가 있으며, 현장의 조건에 따라 적절한 방법을 선택해야 합니다. 아래는 전기비전공자도 이해할 수 있도록 쉽게 풀어 설명한 실무 적용 방법입니다.

 

✅ 2-1. 접지봉을 깊게 묻기

 

접지봉은 땅속으로 박아 넣는 금속 막대입니다. 이 막대를 깊게 박으면 땅 속 더 깊은 곳에 있는 수분 많고 전도성이 좋은 층에 도달할 수 있어 접지저항을 낮출 수 있습니다.

• 예: 접지봉을 1.5m보다 3m로 깊게 박으면 저항이 크게 낮아질 수 있음
• 땅이 마른 경우 더 깊은 곳에 수분층이 있어 효과적임
• 보링장비를 이용한 보링공법

✅ 2-2. 접지봉을 여러 개 사용하기

 

접지봉을 하나만 쓰는 대신 여러 개를 사용하면 전체 저항을 줄일 수 있습니다. 전기를 물로 비유하면, 하나의 수도꼭지보다 여러 개를 동시에 트는 게 더 많은 물을 흘릴 수 있는 것과 같은 원리입니다.

• 3개의 접지봉을 일정한 간격(보통 3~5m)으로 설치
• 전선으로 서로 연결하여 병렬 구조 형성
• 전류가 여러 경로로 나뉘어 흐르므로 저항이 낮아짐

💡 특히 탄소접지봉은 표면적이 크고 전도성이 뛰어나, 동일 길이의 일반 구리봉이나 동도금강봉보다 접지효과가 탁월합니다.

탄소접지봉은 고저항 지역에서도 넓은 접촉면을 확보하여 접지저항을 효과적으로 낮출 수 있습니다. 또한 부식에도 강하고 수명이 길기 때문에 유지보수가 용이한 장점이 있습니다.

 

✅ 2-3. 접지저항 저감재(흙에 넣는 보조물) 사용

 

접지저항 저감재는 접지봉 주변 흙의 전도성을 높이기 위해 사용하는 재료입니다. 전기가 더 잘 통하도록 도와주는 보조재라고 생각하면 됩니다.

• 주로 사용되는 저감재: 벤토나이트(점토), 탄소계 분말, 친환경 미네랄 혼합물
• 장점: 주변 흙보다 전기가 잘 통하고, 수분을 오래 유지함
• 설치 방법: 접지봉 주변에 저감재를 채우고 물을 붓거나 밀봉하여 유지

💡 탄소계 저감재는 유지보수가 적고 장기적으로 안정적입니다.

 

✅ 2-4. 수분 유지 또는 인공적으로 물 공급

 

흙이 건조하면 전기가 잘 통하지 않기 때문에, 수분을 유지하거나 물을 주기적으로 공급하는 방법도 있습니다.

• 접지봉 주변에 물 공급관 설치
• 장마철 이후 효과가 좋아질 수 있음

⚠️ 단점: 관리가 필요하고 지속적으로 물을 주어야 함

 

✅ 2-5. 토양 교체 (백필)

 

고저항의 흙(예: 모래, 자갈) 대신 점토성 흙이나 미네랄이 많은 흙으로 바꾸는 방법입니다.

• 트렌치나 구덩이를 파고 양질의 흙으로 채움
• 저감재와 병행하면 더욱 효과적
• 대규모 공사 시 적합

✅ 2-6. 접지 시스템 구조 개선

 

보다 넓은 면적으로 접지를 하면 전류가 흐를 수 있는 길이 많아져 저항이 낮아집니다. 이럴 때 사용하는 방식이 "메쉬 접지"입니다.

• 메쉬 접지: 철선을 그물처럼 묻어 땅 전체를 하나의 접지로 연결
• 건축물 철근 활용: 건물의 철근을 접지로 활용하면 접지전극을 따로 만들지 않아도 됨

💡 이러한 구조적 설계는 비용은 들지만 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.

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각 방법은 개별적으로도 효과가 있지만, 현장 여건에 따라 복합적으로 적용하면 접지저항을 더 안정적으로 낮출 수 있습니다. 실무에서는 ① 접지봉 병렬 + ② 저감재 + ③ 메쉬 구조 조합이 자주 사용됩니다.

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🧪 3. 측정 및 유지관리 – 접지저항도 주기적으로 점검하자

접지시스템은 시간이 지날수록 여러 환경 요인에 의해 성능이 저하될 수 있습니다. 예를 들어, 접지봉이 부식되거나 접지저항 저감재가 건조해지거나, 대지의 수분이 줄어들면 접지저항이 점차 상승합니다.

 

이를 방치하면 감전 사고, 설비 고장, 낙뢰 피해 등의 심각한 결과를 초래할 수 있으므로, 정기적인 측정과 유지관리가 매우 중요합니다. 🧯

 

📏 왜 접지저항 측정이 중요한가?

• 초기 시공 당시에는 접지저항이 기준치 이하였더라도 시간이 지나면서 환경 변화로 인해 값이 올라갈 수 있음
• 감리, 점검, 안전관리 규정(KC/KEC) 상 정기 측정이 요구됨
• 낙뢰, 누전 사고 등의 예방 차원에서 반드시 필요함

🔍 언제 측정해야 할까?

• 건축물 준공 직후 또는 접지공사 완료 직후
• 연 1회 이상 정기 점검 (특수시설은 분기별 권장)
• 낙뢰, 정전, 감전 등의 사고가 발생한 직후
• 접지 관련 이상 징후(접지단자 과열, 누전차단기 오작동 등) 발생 시
• 전기 설비를 추가하거나 제거할 경우

🛠️ 접지저항 측정 방법

1. 3극법 (Three-Point Method)
   • 가장 일반적인 방식으로, 하나의 접지전극과 전류 및 전압 측정봉을 사용하여 측정
   • 단일 접지봉이 있는 경우 적합
2. 클램프 메터법 (Clamp-on Method)
   • 시스템을 분리하지 않고도 측정 가능
   • 병렬 접지 시스템에 적합하고, 현장에서 간단하게 측정 가능

📅 유지관리와 점검 주기

• 점검 주기:
  • 일반 시설: 연 1회 이상
  • 병원, 데이터센터, 방송국, 통신기지국 등: 반기 또는 분기 1회 이상
• 보수 항목:
  • 접지봉의 부식 및 단선 여부
  • 접지선 연결 상태 확인
  • 저감재 상태(건조, 경화 여부)
  • 수분 공급 여부 확인 및 조치

💡 접지저항 측정은 설비 이상을 조기에 감지할 수 있는 '건강검진' 같은 역할을 합니다. 전기안전을 위해 반드시 계획적으로 관리하시기 바랍니다.

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🔚 결론 – 접지저항 저감은 설계와 관리의 결합이다

접지저항값을 효과적으로 낮추기 위해서는 단순히 접지봉을 많이 박는 방식이 아니라, 과학적 측정과 설계, 적절한 저감재 활용, 토양환경 고려, 그리고 정기적인 유지관리가 결합되어야 합니다. ⚙️

 

✅ 접지저항 저감의 핵심은 대지저항률을 이해하고, 토양과 전극 간 상호작용을 최적화하는 설계 역량입니다.

 

💡 전문가로서 설계업체 또는 시공사와 협업 시, KEC 및 IEC의 규정과 실제 측정 데이터를 근거로 설득력 있는 설계를 제안해보시기 바랍니다.