동봉 접지봉 부식의 문제점

 

 

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안녕하세요. 협진이피씨입니다.

 

오늘은 동봉 접지봉에 대해서 이야기하겠습니다.

 

일반적으로 접지봉 규격에는 동봉을 적용해도 무관합니다. 다만, 동봉의 최대 단점은 부식이라고 볼 수 있습니다.

 

동봉은 순수 동봉이 아니라 동피막봉으로 오랜 시간 땅에 묻혀서 설치가 되기 때문에 그로 인한 피막이 벗겨지고 추후 접지봉 자체에 부식이 발생될 수 있습니다. 

 

따라서 그런 이유가 어떤 식으로 발생될 수 있는지 간단하게 살펴보겠습니다. 

 

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접지봉은 전기 시스템에서 과전류나 누전을 땅으로 방전시켜 안전을 확보하는 중요한 역할을 합니다. 동피막 접지봉의 경우, 특히 그 재질이나 설치 환경에 따라 부식이 발생할 수 있으며, 이로 인한 부식이 접지 시스템의 성능 저하로 이어질 수 있습니다. 이러한 상황은 다음과 같은 문제점을 야기할 수 있습니다.

 

 

 

[목차]

 

 

1. 부식으로 인한 접지저항 증가

접지봉이 부식되면, 봉의 단면적이 감소하여 전체적인 접지 저항이 증가합니다. 접지 저항이 증가하면, 접지 시스템이 전류를 효과적으로 땅으로 전달하는 능력이 저하됩니다. 이는 전기 시스템의 안전성을 떨어뜨리고, 과전류나 누전 시 전류가 제대로 땅으로 방전되지 않아 추가적인 전기적 사고로 이어질 수 있습니다.

 

부식에 의한 물리적 손상

1. 부식의 원인

부식은 금속이 산소, 수분, 산, 염 등 환경적 요인과 반응하여 화학적 변화를 겪는 과정입니다. 접지봉의 경우 주로 토양 속의 수분과 전해질(예: 토양 속의 염분)이 부식을 촉진합니다.

 

2. 부식 과정

부식이 시작되면 금속 표면에 산화물이나 기타 부식 산물이 형성됩니다. 이 부식 산물은 통상적으로 원래 금속보다 약하고, 덜 조밀합니다. 초기에는 금속 표면에만 영향을 미치지만, 지속되면 금속의 내부로 침투하여 금속의 구조를 약화시키고, 결국에는 금속의 단면적을 감소시킵니다.

 

3. 단면적 감소의 효과

금속의 단면적이 감소하면, 같은 길이의 접지봉에서 전기적 저항이 증가합니다. 저항은 단면적의 역수에 비례하기 때문에, 단면적이 줄어들면 저항은 증가합니다. 이는 접지저항 증가로 이어져 전기 시스템의 효율성과 안전성을 저하시킬 수 있습니다.

 

 

단면적 감소의 전기적 결과

1. 저항 증가

부식으로 인한 단면적 감소는 접지봉의 전체 저항을 증가시키며, 이는 접지 시스템의 전체 저항에 영향을 미칩니다. 접지 시스템의 저항이 증가하면, 과전류나 누전 시 안전하게 전류를 땅으로 방전하는 능력이 저하됩니다.

 

2. 전류 용량 감소

단면적이 감소하면 접지봉의 전류 운반 능력도 함께 감소합니다. 이는 과전류 상황에서 접지 시스템이 과열되거나 추가적인 손상을 입을 가능성을 높일 수 있습니다.

2. 부식의 전기화학적 메커니즘 

부식은 금속이 그 주변 환경, 특히 산소와 수분과 반응하여 산화물, 수산화물, 기타 화학물질을 형성하는 과정입니다. 이 반응은 대체로 다음 두 가지 주요 전기화학적 반응으로 구성됩니다. 

 

1) 산화 반응 (Anodic Reaction):

• 금속이 전자를 잃는 산화 반응이 일어납니다. 예를 들어, 철(Fe)이 철 이온(Fe²⁺)으로 변환될 때 전자 2개를 잃습니다. 이 과정에서 금속이 약화되고, 점차 부식됩니다.

 

2) 환원 반응 (Cathodic Reaction):

• 주변 환경의 다른 성분들이 전자를 받아들입니다. 가장 일반적인 반응은 산소와 수분이 전자를 받아들여 수산화 이온을 형성하는 과정입니다.

전기화학적 속성의 변화

이러한 산화 및 환원 반응으로 인해 금속 표면에 다양한 부식 산물이 형성되며, 이는 접지봉의 전기화학적 속성을 변화시킵니다.

 

1. 전도성 감소

• 부식 산물은 일반적으로 원래의 금속보다 전기 전도성이 낮습니다. 이러한 산화물 또는 수산화물 층이 접지봉의 표면에 형성되면, 전류가 흐르는 경로에 저항이 증가하여 전체 저항이 높아집니다.

2. 접촉 저항증가

• 부식 산물의 축적은 접지봉과 토양 사이의 전기적 접촉을 방해합니다. 부식 산물이 접지봉 표면에 불규칙한 층을 형성하면, 접지봉과 토양 간의 효과적인 접촉 면적이 감소하고, 이로 인해 접촉 저항이 증가합니다.

3. 화학적 안정성 변화

• 부식 과정 중 형성된 새로운 화합물은 환경적 요인에 대한 반응성이 원래 금속과 다를 수 있습니다. 이는 추가적인 화학반응을 유발하거나 부식을 더욱 촉진시킬 수 있습니다.

3. 부식으로 인한 토양과의 접촉저항 증가

1. 부식 산물의 축적

부식 과정에서 접지봉 표면에 형성된 산화물이나 수산화물 같은 부식 산물은 전기 전도성이 낮습니다. 이러한 산물들이 접지봉 표면에 축적되면, 접지봉과 토양 사이의 전기적 접촉이 저해되어 접촉 저항이 증가합니다. 부식 산물이 접지봉 표면을 불규칙하게 만들고, 전기적으로 절연되는 효과를 낳을 수 있습니다.

 

2. 접촉 면적의 감소

부식으로 인해 접지봉의 표면이 일부 소실되거나 변형되면, 토양과의 실제 접촉 면적이 감소할 수 있습니다. 접촉 면적이 줄어들면 접지 저항은 증가합니다. 접지봉의 물리적인 손상은 접촉 면적을 줄여 전기적인 연결의 효율성을 떨어뜨립니다.

 

3. 토양 조건의 변화

토양 자체의 전기적 특성도 접촉 저항에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 토양의 습도, 염분 농도, pH 값 등이 변할 경우 접지 시스템의 저항 값이 달라질 수 있습니다. 부식 산물이 토양의 화학적 구성을 변경하여 이러한 변화를 더욱 촉진할 수 있습니다.

 

해결책

1. 접지봉의 재질 개선

부식에 강한 재질(예: 스테인리스강, 탄소접지봉, STS탄소접지봉)을 사용하여 접지봉을 제작함으로써 부식을 최소화할 수 있습니다.

 

대책안 접지봉 클릭

 

 

2. 부식 방지 처리

접지봉에 방청 처리를 하거나 보호 코팅을 적용하여 부식을 방지할 수 있습니다.

 

3. 정기적인 유지보수와 점검

접지 시스템의 접지저항을 정기적으로 측정하고, 부식이 의심되는 경우에는 접지봉을 교체하거나 추가 접지 설비를 설치하여 전체적인 접지저항을 유지 관리합니다.

 

접지 시스템의 부식 문제는 접지저항 증가뿐만 아니라 전체 시스템의 안정성과 신뢰성에 영향을 미치므로, 이에 대한 적절한 대응이 필수적입니다.