피뢰설비 설치 개요

산업안전보건기준에 관한 규칙 제326조에서 사업주는 화약류 또는 위험물을 저장하거나 취급하는 시설물에 낙뢰에 의한 산업재해를 예방하기 위하여 피뢰설비를 설치하여야 한다고 되어 있다.

금번에는 피뢰설비 설치에 대해 공유하고자 한다. 

 

 

피뢰설비의 설치

용어의 정의

“보호범위(Space to be protected)”란 낙뢰의 영향으로부터 보호가 필요한 건축물의 일부 또는 그 지역을 말한다.

“피뢰설비(Lightning protection system, LPS)”란 낙뢰의 영향으로부터 특정 공간을 보호하기 위한 설비로서 외부 및 내부 피뢰설비로 구분된다.

“외부 피뢰설비(External lightning protection system)”란 직격뢰를 받는 수뢰부, 뇌격전류를 접지전극으로 흐르게 하는 인하도선, 뇌격전류를 대지로 방류하는 접지시스템 등의 3요소로 구성된 설비를 말한다.

“내부 피뢰설비(Internal lightning protection system)”란 보호범위 내에서 뇌격전류에 의한 전자적 영향을 감소시키기 위하여 설치되는 본딩도체, 서지억제기 등 외부 피뢰설비 이외에 설치된 모든 설비를 말한다.

“등전위본딩(Equipotential bonding)”이란 내부 피뢰설비 중 뇌격전류에 의해 발생하는 전위차를 감소시키기 위하여 도전체 상호간을 전기적으로 연결하는 것을 말한다.

“수뢰부(受雷部, Air-termination system)”란 뇌격전류를 받아들이기 위한 외부 피뢰설비의 일부분을 말하며, 돌침, 수평도체, 메시도체 등이 있다.

“인하도선(Down-conductor)”이란 수뢰부로부터 접지부로 뇌격전류를 흘리기 위한 외부 피뢰설비의 일부분을 말한다.

“접지시스템(Earth-termination system)”이란 뇌격전류를 대지로 흘려 분산시키기 위한 외부 피뢰설비의 일부분을 말한다.

“접지전극(Earth electrode)”이란 뇌격전류를 대지로 분산시키기 위하여 지중에 매설한 도체 또는 도체군을 말한다.

“본딩도체(Bonding conductor)”란 금속제 설비, 외부의 도체부분, 전력선 및 통신선 등 분리된 도전성 부분을 피뢰설비에 접속하는 도체를 말한다.

“보호등급(Protection level)”이란 피뢰설비가 낙뢰로부터 구조물을 보호할 수 있는 확률과 관련된 피뢰설비의 등급을 말한다.

 

외부 피뢰설비 수뢰부의 배치

외부 피뢰설비 수뢰부는 돌침, 수평도체, 메시도체 등과 같은 요소 또는 이들의 조합으로 구성된다. 

 

(1) 수뢰부의 배치는 구조물의 형상에 따라 <표 1>에 나타낸 보호각, 회전구체, 메시치수 등을 조합하여 사용할 수 있다.

 

<표 1> 보호등급별 회전구체 반지름, 메시치수와 보호각 최대값

 

 

 

(2) 낙뢰로부터 보호할 수 있는 방법에는 보호각법, 회전구체법, 메시도체법이 있다.

(가) 보호각법은 <그림 1>과 같이 낙뢰 보호범위를 수뢰부 정점의 각도로 나타내는 방법으로서 단순한 형상의 건물에 적용할 수 있다.

 

<그림 1> 보호각법의 보호범위

 

(나) 회전구체법은 <그림 2>와 같이 낙뢰의 선행 선단이 대지에 근접할 때를 상정하여 뇌격거리 R의 반경을 갖는 구(球)가 지상물체 끝부분과 대지면에 접하는 면을 보호범위로 나타내는 방법으로 모든 경우에 적용할 수 있다.

<그림 2> 회전구체법의 보호범위

 

(다) 메시도체법은 <그림 3>과 같이 메시도체로 둘러싸인 안쪽을 보호범위로 설정하는 방법으로, 메시도체의 폭은 <표 1>의 값 이하로 하며, 보호대상 건축물의 표면이 평평한 경우에 적합하다.

<그림 3> 메시도체법의 보호범위

 

(3) 보호등급은 다음과 같은 사항 등을 고려하여 I, II, III 및 IV의 4개 등급으로 구분한다.

(가) 해당 지역의 낙뢰빈도, 지형 등 입지조건

(나) 구조물의 종류와 중요도

① 구조물의 높이

② 다중이용시설(학교, 병원, 백화점, 극장 등)

③ 중요업무를 수행하는 구조물(관공서, 전화국, 은행, 회사 등)

④ 문화시설(미술관, 박물관 등)

⑤ 목장

⑥ 화약, 가연성 액체, 가연성 가스, 독극물, 방사성 물질 등을 저장 또는 취급하는 구조물

⑦ 전자기기가 많이 설치되어 있는 구조물

(다) (가)와 (나)항을 고려하여 일반구조물은 보호등급 Ⅳ, 화약, 가연성 액체나 가연성 가스 등 위험물을 취급 또는 저장하는 구조물은 보호등급 Ⅱ를 최저 기준으로 적용하고, 상황에 따라 가급적 상위 등급을 적용한다.

 

(4) 높이 60 m를 넘는 구조물의 경우 상층부의 모서리, 돌출부 등에 측면 낙뢰가 있을 수 있으므로 이를 보호할 수 있는 수뢰부를 구성한다.

 

(5) 구조물의 높이가 120 m를 넘는 모든 부분은 뇌격으로부터 보호되어야 한다.

 

내부 피뢰설비 등전위 본딩

 

● 일반사항

 

(1) 건축물이나 수뢰부에 뇌격전류가 흐를 경우 건축물의 각 부분에 발생하는 전위 상승 및 각종 설비와 피뢰설비간 또는 건축물 구조체와의 전위차는 화재 폭발 및 인명에 대한 위험 발생의 원인이 된다.

(2) 건축물 내의 전위차로 인한 재해를 방지하는 기본적인 대책은 보호범위 내의 건축물 및 각종 설비를 등전위로 유지하는 것이다.

(3) 등전위화는 보호범위 내의 피뢰설비, 금속구조체, 금속설비, 외부 도전성 부분과 전력 및 통신선로 등을 본딩도체로 상호 연결하거나, 서지억제기를 설치하면 가능하다.

(4) 외부 피뢰설비가 설치되지 않았으나, 인입선에 대한 뇌 보호가 필요한 경우에는 등전위 본딩을 하여야 한다.

 

● 금속설비의 등전위 본딩

 

(1) 지하 또는 지표면의 본딩용 도체는 쉽게 점검할 수 있도록 설치하고, 본딩모선에 접속하여야 한다. 본딩모선은 접지시스템과 연결되어야 한다. 대규모 건축물(일반적으로 높이 20 m이상)에서는 2개 이상의 본딩 모선을 설치하고, 이를 상호 접속한다.

(2) 높이가 20 m 이상인 건축물은 수직거리 20 m마다 인하도선을 상호 연결한 수평환상도체를 본딩모선에 접속한다.

(3) 보호대상 구조물과 분리된 피뢰설비의 경우 등전위 본딩은 지표면에서만 한다.

(4) 가스관이나 수도관에 절연물이 삽입되어 있는 경우는 적합한 동작조건을 가진 서지억제기로 교락(Bridge)시키고, 등전위 본딩을 한다.

(5) 뇌격전류의 대부분이 본딩 접속부를 통해 흐르는 경우 본딩도체의 최소단면적은 <표 2>에 표시된 굵기 이상이어야 한다. 기타 경우의 단면적은 <표 3>에 따른다.

(6) 본딩도체를 설치할 수 없는 곳에서는 서지억제기를 설치한다.

 

<표 2> 뇌격전류 대부분이 본딩도체로 흐를 때 본딩도체의 최소 굵기

 

<표 3> <표 2>이외의 본딩도체의 최소 굵기

 

● 외부 도전성 부분의 등전위 본딩 외부 도전성 부분은 뇌격전류의 대부분이 본딩 접속을 통하여 흐르게 되므로, 건축물의 인입점 가까이에 등전위 본딩을 하여야 한다.

 

● 전력 및 통신선로의 등전위 본딩

(1) 전력 및 통신선로에 대한 등전위 본딩은 5.1.3항 따라 설치하되, 건축물의 인입점 가까이 설치하여야 한다.

(2) 전선이 차폐되어 있거나 금속관 안에 있을 때는 차폐층 또는 금속관을 본딩하여야 한다.

 

 

Reference : KOSHA GUIDE E-107-2011 건축물 등의 피뢰설비 설치에 관한 기술지침