목차(피뢰설비)
피뢰설비
1️⃣피뢰설비 정의
1)정의
보호하고자 하는 대상물에 근접하는 뇌격을 확실하게 흡인하여 안전하게 대지로 방류시켜 건축물, 인축 및 설비류 등을 보호하기 위한 설비
2)설치목적
- 낙뢰의 영향으로부터 특정 공간을 보호하기 위한 시스템
- 낙뢰의 영향으로부터 인축 설비 및 건축물 등을 보호하기 위하여 사용되는 모든 시스템
3)뇌보호 시스템 구성
- 외부 뇌보호 시스템
직격뢰(측격뢰)로 부터 보호하기 위한 설비 피뢰설비 - 내부 뇌보호 시스템
보호범위 내에서 뇌격전류에 의한 전자기적 영향을 감소하기 위해서 외부 뇌 보호시스템에 추가되는 모든 조치 등
2️⃣낙뢰의 성질
- 뇌운의 전위 경도는 대략100[MV]정도
+ 뇌운 크기는 9~12[km]
– 뇌운은 500[m]~10[km] - 뇌운 발생은 선택접촉설, 수적분열설, 빙점대전설 등이 발표되고 있다
- 뇌운의 종류-열뢰(상승기류), 계뢰(한행, 온랭전선), 우뢰(태풍, 저기압)
- 낙뢰 발생과 뇌임펄스 전압의 표준파형(IEC)
- 파두길이(Tf) : 1.2[us]
- 파미길이(Tt) : 150[us]
3️⃣뇌서지 종류
- 직격뢰
직격뢰는 뇌운으로부터 직접발생하여 대지로 방사한 대단히 강력한 전자력선으로 구조물 또는 피뢰침에 직접 뇌격하는 것으로써 약 200[kA]이상의 뇌전류를 가지고 있다.
- 유도뢰
낙뢰가 피뢰침의 접지극을 통하여 방전하는 경우 정보통신 설비의 접지극을 통해 뇌전류가 역류하여 정보통신설비로 들어온다
- 간접뢰
피뢰침으로 유입된 낙뢰가 대지로 방전하는 동안 전원선과 교차하는 지점에서 유도되어 전원선을 따라 서지가 정보통신 설비에 들어온다
4️⃣관련규정 및 설치기준
1)관련규정
- 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제20조 :
- 낙뢰우려 높이20[m]이상 건축물
- 산업안전보건기준에 관한 규칙 제326조 :
- 화학류 또는 위험물 저장 및 취급시설물
- 위험물 안전관리법 시행규칙 제3장 제28조 :
- 제조소 기준 지정수량 10배 이상 취급 저장소
- 방송통신설비기술기준에 관한 규정 :
- TV수신안테나
- 방송통신설비의 기술기준에 관한 규정 :
- 벼락 또는 강전류 전선관의 접촉 등에 의해 이상전류, 전압이 유입될 우려가 있는 통신설비
2)피뢰설비 대상
- 낙뢰의우려가 있는 건축물 또는 건축물 높이가 20[m]이상인 경우
3)설치 기준
(건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제20조)
- 피뢰레벨
- 한국산업표준이 정하는 피뢰레벨 등급에 적합한 피뢰설비
- 위험물 저장 및 처리시설 : 레벨 II이상, 일반건축물 : 레벨IV이상
- 돌침
- 건축물의 맨 윗부분으로 부터 25[cm]이상 돌출하고 지지
- 설계하중에 견딜 수 있는 구조
- 수뢰부, 인하도선 및 접지극의 최소 단면적
- 피복이 없는 동선기준50[㎟]이상이거나 동등 이상 성능
- 건축물의 인하도선 대용
- 전기적 연속성
- 건축물 구조체의 최상단부와 지표 레벨 간 전기저항 0.2[Ω]이하
- 측면보호(측면 수뢰부 설치)
- 60[m]초과(h>60[m])
60[m]초과하는 건축물의 상부 20% 이상을 보호공간으로 지정하여 설계 및 시공한다 - 150[m]초과(h>150[m])
150[m]초과하는 건축물의 상부 120[m] 이상의 상부에는 피뢰설비 설치 - 건축물 외벽이 금속부재(커튼웰 구조, 알루미늄 섀시창 등)로 마감된 경우에는 전기적연속성 보장, 피뢰설비 레벨등급 접합설치, 인하도선에 연결한 경우에는 측면 수뇌부가 설치된 것으로 본다
- 60[m]초과(h>60[m])
- 접지
- 환경오염 유발 시공방법, 물질 사용금지
- 금속제 인입설비의 등전위 본딩
- 건축물의 설치하는 금속배관(급수, 난방, 가스 등) 및 금속제 설비는 등전위 본딩바(MET : Main Earth Terminal)에 접속
- 통합접지공사 및 SPD설치
- 접지극 공용 통합접지공사 : 전기설비, 건축물의 피뢰설비, 통신설비
- 서지보호기기(SPD)설치 : 낙뢰 과전압으로부터 전기설비 보호
- 기타 피뢰설비와 관련사항은 한국산업표준에 적합, 설치할 것
5️⃣낙뢰 시스템
목차(피뢰설비)
피뢰설비
💯기출문제
○01.충격전압 파형의 표준파형 표시법을 설명하시오
표준 충격파형의 구성 요소
표준 충격파형은 주로 다음과 같은 요소들로 구성됩니다.
- 파고값 (Peak Value): 파형의 최대값을 의미하며, 절연 내력 시험에서 가장 중요한 요소입니다.
- 파두장 (Front Time, Tf): 파형이 규약 영점에서 파고값의 90%에 도달하는 데 걸리는 시간입니다.
- 파미장 (Time to Tail, Tt): 파형이 파고값의 50%까지 떨어지는 데 걸리는 시간입니다.
표준 충격파형의 표시법
표준 충격파형은 일반적으로 Tf × Tt 형태로 표시합니다. 예를 들어, 가장 많이 사용되는 표준 충격파형 중 하나인 1.2 × 50 μs는 파두장이 1.2 마이크로초, 파미장이 50 마이크로초라는 것을 의미합니다.
규약 영점
규약 영점은 파형의 시작점을 정의하는 기준점입니다. 파형의 초기 부분이 불규칙하기 때문에, 파고값의 30%와 90%에 해당하는 점을 시간축과의 교점으로 규약 영점을 정합니다.
표준 충격파형의 중요성
- 절연 내력 시험: 표준 충격파형을 이용하여 전기기기의 절연 내력을 측정하고, 안전성을 평가합니다.
- 설비 설계: 표준 충격파형을 고려하여 전기 설비를 설계함으로써, 뇌전이나 스위칭 서지 등으로 인한 피해를 최소화할 수 있습니다.
- 국제 표준: 표준 충격파형은 IEC (국제전기기술위원회) 등 국제 표준에서 규정하고 있으며, 전 세계적으로 공통적으로 사용됩니다.
●A02.뇌보호시스템에 수뢰부 시스템의 배치방법을 설계하는 3가지 방법을 기술하시오
- 보호각법
- 회전구체법
- 메시법
●A03.뇌보호시스템의 설계 및 시공단계에서 다음 분야별 담당자와 협의하여야 할 사항들을 상세히 기술하시오
1)건축, 토목 분야의 설계자 및 시공자
2)소방 안전 분야의 설계자 및 시공자
3)정보통신설비의 설계자 및 시공자
4)건출기계설비분야의 설계자 및 시공자
5)전력 통신 가스 상수도등의 공공사업자
1) 건축, 토목 분야의 설계자 및 시공자
- 건물 구조 및 재료: 뇌보호시스템 설치를 위한 적절한 구조와 재료를 선정하고, 시스템 하중에 대한 안전성을 확보해야 합니다. 특히, 천장, 벽, 바닥 등 시스템 설치 부위의 강도와 내구성을 검토하고, 필요한 보강 작업을 수행해야 합니다.
- 배관 및 도관 설치: 뇌보호시스템의 전원 공급, 통신 케이블, 가스 배관 등을 위한 적절한 배관 및 도관 설치 위치를 선정하고, 건물 구조와의 간섭을 최소화해야 합니다.
- 방수 및 방습: 뇌보호시스템 설치 부위의 방수 및 방습 처리를 통해 시스템의 성능 저하를 방지하고, 건물의 내구성을 확보해야 합니다.
- 공간 확보: 뇌보호시스템의 유지보수를 위한 충분한 공간을 확보하고, 접근성을 고려한 설계를 해야 합니다.
2) 소방 안전 분야의 설계자 및 시공자
- 화재 안전: 뇌보호시스템 설치 시 화재 발생 시 안전을 확보하기 위한 소방 시설과의 연동 및 방화 대책을 수립해야 합니다. 스프링클러 헤드, 감지기 등 소방 시설과의 간섭을 최소화하고, 시스템의 화재 안전성을 확보해야 합니다.
- 피난 안전: 뇌보호시스템 설치로 인해 피난 경로가 막히거나 피난 시 어려움이 발생하지 않도록 설계해야 합니다.
- 소방법규 준수: 관련 소방법규를 준수하여 시스템을 설계하고 시공해야 합니다.
3) 정보통신설비의 설계자 및 시공자
- 네트워크 구성: 뇌보호시스템과 기존 네트워크와의 연동을 위한 네트워크 구성을 설계하고, 데이터 전송 속도, 안정성 등을 확보해야 합니다.
- 데이터 보안: 뇌보호시스템을 통해 수집되는 민감한 의료 데이터의 보안을 위해 암호화, 방화벽 등 보안 시스템을 구축해야 합니다.
- 통신 장비 선정: 뇌보호시스템에 필요한 통신 장비를 선정하고, 시스템의 성능과 안정성을 확보해야 합니다.
4) 건축기계설비분야의 설계자 및 시공자
- 공조 시스템: 뇌보호시스템이 설치되는 공간의 온도, 습도 등을 적절하게 유지하기 위한 공조 시스템을 설계하고, 시스템과의 간섭을 최소화해야 합니다.
- 전력 공급: 뇌보호시스템에 필요한 전력을 안정적으로 공급하기 위한 전력 시스템을 설계하고, 전력 품질을 관리해야 합니다.
- 소음 진동: 뇌보호시스템 운전 시 발생하는 소음과 진동을 최소화하기 위한 방음 및 방진 대책을 수립해야 합니다.
5) 전력 통신 가스 상수도등의 공공사업자
- 인허가: 뇌보호시스템 설치를 위한 각종 인허가를 취득하고, 관련 법규를 준수해야 합니다.
- 설비 연결: 전력, 통신, 가스, 상수도 등 공공 시설과의 연결을 위한 설계 및 시공을 진행해야 합니다.
- 안전 관리: 공공 시설과의 연결 시 안전 사고를 방지하기 위한 안전 관리 계획을 수립하고, 안전 기준을 준수해야 합니다.
○05.피뢰설비에 관한 신국제규격은 파트1~5로 구분하여 정의하고 있다 파트별 주요내용을 간략하게 설명하시오
IEC 62305는 낙뢰 보호 시스템에 대한 국제 표준으로, 건물, 구조물, 시스템 등을 낙뢰로부터 보호하기 위한 다양한 요구사항을 제시하고 있습니다. 이 규격은 크게 5개 파트로 구성되어 있으며, 각 파트는 낙뢰 보호 시스템 설계, 시공, 검증 등의 전 과정에 필요한 정보를 제공합니다.
IEC 62305 파트별 주요 내용
파트 1: 일반 원리
- 낙뢰 보호 시스템의 목적과 범위 정의
- 낙뢰 보호 수준(LPL) 정의 및 선택 기준
- 위험 분석 및 평가 방법
- 낙뢰 보호 시스템 설계 원리
파트 2: 위험 분석 및 위험 관리
- 낙뢰 위험 평가 방법
- 보호 대상의 중요도 및 가치 평가
- 위험 분석 결과를 바탕으로 적절한 낙뢰 보호 수준 결정
- 위험 완화를 위한 조치
파트 3: 물리적인 낙뢰 보호 시스템
- 외부 낙뢰 보호 시스템 설계 (피뢰침, 도체, 접지 등)
- 내부 낙뢰 보호 시스템 설계 (서지 보호기, 등전위 결합 등)
- 시스템 성능 평가 방법
파트 4: 전자기적 낙뢰 보호 시스템
- 낙뢰 유도 전자기펄스 (LEMP)에 대한 보호
- 전자 장비 보호 방법
- 통신 시스템 보호 방법
파트 5: 관리, 유지보수
- 낙뢰 보호 시스템의 정기적인 검사 및 유지보수
- 시스템 성능 평가
- 시스템 변경 시 고려 사항
각 파트의 중요성
- 파트 1: 낙뢰 보호 시스템 설계의 기본적인 원리를 제시하며, 낙뢰 보호 수준을 결정하는 데 필요한 정보를 제공합니다.
- 파트 2: 낙뢰 위험을 정량적으로 평가하고, 적절한 보호 수준을 결정하는 데 도움을 줍니다.
- 파트 3, 4: 낙뢰 보호 시스템의 구체적인 설계 및 시공 방법을 제시하며, 외부 및 내부 낙뢰로부터 시스템을 보호하는 방법을 설명합니다.
- 파트 5: 낙뢰 보호 시스템의 효과적인 관리 및 유지보수를 위한 지침을 제공합니다.
○A06초고층 건축물에 대한 피뢰설비 기준 강화등을 위해 건축법 시행령에 근거한 건축물의 설비기준등에 관한 규칙 제20조 피뢰설비의 내용에 대하여 설명하시오
- 적용 대상: 낙뢰의 우려가 있는 건축물, 높이 20m 이상의 건축물, 또는 공작물(높이 20m 이상)
- 설치 기준:
- 한국산업표준(KS) 적합성: 피뢰설비는 KS에서 정하는 피뢰 레벨 등급에 적합해야 합니다. 특히 위험물 저장 및 처리시설은 피뢰 시스템 레벨 II 이상을 적용해야 합니다.
- 돌침 설치: 돌침은 건축물 최상부에서 25cm 이상 돌출되어야 하며, 설계 하중을 견딜 수 있는 구조여야 합니다.
- 재료 기준: 피뢰설비 재료는 내구성이 우수하고 전기 저항이 낮은 재료를 사용해야 합니다.
- 전기적 연속성: 인하도선 대신 철골이나 철근을 사용할 경우, 전기적 연속성을 확보해야 합니다.
- 접지: 피뢰설비는 안전하게 접지되어야 하며, 접지 저항은 관련 규정에 적합해야 합니다.
- 유지관리: 피뢰설비는 정기적으로 점검하고 유지보수하여 성능을 유지해야 합니다.
●A07건축물 피뢰설비 규격의 동향 및 국내 관련법령에 대하여 설명하시오
국내 관련 법령
- 건축법 시행령 제87조 제2항: 낙뢰의 우려가 있는 건축물 또는 높이 20m 이상의 건축물에는 피뢰설비를 설치하도록 규정하고 있습니다.
- 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제20조: 피뢰설비 설치 기준에 대한 상세한 내용을 규정하고 있습니다. (위에서 언급된 내용 참고)
- 한국산업규격(KS C 9609): 피뢰침에 대한 상세한 규격을 규정하고 있습니다.
- KS C IEC 62305 시리즈: 국제표준인 IEC 62305 시리즈를 바탕으로 국내 실정에 맞게 제정된 규격으로, 낙뢰 보호 시스템에 대한 종합적인 지침을 제공합니다.
건축물 피뢰설비 규격의 동향
- 국제 표준화: IEC 62305 시리즈와 같이 국제적인 표준화가 진행되면서, 국내 규정도 국제 표준에 맞춰 지속적으로 개정되고 있습니다.
- 성능 기반 설계: 기존의 형식적인 기준에서 벗어나, 건축물의 특성과 낙뢰 위험도를 고려한 성능 기반 설계 방식이 도입되고 있습니다.
- 시뮬레이션 활용: 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 낙뢰 발생 시 전류 흐름을 예측하고, 보다 정확한 피뢰설비 설계에 활용하고 있습니다.
- 신기술 도입: 드론, IoT 등 신기술을 활용하여 피뢰설비의 설치 및 관리 효율성을 높이고 있습니다.
- 위험 기반 접근: 낙뢰 위험도를 평가하고, 이에 맞는 적절한 보호 수준을 설정하는 위험 기반 접근 방식이 강조되고 있습니다.
○A08IEC-60364 낙뢰에 대한 전자환경의 카테고리별 제한전압을 설명하시오
IEC 60364 개요
IEC 60364는 저압 설비 설치에 관한 국제 표준입니다. 이 표준은 건축물 내 전기 설비 설치 시 안전과 기능 확보를 위한 상세한 기준을 제시하며, 낙뢰에 대한 보호 역시 중요한 부분을 차지합니다. 특히, 전자 환경에 미치는 낙뢰의 영향을 고려하여 전압 제한 등 다양한 보호 조치를 규정하고 있습니다.
전자 환경의 카테고리와 제한 전압
IEC 60364에서는 전자 환경을 몇 가지 카테고리로 분류하고, 각 카테고리별로 허용되는 최대 전압을 제한합니다. 이는 낙뢰 시 유입될 수 있는 과전압으로부터 전자기기와 시스템을 보호하기 위한 것입니다.
전자 환경 카테고리:
- Category 0: 외부 설비 또는 건물의 주요 구조물에 직접 연결된 설비. 낙뢰 직격의 위험이 가장 높은 영역입니다.
- Category I: Category 0 설비와 연결되거나, 외부에서 유입되는 전원선에 직접 연결된 설비. 낙뢰 유도 전압에 노출될 수 있습니다.
- Category II: 건물 내 일반적인 전원 콘센트에 연결된 설비. 낙뢰 유도 전압에 간접적으로 노출될 수 있습니다.
- Category III: 저전압 안전 특별 전원 공급 장치에 연결된 설비. 낙뢰의 영향을 가장 적게 받는 영역입니다.
제한 전압:
각 카테고리별 제한 전압은 표준에서 명확하게 제시되어 있으며, 이를 초과하는 전압이 인가될 경우 전자기기가 손상되거나 오동작할 수 있습니다. 일반적으로 Category 0에서 Category III로 갈수록 제한 전압은 낮아집니다.
제한 전압 준수를 위한 보호 조치
- 서지 보호기 (Surge Protective Device, SPD): 낙뢰 시 발생하는 과전압을 제한하여 전자기기를 보호하는 장치입니다. 각 카테고리에 맞는 적절한 SPD를 설치해야 합니다.
- 등전위 본딩: 금속 도체를 연결하여 전위차를 줄이고, 낙뢰 시 유도 전압을 분산시키는 조치입니다.
- 접지: 낙뢰 전류를 안전하게 지구로 방출하기 위한 시스템입니다.
- 차폐: 전자기기 주변에 차폐막을 설치하여 외부 노이즈를 차단합니다.
왜 카테고리별 제한 전압이 중요한가?
- 전자기기 보호: 과전압으로 인한 전자기기 손상을 방지합니다.
- 시스템 안정성 확보: 낙뢰 시 시스템의 오동작을 방지하고, 데이터 손실을 최소화합니다.
- 인명 안전: 전기 충격으로부터 사람을 보호합니다.
●A12건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제20조의 피뢰설비에 관한 내용을 설명하시오
●15 대형굴뚝을 낙뢰로부터 보호하기위한 대책에 대하여 설명하시오
목차(피뢰설비)
피뢰설비
🌐1003Z24
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