접지의 개념과 종류 | 공통접지와 독립접지 정리 | 키르히호프의 법칙

 

접지란?

Grounding(GND), Earthing. 지면을 회로에 연결하여 전류가 흐를 수 있도록 하는 것을 말합니다. 감전사고를 예방하기 위하여 접지를 해야 합니다. 

접지는 누전 시에 인체에 가해지는 전압을 감소시킴으로써 감전을 방지하고(기기접지) 지락전류를 원활히 흐르게 함으로써 차단기를 확실히 동작시켜 화재∙폭발의 위험을 방지 (계통접지)하기 위해 시행하는 것입니다. 

일반적으로 가정 내에서 물기에 접하기 쉬운 곳에 설치하는 기기는 반드시 전기설비 기술기준에 적합하도록 기기접지를 시행하셔야 감전으로 인한 재해를 예방할 수 있습니다.

키르히호프의 법칙

키르히호프의 법칙에 따르면 닫힌 회로 안에서 흐르는 전류의 총량은 변화가 없습니다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 삼상 교류 전력 시스템을 예로 들면, 변압기의 중성선쪽이 접지선과 연결되어 있기 때문에, 전류는 '변압기→활선→전자기기→기기의 외함→접지선→땅→중성선→변압기→...' 식으로 무한히 돌게 됩니다. 따라서 땅에 누설전류가 흡수되어 사라지는 것이 아니라 실제로는 닫힌 회로 안에서 끊임없이 돌게 됩니다.

접지의 종류

접지의 분류에 관해서는 사용분야, 목적, 접속형태, 접속위치, 시공방법등의 조건에 따라 많은 종류로 분류 할 수 있습니다.

공통접지

공통접지는 여러 다른 시설인 통신 시스템, 전기절비, 제어설비 및 피뢰설비와 같은 여러 설비를 하나의 접지전극을 구성하여 공통으로 접속하여 사용하는 접지방식입니다. 즉, 하나의 건축물 부지 내에서 접지선 혹은 철골 구조를 이용 가가의 접지 전극을 연접하여 공통 접지를 구성하고, 접지를 필요로 하는 모든 설비를 이 공통 접지에 접속하는 방법입니다.

1) 접지선이 짧아지고, 접지 배선 및 구조가 단순하여져 보수 점검이 쉽다.

2) 각 접지 전극이 병렬로 연결되므로 합성 저항을 낮추기가 쉽다.

3) 공통의 접지 전극에 연결되므로 등 전위가 구성되어 전위차가 발생되지 않는다.

4) 시공 접지봉 수를 줄일 수 있어 접지 공사비를 줄일수 있다.

독립접지

독립접지는 접지의 성능악화나 접지 손상시 독립적으로 장비나 설비를 보호할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 시공시 각각의 접지 간에 충분한 이격거리를 두어야 하며, 서지나 노이즈 전류 그리고 뇌 전류 유입시는 장비 간에 그리고 설비간에 전위차가 발생하여 장비나 설비에 손상을 주거나 오동작을 유발하는 단점이 있습니다.

 독립접지 시공시 하나의 접지에 의해 다른 쪽 접지가 전위 상승을 일으키지 않도록 하기 위해서는 두 접지간의 거리는 무한대로 이격되어야 합니다. 하지만 이것은 현실적으로 불가능하므로, 접지의 전위상승이 일정한 범위 내에 수용되면 독립 접지로 볼 수 있습니다.

공통접지와 독립접지 정리

특성 및 방식	공통 접지(Common Grounding)	독립접지(Isolation Grounding)
장    점	뇌 전류로 안한 각각의 장비간에 전위차 발생을방지(등전위 구성)와 뇌 전류를 여러 접지봉에서 동시에 대지로 방전	뇌 전류 혹은 강한 서지로 인한 기기 손상시 독립적으로 시스템을 보호 할 수 있음
단    점	접지 시스템의 문제 발생시 연결된 모든 시스템에 손상을 가져올 수 있음	시스템감에 충분한 이격거리를 확보하고 완전한 전기적 절연이 필수
동작특성	하나의 접지 시스템에 통신용, 보안용, 피뢰용 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식	뇌 전류 및 강한 서지 전압 유입시 시스템간에 전위차 발생-기기 손상
접지설계	접지 저항은 장비의 특성 및 외부 환경을 고려하여 가능한 한 낮게 시공	통신용, 보안용, 피뢰용 등의 기준 접지 저항을 달리하여 각각 분리된 접지 시스템간에 충분한 이격거리를 두고 설치한 루에 개별적으로 연결하는 접지
접지방식 선택기준	뇌 전류 및 외부 서지 전압에 의해 발생하는 시스템간의 전위차 방지. 안정적인 기기 운용을 목적	각각의 시스템간에 완전한 절연 분리.접지저항은 각각의 시스템에 맞게 다르게 시공. 전기적인 구성회로 분석 필요
국가별 선택기준	미국와 유럽	일본
주의사항	두 접지 형태 모두 안정적이고 신뢰성 있는 접지 시스템이 가장 필수적이다. 접지의 불안정은 두 시스템에 나타날 수 있는 모든 문제점이 발생하게 된다. 두 접지 시스템이 기기 및 통신 장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지 못했고 주변 환경 및 지질 구조를 고려하여야 한다.