광고
광고
728x90
반응형
SMALL
1. 측뢰 보호가 필요한 이유 및 중요성
① 측뢰(측면 낙뢰)란?
측뢰(Side Flash)는 높은 구조물의 측면으로 낙뢰가 직격하는 현상을 의미합니다. 일반적으로 낙뢰는 건물의 최상부에 먼저 떨어지지만, 구조물이 일정 높이(약 60m 이상)에 도달하면, 측면에서도 낙뢰가 발생할 확률이 높아집니다.
이러한 측뢰는 다음과 같은 문제를 유발할 수 있습니다.
② 측뢰 보호가 중요한 이유
- 외벽에 설치된 전기·전자 설비 손상
- 높은 건물의 외벽에는 통신 안테나, 네트워크 장비, 감시 카메라, 조명 시스템 등이 설치되는 경우가 많습니다.
- 측뢰로 인해 이러한 설비가 직접 손상될 수 있으며, 서지 보호 장치(SPD) 없이 연결된 경우에는 내부 네트워크 장비까지도 파손될 위험이 큽니다.
- 건물 외장재 손상 및 화재 위험
- 일부 고층 건물은 유리 커튼월(Curtain Wall)이나 복합 패널로 덮여 있는데, 낙뢰로 인해 전류가 흐르면서 유리 깨짐, 금속 패널 손상, 변색 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
- 건축 마감재가 가연성 물질(예: 일부 플라스틱 패널, 알루미늄 복합 패널 등)로 이루어져 있다면, 번개에 의해 화재가 발생할 위험도 있습니다.
- 측면 인입 전류(Side Flash Current)로 인한 내부 손상
- 높은 건물에서 측뢰가 발생할 경우, 낙뢰 전류가 구조물 내부로 침입하여 건물 내 배선, 엘리베이터 시스템, 전기 설비에 손상을 줄 수 있음.
- 특히 고층 빌딩의 엘리베이터 시스템, 네트워크 통신 설비, 데이터 센터 등은 강한 전자기파 영향을 받을 수 있음.
- 구조물의 기계적 손상
- 측뢰가 구조물 외부에서 강한 전류를 흐르게 하면, 열팽창과 기계적 스트레스로 인해 건축 자재의 변형이 발생할 수 있음.
- 예를 들어, 콘크리트 건물의 금속 보강재가 낙뢰 전류에 의해 순간적으로 과열되면, 내부 균열이 발생할 수 있음.
2. 측뢰 보호를 위한 수뢰부 시스템 설계 원칙
KS C IEC 62305-3에 따르면, 높은 구조물(60m 이상)의 측면 보호를 위해 수뢰부 시스템을 적절히 설계해야 합니다.
이를 위한 주요 원칙은 다음과 같습니다.
① 측뢰 보호를 위한 기본 수뢰부 시스템
| 보호 방법 | 설명 |
| 피뢰침(Air-Terminal Rods) | 건물의 상층부, 돌출부, 모서리 등에 피뢰침 설치 |
| 격자형 수뢰부 시스템 (Meshed Conductors) | 건물의 상단과 측면을 따라 도체를 배치하여 낙뢰를 분산 |
| 금속 외장재 활용 (Natural Components) | 충분한 두께(0.5mm 이상)의 금속 외장재가 있으면 이를 수뢰부로 사용 |
| 수직 인하도선(Down Conductors) | 건물의 각 모서리에 인하도선을 배치하여 전류를 지면으로 안전하게 유도 |
| 서지 보호 장치(SPD, Surge Protective Devices) | 측뢰로 인한 전압 서지를 차단하여 내부 시스템 보호 |
② 설계 시 고려해야 할 사항
- 건물의 높이 및 구조 분석
- 건물 높이가 60m 이상이면 반드시 측뢰 보호 시스템을 설계해야 함.
- 건물 외벽이 전도성 재료(금속 패널 등)로 덮여 있다면, 자연적인 피뢰 시스템으로 활용 가능.
- 수뢰부 시스템 배치
- 건물 최상층 20% 부분에는 피뢰 시스템을 집중적으로 배치해야 함.
- 건물 모서리, 돌출부, 전망대, 발코니 등에 피뢰침을 추가 배치.
- 인하도선(Down Conductors)
- 피뢰침에서 접지까지 번개 전류를 안전하게 전달하는 인하도선을 건물 모서리에 균일한 간격(일반적으로 10~15m)으로 배치해야 함.
- 건축 구조상 외부 인하도선을 추가할 수 없는 경우, 건물 철근이나 금속 골조를 이용하여 자연적인 인하도선으로 활용 가능.
- 접지 시스템(Earthing System)
- 피뢰 시스템을 효과적으로 작동시키려면, 접지 저항이 낮아야 하며 일반적으로 10Ω 이하로 유지하는 것이 권장됨.
- 환상 접지(Ring Earthing) 또는 기초 접지(Fundamental Earthing)를 적극 활용.
- 서지 보호 장치(SPD) 설치
- 측뢰가 내부 시스템으로 유입되는 것을 막기 위해 전원선, 통신선, 네트워크 선로에 SPD를 설치해야 함.
- IEC 62305-4(내부 시스템 보호 기준)에 따라 적절한 등급의 SPD를 선정.
3. 시공 시 주의 사항
설계뿐만 아니라 시공 과정에서 철저한 검토와 확인이 필요합니다.
주요 시공 단계별 주의 사항은 다음과 같습니다.
① 피뢰침 및 수뢰부 시공
- 피뢰침과 도체는 부식 방지 코팅이 되어 있어야 하며, 스테인리스 스틸 또는 아연 도금 강철을 사용할 것.
- 피뢰침 설치 시 **회전구체법(Rolling Sphere Method)과 보호각법(Protection Angle Method)**을 적용하여, 낙뢰가 타격할 가능성이 높은 지점을 효과적으로 보호해야 함.
② 인하도선(Down Conductors) 설치
- 인하도선은 반드시 가장 짧은 경로로 접지로 연결해야 하며, 루프 형성(뇌전류의 우회 경로)은 피해야 함.
- 건물 외벽에 설치하는 경우 건축 마감재와 최소 10cm 이상의 이격 거리 확보 (화재 방지 목적).
③ 접지 시스템(Earthing System) 시공
- 접지 저항이 너무 높으면, 추가적인 접지 전극을 설치하거나 **전해 접지(Electrolytic Earthing)**를 고려해야 함.
- 접지극은 건물 외곽을 따라 고르게 배치하여 전류가 분산되도록 함.
④ 서지 보호 장치(SPD) 적용
- 서지 보호 장치는 각 층별 주요 전기 패널, 네트워크 장비, 통신 시스템에 설치해야 하며, IEC 62305-4 기준에 따라 선정해야 함.
- SPD의 연결선은 0.5m 이하로 짧게 유지하여 서지 방출 경로를 최소화해야 함.
4. 결론
고층 건물에서의 측뢰 보호는 단순한 선택이 아니라, 필수적인 안전 조치입니다.
60m 이상의 건물에서는 측뢰를 반드시 고려해야 하며, 특히 외벽에 전자 설비가 많거나 가연성 외장재가 사용된 경우에는 더욱 신중한 설계가 필요합니다.
- 측뢰 보호를 위해 수뢰부 시스템을 강화하고, 인하도선과 접지 시스템을 최적화하는 것이 핵심.
- 전기·전자 장비 보호를 위해 서지 보호 장치를 병행하여 설치.
- 설계 단계부터 IEC 62305-3 표준을 철저히 적용하고, 시공 시 품질 검사를 강화.
이를 통해 낙뢰로 인한 재산 피해와 생명 위험을 최소화할 수 있습니다.
728x90
반응형
LIST