전기는 우리의 일상에 없어서는 안 될 중요한 에너지 원천입니다. 집에서 사용하는 가전제품부터 산업 현장에서 대규모 전력 장치에 이르기까지, 전기는 다양한 방식으로 활용되고 있습니다.
그러나 전기의 사용에는 항상 안전이라는 요소가 따라옵니다. 특히, 전기 시스템의 이상으로 발생할 수 있는 지락사고(전기가 땅으로 흐르는 사고)를 예방하거나 그 영향을 줄이는 것이 매우 중요합니다.
이와 관련해 글로벌 접지 시스템(GES)은 필수적인 역할을 수행하는 장치입니다.
출처:KESCO
1. 접지 시스템이란?
우선, 접지가 무엇인지부터 설명하겠습니다. 전기를 사용하는 장치에서는 때때로 전류가 우리가 원하지 않는 경로로 흐를 수 있습니다.
예를 들어, 전선이 낡거나 손상되어 누전이 발생하면, 이 전류가 우리가 만질 수 있는 금속 표면에 흐를 수 있습니다. 이런 상황에서 전기 장치나 배선을 만지게 되면 감전 사고가 발생할 수 있습니다. 이러한 위험을 방지하기 위해 접지 시스템이 존재합니다.
접지 시스템은 전기 설비에서 발생한 누전이나 이상 전류를 땅(대지)으로 안전하게 흘려보내는 기능을 합니다. 접지를 통해 전류가 사람이 아닌 땅으로 흐르게 되어 감전사고를 예방하는 것입니다. 접지는 단순해 보일 수 있지만, 매우 중요한 안전 장치입니다.
2. 로컬 접지 시스템 vs 글로벌 접지 시스템
접지 시스템에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
로컬 접지 시스템(Local Earthing System)
개별 전기 설비나 건물에 설치되는 접지 시스템입니다. 각 설비마다 독립적으로 설치되어 특정 설비를 보호하는 데 중점을 둡니다.
글로벌 접지 시스템(Global Earthing System, GES)
여러 개의 로컬 접지 시스템이 상호 연결되어 더 넓은 범위의 전기 설비를 보호하는 접지 시스템입니다.
로컬 접지 시스템이 개별적인 설비를 보호하는 데 집중한다면, 글로벌 접지 시스템은 이러한 개별 시스템을 연결하여 하나의 통합된 시스템으로 만들어 줍니다.
이를 통해 전기 설비 전체가 하나의 접지 네트워크에 연결되고, 더 안정적이고 안전한 전기 환경을 제공하게 됩니다.
3. 글로벌 접지 시스템(GES)의 원리
글로벌 접지 시스템은 여러 로컬 접지 시스템을 상호 연결하여 하나의 등가 접지 시스템을 형성합니다. 쉽게 말해, 여러 개의 작은 접지 시스템을 모아 하나의 거대한 보호막을 만든다고 볼 수 있습니다.
지락사고가 발생하면, 전류는 접지 시스템을 통해 땅으로 흐르게 됩니다. 하지만 이때 발생할 수 있는 **대지전위상승(Earth Potential Rise, EPR)**이라는 현상에 주의해야 합니다.
지락사고 시 전류가 땅으로 흐르면서 땅의 전위가 상승하게 되는데, 이로 인해 우리가 서 있는 땅의 전압이 순간적으로 높아질 수 있습니다. 대지전위상승은 감전 사고의 원인이 될 수 있기 때문에 이를 억제하는 것이 매우 중요합니다.
글로벌 접지 시스템은 이러한 대지전위상승을 효과적으로 억제하는 데 큰 역할을 합니다. 여러 개의 로컬 접지 시스템이 서로 연결되면서 지락전류가 여러 경로로 분산되기 때문에, 대지의 전위 상승이 제한됩니다.
결과적으로, 준등전위면(접촉 전압의 차이가 발생하지 않도록 하는 전기적 평면)이 형성되어 위험한 접촉 전압이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.
4. GES의 구성 요소
글로벌 접지 시스템은 다음과 같은 기본적인 구성 요소로 이루어집니다.
접지봉(Ground Rod)
땅 속에 깊이 묻혀 있는 금속 막대로, 전류를 대지로 흘려보내는 역할을 합니다. 접지봉은 강철, 구리 등 도전성이 좋은 금속으로 만들어지며, 요즘 탄소접지봉이나, STS탄소접지봉처럼 접지봉 면적이 큰 제품을 많이 적용하여 설치합니다.
접지선(Grounding Conductor)
전기 설비와 접지봉을 연결하는 전선입니다. 접지선은 누전이나 지락사고 시 발생하는 전류를 접지봉으로 안전하게 전달하는 중요한 역할을 합니다.
접지 저항(Ground Resistance)
접지봉과 대지 사이에 존재하는 저항값을 말합니다. 접지 저항이 낮을수록 전류가 더 쉽게 대지로 흘러가므로, 낮은 접지 저항을 유지하는 것이 중요합니다.
로컬 접지 시스템
개별 전기 설비에 설치된 접지 시스템입니다. 글로벌 접지 시스템에서는 여러 로컬 접지 시스템이 연결되어 하나의 통합된 네트워크를 형성합니다.
5. GES의 장점
글로벌 접지 시스템을 사용하면 여러 가지 중요한 이점을 얻을 수 있습니다.
대지전위상승 억제
지락사고 시 전류가 여러 경로로 분산되기 때문에, 대지전위상승을 최소화할 수 있습니다. 이는 사람이나 장비가 대지에 접촉했을 때 감전될 가능성을 크게 줄여줍니다.
준등전위면 형성
GES는 준등전위면을 형성하여 접촉 전압 차이를 최소화합니다. 이를 통해 사람이 접촉할 수 있는 금속 표면이나 땅 사이의 전압 차이를 줄여 감전 사고를 예방합니다.
효율적인 전기 설비 보호
로컬 접지 시스템이 개별 설비를 보호하는 것에 비해, GES는 여러 설비를 동시에 보호할 수 있는 넓은 범위의 안전 장치를 제공합니다. 이를 통해 전기 시스템 전체의 안정성을 높일 수 있습니다.
전기적 신뢰성 향상
GES는 지락사고 발생 시 전류가 안전하게 분산될 수 있도록 하기 때문에, 전기 시스템의 신뢰성을 높이는 데 기여합니다.
이는 특히 산업 현장이나 대규모 전력 설비에서 매우 중요한 역할을 합니다.
6. GES 설치 시 고려 사항
글로벌 접지 시스템을 설치할 때는 몇 가지 중요한 요소를 고려해야 합니다.
접지 저항 관리
접지 저항이 낮을수록 전류가 땅으로 원활하게 흐를 수 있습니다. 따라서 접지봉의 재질, 설치 깊이, 토양의 상태 등을 고려하여 적절한 접지 저항을 유지해야 합니다.
로컬 접지 시스템 간의 연결 상태
여러 로컬 접지 시스템이 연결되어 있는 GES는 각 로컬 시스템 간의 연결 상태가 매우 중요합니다. 연결 상태가 불량할 경우, GES의 효과가 크게 저하될 수 있습니다. 따라서 정기적인 점검과 유지보수가 필요합니다.
환경적 요인
접지 시스템이 설치된 지역의 토양 특성, 기후 조건 등을 고려해야 합니다. 습한 지역에서는 접지 저항이 낮아지는 반면, 건조한 지역에서는 접지 저항이 높아질 수 있습니다. 이러한 환경적 요인을 고려하여 접지 시스템을 설계하고 설치해야 합니다.
7. 결론
글로벌 접지 시스템(GES)은 전기 설비의 안전성을 높이고 지락사고로 인한 감전 위험을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다.
여러 개의 로컬 접지 시스템을 상호 연결하여 대지전위상승을 억제하고, 준등전위면을 형성함으로써 위험한 접촉 전압을 방지할 수 있습니다.
이는 특히 산업 현장이나 대규모 전력 시스템에서 필수적인 요소입니다.
우리 일상에서도 접지 시스템은 매우 중요한 안전 장치입니다. 가정에서도 접지가 제대로 되어 있지 않으면, 누전 사고나 감전 사고가 발생할 수 있습니다. 따라서 주기적으로 접지 시스템을 점검하고, 필요 시 전문가의 도움을 받아야 합니다.
안전한 전기 환경을 유지하기 위해 글로벌 접지 시스템의 중요성을 잊지 말고, 이를 통해 전기 사고를 예방하는 것이 중요합니다.