김재진
(Jae-Jin Kim)
1iD
박지만
(Ji-Man Park)
1iD
유인호
(In-Ho Ryu)
†iD
-
(Electrical Safety Research Institute, Korea Electrical Safety Corporation, Korea)
Copyright © The Korean Institute of Electrical Engineers(KIEE)
Key words
Integrated grounding, Ground resistance, Earth resistivity, Rate of Change, Error Rate
1. 서 론
2021년부터 전기설비 기술기준의 판단기준 폐지 및 KEC(한국전기설비규정) 제정에 따라 기존 1종, 2종, 3종, 특3종 등 규정된 접지저항 값이
아닌 IEEE std 80을 적용한 인체허용 안전전압(접촉전압 및 보폭전압)으로 규정이 바뀌면서 현장 접지설비 시공방법의 개별접지에서 공통접지(1종,
2종, 3종, 특3종 접지설비 모두 공결) 또는 통합접지(공통접지와 피뢰 및 통신접지설비 모두 공결) 형태로 바뀌면서 기존 규정된 접지 저항값은 지역
및 지형 그리고 계절의 특성에 맞게 변화하는 계산값으로 바뀌게 되었다(1-4).
IEEE std 80에 따른 접지 저항값 계산 방식은 결국 접지공사의 종류에 따라 일괄적으로 정해진 값을 적용하는 기존의 방식을 바꿔야 함을 의미한다.
또한, 현재 국내에서는 접지에 대한 사용전검사 및 주기적인 정기검사를 실시하고 있으나, 전기실의 위치(지하, 옥상 등)와 주변 환경(건물 또는 설비간
접지설비의 중첩 등에 따른 간섭 등)에 따라 현장에서 접지설비에 대한 정확한 검사가 이루어지기는 어려운 실정이다.
특히, 접지저항은 대지저항률의 영향을 많이 받게 되는데, 이러한 대지저항률은 온·습도 및 대지의 구성 성분에 따라 변하게 되어, 접지저항 값의 설계와
측정에 있어 오차의 요인으로 작용하게 되는 문제가 발생하게 된다. 이러한 오차는 인체감전사고 또는 설비사고를 일으키는 중요한 요인으로 작용한다(5-6).
이와 같은 문제점을 개선하기 위해서는 연간 대지저항률 변화를 월별, 계절별로 측정하고 접지저항값의 변화에 대한 상관관계를 분석하여 계산된 접지저항값을
보정 할 방법이 필요하다(7-8).
최대값과 최소값은 주변의 환경적 요인(온도, 습도 등)으로 오차가 발생하여 보정계수 산출은 월별 평균값을 가지고 보정계수를 구하게 되었다. 보정계수는
그룹통계방법을 적용하였으며, 월별 평균 접지저항값이 유사한 월을 따로 그룹으로 형성하여 평균값을 구하고, 그룹별 편차를 기준값에 맞도록 보정하였다.
산출된 보정계수는 설계시점과 안전검사 시점을 확인하여 접지저항 측정 후 보정계수를 적용할 수 있도록 하였다.
본 논문에서의 연구결과를 통해 접지저항을 설계하고 안전검사를 진행하는 과정에서 설계시점과 측정시점이 상이하더라도 안정적인 기준값을 제시할 수 있는
실험적인 보정계수(안)을 제시하였다.
2. 접지저항 및 대지저항률 시험장 설계 및 구축
2.1 접지저항 측정 시험장 설계 및 구축
접지저항 측정 시험장은 그림 1과 같이 나동선 70 [㎟]를 가로 10 [m], 세로 10 [m], 내부 2.5 [m] 간격의 격자무늬로 총길이 100 [m]를 깊이 1 [m]에
시공하고, 모서리와 교차점에 길이 1.5 [m]의 동봉을 시공하는 방법으로 설계하였다.
접지저항 측정방법은 보조극을 일직선으로 배치하여 측정하는 방법(전위강하법)을 적용하였으며, 보조극은 동일한 조건으로 실험을 진행하기 위하여 전류보조극을
100 [m] 지점에 매립하고 전압보조극을 51.8 [m], 61.8 [m], 71.8 [m] 지점에 각각 매립하였으며, 보조극 전선의 굵기는 6
[㎟], 보조극 동봉의 길이는 1 [m]로 시공하였다.
그림 1 접지저항 시험장 도면
Fig. 1 Ground resistance test bed drawing
접지저항 측정 시험장은 접지측정값에 미치는 환경적 변화 요인과 장비를 통한 정확한 측정이 가능하도록 구현해야 한다. 따라서 전위강화법을 현장에 적용하는데
있어서 동일한 측정환경을 조성하기 위하여 전류보조극을 100 [m]지점에 매립하고, 전위보조극을 51.8[\%], 61.8[\%], 71.8[\%]
지점에 각각 매설하였다. 측정의 동일성 확보를 위하여 그림 2와 같은 자립형 접지저항 측정 시험 단자함을 만들고 그 내부에 거리별 단자대를 고정하여 측정하였다.
그림 2 통합접지함 내부 거리별 단자
Fig. 2 Integrated grounding box internal distance terminals
2.2 대지저항률 측정 시험장 설계 및 구축
대지저항률 시험장 구축은 동일한 조건에서의 반복 측정을 위하여 접지저항 측정 방식과 동일하게 매립하는 방식을 적용하였다. 먼저 보조극을 일자로 배열하고
측정 탐침감의 간격을 표 1과 같이 1 [m], 2 [m], 4 [m], 8 [m], 16 [m] 간격으로 이격하고 매립하였다. 5회 측정 후 평균값을 적용하였으며, 접지저항
측정과의 상관관계를 증명하기 위해 동일한 시간 또는 동일한 환경에서 측정을 수행하였다. 보조극에 이르는 전선의 굵기는 6 [㎟]이며 보조극 길이는
1 [m] 동봉으로 시공하였다.
표 1 보조극 측정 간격별 거리
Table 1 Distance per measurement interval of auxiliary pole
토양의 깊이(m)
|
탐침간의 간격(m)
|
측정거리(m)
|
0.3
|
1
|
0, 1, 2, 3
|
0.3
|
2
|
0, 2, 4, 6
|
0.3
|
4
|
0, 4, 8, 12
|
0.3
|
8
|
0, 8, 16, 24
|
0.3
|
16
|
0, 16, 32, 48
|
시공 초기에는 그림 3과 같이 외부로 노출로 시공하였으나, 외부 환경의 영향을 고려하여 매설방식으로 변경하였다. 매설방식은 표 2에서의 측정 탐침간의 간격 및 측정거리를 인용하여 설치하였으며, 그림 4, 그림 5와 같이 측정거리 0 [m], 1 [m], 2 [m], 3 [m], 4 [m], 6 [m], 8 [m], 12 [m], 16 [m], 24 [m],
32 [m], 48 [m] 등 12개 지점에 각각 보조극을 매설하였다. 측정의 동일성 확보를 위하여 그림 6과 같은 자립형 대지저항률 측정 시험 단자함을 만들고, 그 내부에 거리별 단자대로 고정하여 측정하였다.
그림 3 노출형 보조극 시설
Fig. 3 Exposed auxiliary electrode facility
그림 4 테스트베드 기준점
Fig. 4 The reference point of test-bed
그림 5 테스트베드 기준점으로부터 11가닥 전선 포설 사진
Fig. 5 The Picture of laying 11 strands of wire from the test-bed reference point
그림 6 대지저항률 측정 시험 단자함(내부)
Fig. 6 Site resistivity measurement test terminal bos(inside)
시공 후 IEEE 80에 따른 계산방법 그리고 접지프로그램(CDEGS)을 활용하여 시뮬레이션을 한 결과 실제 현장 측정은 그림 8과 같이 11.6[Ω]으로 측정되었고, 프로그램(CDEGS) 시뮬레이션 결과는 그림 7과 같이 11.045[Ω]로 나타났으며, IEEE 80에 따른 계산값은 11.4[Ω]으로 모든 수치가 전위강하법 오차범위 ±5\% 이하로 양호한 설계
및 시공이 이루어졌음을 확인하였다. 접지 시험장이 시공된 장소의 토양은 매립층으로, 대부분 점토와 토사, 풍화잔류토 등으로 구성되어 있고 하부에 모래질이
혼재한 점토가 분포하고 있다.
그림 7 실증시험장 시뮬레이션 결과
Fig. 7 The simulation results of the test-bed earth resistance
그림 8 실증시험장 접지저항 측정값
Fig. 8 Measurement value of the test-bed earth resistance
3. 접지저항과 대지저항률 측정 및 상관관계 분석
3.1 월별 접지저항 측정 결과
구축된 접지저항 측정 테스트베드를 대상으로 표 2와 같이 3월부터 이듬해 2월까지 접지저항을 측정하였다. 측정은 각 월별로 여건에 따라 각 4~5회 수행하였으며, 측정 당시의 온도 및 습도를 기록하였다.
표 3의 월별 접지저항을 분석해 보면, 1월 최대 18.2 [Ω], 7월 최소 13.4 [Ω]으로 7월 기준 35.8 [\%] 상승함을 알 수 있다. IEEE
81(2012) 전위강하법에서 제시하는 오차율이 ±5 [\%]인 점에서, 35.8 [\%]의 상승은 매우 큰 오차이며, 월별 접지저항 표준편차가 크게
나타나는 원인을 분석한 결과 온도와 습도가 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 표 3의 월별 접지저항 측정값의 최대값, 최소값, 평균값을 그래프로 구현하여 그림 9로 표현하였다.
표 2 월별 접지저항 측정값
Table 2 Monthly earth resistance measured value
측정월
|
차수
|
온도(℃)
|
습도(%)
|
접지저항(Ω)
|
3
|
1
|
19.6
|
19.5
|
17.20
|
2
|
17.4
|
16.4
|
17.10
|
3
|
23.4
|
14.8
|
17.30
|
4
|
23.4
|
30.4
|
17.50
|
4
|
1
|
19.4
|
26.1
|
17.20
|
2
|
15.5
|
30.3
|
17.30
|
3
|
25.8
|
19.4
|
17.60
|
4
|
11.9
|
36.6
|
17.30
|
5
|
30.8
|
18.9
|
17.50
|
5
|
1
|
32.9
|
30.7
|
16.70
|
2
|
29.3
|
24.8
|
16.70
|
3
|
25.8
|
42.8
|
16.30
|
4
|
32.9
|
30.7
|
16.70
|
6
|
1
|
38.5
|
35.5
|
17.00
|
2
|
34.6
|
40.7
|
17.30
|
3
|
27.7
|
60.7
|
15.50
|
4
|
31.8
|
46.9
|
15.30
|
7
|
1
|
32.8
|
44.4
|
14.70
|
2
|
32.8
|
54.9
|
15.00
|
3
|
34.8
|
48.8
|
14.20
|
4
|
38.4
|
44.9
|
14.50
|
5
|
25.1
|
89.6
|
13.40
|
8
|
1
|
30.9
|
64.8
|
14.60
|
2
|
31.8
|
66.9
|
14.70
|
3
|
41.9
|
34.8
|
15.60
|
4
|
38.4
|
45.0
|
15.50
|
5
|
34.2
|
57.8
|
14.20
|
9
|
1
|
22.9
|
73.6
|
14.60
|
2
|
22.9
|
66.6
|
15.00
|
3
|
24.4
|
48.3
|
15.20
|
4
|
32.9
|
34.9
|
15.30
|
10
|
1
|
26.5
|
37.2
|
15.60
|
2
|
25.3
|
26.7
|
15.90
|
3
|
28.0
|
33.1
|
16.30
|
4
|
22.1
|
41.6
|
16.70
|
11
|
1
|
17.4
|
47.6
|
17.00
|
2
|
14.1
|
22.9
|
17.30
|
3
|
25.3
|
32.1
|
17.70
|
4
|
6.4
|
55.8
|
15.90
|
5
|
10.2
|
41.8
|
16.20
|
12
|
1
|
7.1
|
47.0
|
16.80
|
2
|
2.1
|
43.4
|
17.20
|
3
|
14.3
|
30.9
|
17.60
|
4
|
13.9
|
52.5
|
17.90
|
1
|
1
|
0.5
|
57.4
|
18.00
|
2
|
19.8
|
22.3
|
18.20
|
3
|
8.4
|
27.3
|
17.50
|
4
|
11.2
|
64.7
|
17.40
|
2
|
1
|
4.6
|
33.5
|
17.30
|
2
|
8.3
|
51.3
|
17.90
|
3
|
4.8
|
70.1
|
17.90
|
4
|
8.5
|
33.4
|
17.70
|
표 3 접지저항 측정 결과 요약
Table 3 Summary for results of earth resistance measurement
구분
|
3월
|
4월
|
5월
|
6월
|
7월
|
8월
|
최대값[Ω]
|
17.5
|
17.6
|
16.7
|
17.3
|
15.0
|
15.6
|
최소값[Ω]
|
17.1
|
17.2
|
16.3
|
15.3
|
13.4
|
14.2
|
평균값[Ω]
|
17.275
|
17.38
|
16.6
|
16.275
|
14.38
|
14.92
|
구분
|
9월
|
10월
|
11월
|
12월
|
1월
|
2월
|
최대값[Ω]
|
15.3
|
16.7
|
17.7
|
17.9
|
18.2
|
17.9
|
최소값[Ω]
|
14.6
|
15.6
|
15.9
|
16.8
|
17.4
|
17.3
|
평균값[Ω]
|
15.025
|
15.125
|
15.82
|
17.375
|
17.775
|
17.7
|
그림 9 월별 접지저항 측정값 그래프
Fig. 9 A graph of monthly ground resistance measurement value
3.2 대지저항률 측정 및 결과 분석
월별 대지저항률은 환경적인 요소(날씨, 습도 등)를 고려하면서 접지저항 측정시와 동일한 조건을 유지하기 위해 매주 측정하였으며, 1년간 52회 측정한
결과를 종합하여 표 4에 나타내었다.
표 4의 월별 대지저항률의 평균값을 분석해 보면, 2월 최대 311.50 [Ω·m], 7월 최소 220.01 [Ω·m]으로 7월 기준 41.68\% 상승함을
알 수 있고, 접지저항의 평균값 패턴과 유사함을 보여준다. 월별 대지저항률 표준편차가 크게 나타나는 원인을 분석한 결과 마찬가지로 온도와 습도가 큰
영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었다.
그림 10에는 월별 대지저항률 측정값의 최대값, 최소값, 평균값을 그래프로 구현하였다. 그림 10에서 볼 수 있듯 V자형 패턴이 나타남을 알 수 있으며, 접지저항 측정 결과 분석값과 유사한 패턴이 구현되었다.
3.3 접지저항 및 대지저항률 측정시 온·습도 분석
월별 온도측정은 동일한 조건을 유지하기 위해 접지저항과 대지저항률 측정 당일 같은 장소 같은 시간에 측정하였으며 환경적인 요소(날씨, 습도 등)를
고려하여 일정한 간격으로(매주) 측정하였다. 마찬가지로 1년간 총 52회 측정을 수행하였으며, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
표 4 월별 대지저항률 측정값
Table 4 Monthly earth resistivity measured value
구분
|
3월
|
4월
|
5월
|
6월
|
7월
|
8월
|
최대값
[Ω·m]
|
295.29
|
296.57
|
270.17
|
274.24
|
288.22
|
249.87
|
최소값
[Ω·m]
|
290.09
|
284.33
|
261.15
|
237.01
|
210.93
|
220.35
|
평균값
[Ω·m]
|
292.99
|
290.65
|
267.80
|
256.05
|
220.01
|
237.68
|
구분
|
9월
|
10월
|
11월
|
12월
|
1월
|
2월
|
최대값
[Ω·m]
|
246.95
|
275.16
|
294.93
|
310.11
|
316.94
|
315.73
|
최소값
[Ω·m]
|
239.12
|
255.65
|
266.62
|
288.73
|
305.03
|
305.24
|
평균값
[Ω·m]
|
242.18
|
260.03
|
280.36
|
301.86
|
311.32
|
311.50
|
그림 10 월별 대지저항률 측정값
Fig. 10 Monthly land resistance measurement value
표 5 월별 온도 측정값
Table 5 The measurement value of monthly temperature
구분
|
3월
|
4월
|
5월
|
6월
|
7월
|
8월
|
최대값[℃]
|
23.4
|
30.8
|
32.9
|
38.5
|
38.4
|
41.9
|
최소값[℃]
|
17.4
|
11.9
|
25.8
|
27.7
|
25.1
|
30.9
|
평균값[℃]
|
20.95
|
20.68
|
30.225
|
33.15
|
32.78
|
32.78
|
구분
|
9월
|
10월
|
11월
|
12월
|
1월
|
2월
|
최대값[℃]
|
32.9
|
28.0
|
25.3
|
14.3
|
19.8
|
8.5
|
최소값[℃]
|
22.9
|
22.1
|
6.4
|
2.1
|
0.5
|
4.6
|
평균값[℃]
|
25.775
|
25.475
|
14.68
|
9.36
|
9.975
|
6.55
|
표 5의 월별 온도의 평균값을 분석해 보면, 8월 최대 32.78 [℃], 2월 최소 6.55 [℃]로 2월 기준 26.22 [℃] 상승함을 알 수 있다.
그리고 4월과 11, 12, 1월 온도의 최대값과 최소값의 편차가 큰 이유는 계절의 영향이 많이 작용함을 알 수 있다.
이러한 월별 온도 변화는 그림 11의 최대값, 최소값, 평균값 그래프에서 볼 수 있듯 역 V자형 패턴이 나타내고 있다.
그림 11 월별 온도 측정값 그래프
Fig. 11 A graph on the measurement value of monthly temperature
월별 습도측정은 동일한 조건을 유지하기 위해 접지저항과 대지저항률 측정 당일 같은 장소 같은 시간에 측정하였다. 표 6의 월별 습도의 평균값을 분석해 보면, 7월 최대 58.52 [\%], 3월 최소 20.275 [\%] 로 3월 기준 38.245 [\%] 상승함을
알 수 있다. 그리고 7, 8, 9월과 1, 2월 습도의 최대값과 최소값의 편차가 큰 이유는 계절의 영향이 많이 작용하는 것으로 판단된다.
이러한 월별 습도 변화는 그림 12의 최대값, 최소값, 평균값 그래프에서 보는 바와 같이 역 V자형 패턴이 나타내고 있다.
표 6 월별 습도 측정값
Table 5 The measurement value of monthly humidity
구분
|
3월
|
4월
|
5월
|
6월
|
7월
|
8월
|
최대값 [%]
|
30.4
|
36.6
|
42.8
|
60.7
|
89.6
|
66.9
|
최소값 [%]
|
14.8
|
18.9
|
24.8
|
35.5
|
44.4
|
34.8
|
평균값 [%]
|
20.275
|
26.26
|
32.25
|
45.95
|
58.52
|
53.86
|
구분
|
9월
|
10월
|
11월
|
12월
|
1월
|
2월
|
최대값 [%]
|
73.6
|
41.6
|
55.8
|
52.5
|
64.7
|
70.1
|
최소값 [%]
|
34.9
|
26.7
|
22.9
|
30.9
|
22.3
|
33.4
|
평균값 [%]
|
55.85
|
34.65
|
40.04
|
43.45
|
42.925
|
47.07
|
그림 12 월별 습도 측정값 그래프
Fig. 12 A graph on the measurement value of monthly humidity
3.4 접지저항과 대지저항률 상관관계 분석
그림 13에서 보는 바와 같이 접지저항과 대지저항률은 V형으로 유사한 패턴을 형성하고 온도와 습도는 역 V형으로 유사한 패턴을 형성하고 있음을 알 수 있다.
월별 대지저항률과 접지저항 표준편차가 크게 나타나는 원인에는 온도와 습도가 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
현재 보조극을 일직선으로 배치하여 측정하는 전위강하법은 측정오차율을 ±5 [\%]로 적용하여 적정성 여부를 판단하고 있다. 동월에 측정한 접지저항
값은 최고값과 최저값이 평균값의 ±5 [\%] 이내에 들어와 적정한 오차범위 내 수치임을 확인하였으나, 연간 접지저항값은 월별 최소값 대비 최대값이
35.8 [\%]나 상승하였다. 이러한 차이는 대지저항률 증가와 온도, 습도 등 복합적인 요인이 작용한 것으로 나타났다. 대지저항률의 경우도 마찬가지로
월별 최소값 대비 최대값이 41.7 [\%] 정도 상승하였으며, 이는 측정오차율 ±5 [\%]를 초과하고 있어 측정된 접지저항값의 신뢰성에도 큰 영향을
미친다. 이러한 결과는 설계 시점과 측정 시점을 동일선상에 놓고 적정성 여부를 판단할 시 큰 오류가 발생할 수 있음을 의미하며, 따라서 상기 측정된
값을 기준으로 변화율을 적용하고 적정성 여부를 판단해야 한다.
4. 접지저항 측정 오차 감소를 위한 보정계수 개발
본 논문에서는 접지저항과 대지저항률의 변화를 관찰하였고, 온도와 습도가 접지저항에 미치는 영향까지 고려하면 많은 변수가 작용함을 확인할 수 있었다.
따라서 정확한 접지저항 값을 구하려면 설계 시점의 기후까지도 반영되어야 하며, 측정 시점의 일자까지 반영해야 함을 알 수 있다. 이러한 변화율을 보정하고자
1년간의 실험을 통하여 변화율을 확인하였고, 통계분석방법의 하나인 그룹통계방법에 기반하여 보정계수를 설정하였다.
1) 그룹통계방법 : 그룹으로 묶이는 피벗 테이블과 유사해서 같은 값을 그룹으로 묶어서 분석할 때 사용하는 방법으로 그룹을 묶는 기준에 따라 합계,
평균, 분산, 최대/최소 등으로 구하는 방법
그림 13 월별 접지저항, 대지저항률, 온도, 습도 측정값
Fig. 13 Monthly measurement value of ground resistance, land resistivity, temperature
and humidity
월별 접지저항의 최대값과 최소값은 온도 및 습도 등 외부영향에 따른 변동성을 고려하여 평균 접지저항값을 적용하였으며, 평균 접지저항값이 유사한 월을
따로 그룹화하여 평균값을 구하고, 그룹별로 편차를 보정하는 설정값을 적용하여 표 7과 같은 결과를 도출하였다.
월별 평균 접지저항값에 보정계수 적용한 후, 그 결과가 전위강하법에 따른 오차범위 ±5\%이내에 들어옴을 표 8을 통해 확인하였다.
표 7 그룹별 접지저항 평균값 및 보정계수
Table 7 An average value on earth resistance and correction factor of each group
그룹
|
7월,8월
|
9월,10월
|
5월,6월, 11월
|
3월,4월, 12월,
1월,2월
|
평균값[Ω]
|
14.65
|
15.08
|
16.23
|
17.50
|
보정계수
|
1.00
|
0.95
|
0.90
|
0.85
|
표 8 월별 접지저항값 보정계수 적용 결과
Table 8 An application for correction factor of monthly ground resistance value
구분
|
평균값[Ω]
|
보정계수
|
보정값[Ω]
|
3월
|
17.275
|
0.85
|
14.684
|
4월
|
17.380
|
0.85
|
14.773
|
5월
|
16.600
|
0.90
|
14.940
|
6월
|
16.275
|
0.90
|
14.648
|
7월
|
14.380
|
1.00
|
14.380
|
8월
|
14.920
|
1.00
|
14.920
|
9월
|
15.025
|
0.95
|
14.274
|
10월
|
15.125
|
0.95
|
14.369
|
11월
|
15.820
|
0.90
|
14.238
|
12월
|
17.375
|
0.85
|
14.769
|
1월
|
17.775
|
0.85
|
15.101
|
2월
|
17.700
|
0.85
|
15.045
|
4. 결 론
본 논문에서는 접지저항 및 대지저항률 시험장을 구축하고 1년간 동일한 조건에서 주기적으로 접지저항, 대지저항률 및 온·습도를 측정하고 그 결과를 분석하여
대지저항률과 접지저항의 상관관계를 연구하였으며, 이를 기반으로 계절별 접지저항 측정 오차 감소를 위한 보정계수를 개발하였다.
과거 국내에서는 전기설비기술기준과 전기설비기술기준의 판단기준에 따라 접지공사를 설계하고 시공해 왔으며, 전기설비기술기준의 판단기준에서 적용하는 1종,
2종, 3종 및 특3종 등 접지 종별 기준값을 적용하여 안전여부를 판정하였다. 그러나 2021년부터 전기설비기술기준의 판단기준이 폐지되고 한국전기설비규정(KEC)으로
변경 시행됨에 따라 국제표준(IEEE std 80, KS C IEC 61936-1)을 적용하여 설계 및 시공이 이루어지고 있다. 변경된 한국전기설비규정(KEC)에
따르면 접지설계 및 시공 기준을 인체허용 접촉(보폭)전압이 안전전압 범위에 들어오도록 규정하고 있다. 만약 안전전압을 결정하는데 중요한 변수인 대지저항률과
외부 환경 등을 고려하지 않으면 인체 감전사고 또는 전기설비 사고의 중요한 원인으로 작용한다. 따라서, 기존에 일괄적으로 정해진 값을 적용하는 방식에서
벗어나, 접지시스템에 영향을 주는 다양한 요소들을 종합적으로 고려한 계절별 변동되는 상수값에 의해 접지 저항값을 적용해야 한다.
현재 대지저항률은 동절기와 하절기 측정값에 차이가 있으므로 측정한 대지저항률로 접지시스템 설계시 1.3~2.0의 여유율 적용을 권장하고 있다. 그러나
정확한 여유율에 대한 보정방법과 관련 근거가 없는 게 현실이다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 접지저항 측정 오차를 감소시키기 위한 보정계수를 개발하였다. 접지저항과 대지저항률 시험장을 각각 구축하고
1년에 걸쳐 매주(52회) 측정을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으로 접지설계에 영향을 미치는 외부적, 환경적 요소 등을 확인하였다.
보정계수는 1년간 매주 측정한 데이터에 그룹통계방법을 적용하여 개발하였으며, 월별 평균 접지저항값이 유사한 월을 그룹화하여 평균값을 구하고 그룹별
편차를 기준값에 맞도록 보정하였다. 기준월은 최저점이 되는 7월과 8월로 보정을 1.0으로 하여 다른 그룹의 편차를 확인하고 특성에 맞게 보정을 한
결과 9월과 10월은 0.95, 5월, 6월, 11월은 0.90, 3월, 4월, 12월, 1월, 2월은 0.85를 보정함으로써 최저점이 되는 7월과
8월의 평균 접지저항값과 유사하거나 전위강하법 오차범위 ±5\%이내에 있음을 확인할 수 있었으며, 이로인하여 인체 및 전기기계의 안전성 확보에 기여할
것으로 보여진다. 본 논문에서 제안하는 접지저항 측정 보정계수는 현장의 다양한 조건들에 의해 발생하는 오차를 최소화하여 측정의 신뢰성을 확보하기 위한
것이며, 현장 측정자들이 이를 참고하여 월별/계절별로 달라지는 접지저항 측정값에 보정계수를 적용하여 더 나은 측정 결과를 설비 운용자들에게 제시할
수 있을 것으로 판단된다. 그러나 제안(안)은 오차를 최소화하기 위한 하나의 방편이며, 특정 유형 토양의 실증사이트를 통한 실험 기반의 기준으로 모든
사례에 범용적으로 적용하기에는 무리가 있다.
본 논문에서는 한 개의 실증사이트, 즉 동일한 재질의 토양에 대해서 1년간의 측정을 통해 접지저항값을 보정할 수 있는 보정계수(안)을 도출하였으며,
향후 장기간에 걸친 측정을 통해 토양/기후 조건에 대한 특성을 분석하여, 본 연구를 통해 개발된 접지저항 보정계수 적용(안)의 신뢰성을 높일 계획이다.
References
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35-40
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저자소개
He received the B.S. and M.S. degree in electrical engineering from Won-Kwang University,
Iksan South Korea, in 2010 and 2001 respectively.
He is received P.S. degree at Jeonbuk National University, Jeonju, South Korea, 2023.
He is the head of the inspection department of Korea Electrical Safety Corporation
(KESCO).
E-mail : glory@kesco.or.kr
He received the B.S. degree in electrical engineering from Won-Kwang University,
IkSan, Korea, in 1984.
He received the M.S. degree in electrical engineering from Konkuk University, Seoul
Korea, in 1986.
He received the Ph.D. in electrical engineering from Won-Kwang University, IkSan,
Korea, in 1999.
Dr. Ryu is a professor of IT Applied System Engineering of Convergence Technology
Engineering Division, Jeonbuk National University.
His research interest include circuit & control system and IT convergence system
E-mail : toto00@jbnu.ac.kr
He received his B.S. and Ph.D. degrees in electrical engineering from Kwangwoon University
in Seoul, Korea in 2012 and 2016, respectively.
His research interests include power system operation and control, and partial discharge
and corona measurement and analysis of electrical facilities.
Currently, he is a researcher in Korea Electrical Safety Corporation Research Institute
and a member of IEEE.
E-mail : jmpark@kesco.or.kr