접지의 분류


접지는 여러 가지 분류 조건에 따라 다음과 같이 정리 할 수 있다.

① 접지의 사용분야 및 목적에 따른 분류
② 접지 상호간의 접속 형태에 의한 분류
③ 접지의 접속 위치에 의한 분류
④ 접지의 시공 방법(공법)에 의한 분류


① 접지의 사용분야 및 목적에 따른 분류

가. 보안용 접지

누전에 의한 감전 및 기기의 손상, 화재, 폭발방지 등 전기설비의 안전을 유지하기 위한 접지다.
◎계통 접지 : 고압전로와 저압전로가 혼촉되었을 때 감전이나 재해를 방지
◎기기접지 : 누전되고 있는 기기에 접촉되었을 때 감전을 방지 (외함접지, 프레임 접지)
◎뇌방지용 접지 : 낙뢰로부터 인명,화재,기기의 손상을 방지 (피뢰침, 피뢰기)
◎정전기 방지용 접지 : 정전기의 축척에 의한 폭발 재해방지 (가공지선, 보안기 등)
◎등전위 접지 : 병원에서 의료기기 사용시 안전확보
◎잡음대책 접지 : 노이즈에 의한 전자기기의 오동작이나 손상을 방지

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나. 기능용 접지

​전기, 전자, 통신 설비기기의 안전을 목적으로 하는 접지다. 공장에서의 생산설비기기의 제어회로는 지락 사고등에 따라 오동작이 발생 하는 경우 중대한 위험이나 손해를 초래할 경우가 있으므로 계통 접지에는 특별히 주의가 필요하다. 따라서 제어전원은 한부분의 지락이라도 치명적인 위험이 발생하지 않도록 직류의 경우는 비접지로 하고, 교류의 경우에도 독립된 제어전원 변압기를 이용하는 경우는 비접지로 하는 것이 일반적이다. 그러나 다른 저압계통에서 직접 취할 경우는 접지선을 구별하여 만일의 경우 지락사고가 일어나더라도 중대한 오동작이 발생하지 않도록 배려해야 한다.




② 접지 상호간의 접속 형태에 의한 분류 ( 첫번째 사진 참조 )

가. 공통접지

공통접지의 경우 접지전류에 의한 전위 상승이 접지를 공용하고 있는 모든 설비에 파급될 위험이 있다. 일반적으로 낮은 접지저항과 경제성 측면에서 공용접지를 많이 사용하고 있다.
-직렬접지 : 접지점으로 부터 각각의 기기로 접지선을 직렬로 접속하는 것으로 시공이 간편하고 경제적이지만 각 장비 사이에 접지 전위차가 발생할 수 있다.
-병렬접지 : 주접지점으로 부터 접지선을 병렬로 각각의 기기에 접속하는 것으로 각 장비간 등전위를 형성할 수 있으며 장비 상호간 영향을 받지 않아 양호한 접지를 구성할 수 있으나 시공이 복잡하고 비용이 많이 든다.
-직 병렬접지 :분전반 단위로 병렬접지를 하고 전체를 직렬접지 하는 것으로 경비,성능비에서 권장할 만한 방법이다.


나. 단독접지

접지에 따른 노이즈와 서지는 상당한 문제여서 기기의 정상적인 동작이 가능하도록 하는 기능성 접지가 중요시되면서 회로마다 독립적으로 단독접지를 한다. 접지극간의 전위상호 간섭문제 때문에 전위상승 파급의 위험이 있는 제2종접지, 피뢰기용 접지, 전력회사의 케이블 시스템 접지등으로 한다. 단독접지를 할 때는 접지간의 상호 간섭을 줄일 수 있도록 접지 사이를 최대한 멀리 떼어 놓는 것이 필요하다.

전자기기는 다른 계통에서 접지선을 통해 전류가 흐르는 경우가 있기 때문에 단독 접지를 권장한다.


다. 공통/단독접지

단독접지의 문제를 최소화하기 위해서는 평시에는 단독접지로 사용하고 낙뢰 등으로 단독접지 가운데 하나가 다른 접지와 전위차가 많아지면 이 전위차를 해소하도록 독립접지간에 전위차감소기를 설치하여 공통접지가 되도록 하는 접지 방식이다.

특성 및 방식	공통 접지(Common Grounding)	단독 접지(Isolation Grounding)
장 점	뇌 전류로 인한 각각의 장비간에 전위차 발생을 방지(등전위 구성)와 뇌 전류를여러 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.	시스템간에 충분한 이격거리를 확보하고 완전한 전기적 절연이 필수.
동 작 특 성	하나의 접지 시스템에 통신용, 보안용, 피뢰용 등의 접지를 공통으로 연결하는 방식	뇌 전류 및 강한 서지 전압 유입시 시스템 간에 전위차 발생-기기 손상
접 지 설 계	접지 저항은 장비의 특성 및 외부 환경을 고려하여가능한 한 낮게 시공	통신용, 보안용, 피뢰용 등의 기준 접지 저항을 달리하여 각각 분리된 접지 시스템 간에 충분한 이격거리를 두고 설치한 후에 개별적으로 연결하는 접지
접 지 방 식 선 택 기 준	뇌 전류 및 외부 서지 전압에 의해 발생 하는 시스템간의 전위차 방지.안정적인 기기 운용을 목적	각각의 시스템간에 완전한 절연 분리.접지 저항은 각각의 시스템에 맞게 다르게 시공. 전기적인 구성 회로 분석 필요
국가별 선택기준	미국과 유럽	일본
주 의 사 항	두 접지 형태 모두 안정적이고 신뢰성 있는 접지 시스템이 가장 필수적이다.접지의 불 안정은 두 시스템에 나타날 수 있는 모든 문제점이 발생하게 된다.두 접지 시스템이 기기 및 통신장비에 미치는 영향은 완전히 증명되지 못했고 주변환경 및 지질구조를 고려하여야 한다.

③ 접지의 접속 위치에 의한 분류

가. 전원접지(Main Ground)

전원접지는 전원의 인입단에 접지를 하여 전원의 기준 전위를 제공하며, 모든 전원은 전원접지를 제로(zero)전위로 하여 상대적 전압이 걸리게 된다. 전원 접지는 모든 접지의 기준점이 되어 분기하게 되며 변압기의 중심점과 접속하여등 전위의 형성을 유도, 안전을 주 목적으로 한다.


나. Local 접지

분전반의 접지단자에 Main접지로 부터 분기된 접지선을 접속 시켜, 분전반 전원을 사용하는 모든 기기를 분전반 접지와 접속시킨다.


다. 통신/신호접지

통신,신호 등 제어신호의 기준전위 제공 및 기기의 원활한 동작을 주 목적으로 한 접지로 통신 및 신호는 광대역의 주파수에 낮고 안정된 임피던스를 갖도록 설계 시공되어야 하고 전원접지와 공통접지 또는 별도접지를 할 수 있다.


라. UPS접지

UPS 외함에 접속되는 보안용 접지다.


마. 장비접지

장비에 접속되는 접지는 피뢰기의 접지단자를 통해 하나의 접지에 병렬로 접속되어야 한다.


사. 보안접지(Frame Ground)

장비의 외함, 분전반의 외함 등 금속제에 접지하는 것으로 전기적인 이상이 발생시 누설전류를 접지로 방류하여 인체 접촉시 전기적 충격을 받지 않도록 하고 공중파 또는 유도장애를 차단하여 기기를 보호한다. 보안접지는 전원접지 점으로 부터 분기하여 접속되는 전원접지의 일종이다.


④ 접지의 시공 방법(공법)에 의한 분류

가. 접지봉 공법

접지봉은 접지공사시 시공이 용이하여 가장 많이 사용되고 있으며 직 병렬식으로 시공할 수 있다. 특히 병렬식의 접지봉 전극은 요구되는 접지저항값이 얻어질 때까지 연접하여 시공한다.


나. 매설지선 공법

접지도선 단면적 22~28㎟ 동선을 20~40m 길이로 하여 접지지점을 기준으로 깊이 50~80cm 방사상 도랑을 파서 접지도선 단면적 22~28㎟ 동선을 20~40m 정도 묻고 접지도선 주위를 접지저감제 또는 접지 시멘트로 채운다. 이 방법은 송전선의 철탑, 송신소 등의 저저항 접지에 적합하다.


다. 보링접지 공법

보링기계로 직경 5~10cm의 구멍을 깊이 10m이상, 경우에 따라 30m정도 굴삭하고 봉상태의 접지 전극을 넣는다. 전극과 구멍의 공간에는 접지저감제 등을 넣는다. 이 방법은 대지 저항율이 높고 부지면적이 좁은 장소나 저저항의 독립접지가 필요한 장소에 적합하다. 접지 재료의 특성에 따라서 약간의 공사방법은 달리하고 있으나 접지목적을 실현하는데는 커다란 차이가 없으며 방법이나 재료 선정시 경제성을 먼저 계산하여 채택하는 것이 바람직하다. 보링의 직경은임의로 적용하기도 하지만 접지의 근본개념이 대지와의 접촉면적의 확대와 대지고유저항의 결정에 의존하므로 지질의상태와 작업여건에 따라 결정하는 것이 경제적이다.


라. 메쉬(Mesh:망상) 공법

접지도선을 메쉬형태로 포설하고 교차되는 부분의 접속을 화학반응을 이용한 용접방법으로 접속하고, 필요시 접지도선 주위를 접지저감제로 채운다. 매설 후 접지도선과 저감제가 하나의 전극을 형성한다. 대지저항율이 높고 부지가 넓은 곳에 시공하기 적합하다. 메쉬공법은 접지공사 방법 중 경제성이 뛰어나며 접지 시스템 또한 비교적 안정적이어서 널리 사용하고 있다. 특히 구간별 선로접지나 전력용 접지를 신설시에는 가장 효율적인 방법이다.


마. 접지저항 저감제

흙이라는 성질은 워낙 많은 변수(Factor)에 의해 요구하는 접지저항값은 설계대로 얻기에는 상당히 곤란하다. 때문에 여러가지 방법에 의해 대지를 조사하게 되는 것이다. 때에 따라서는 이런 방법에 의해 설계가 되어도 요구 저항치를 얻는 것이 곤란을 겪기도 한다. 때문에 과거로부터 이러한 문제를 해결하고자 수많은 사람들이 고민한 결과, 인위적으로 접지 저항값을 쉽게 얻어낼 수 있도록 고안한 것이 접지저항 저감제라고 할 수 있다.

접지저항을 낮추기 위한 수단으로서는
* 접지전극을 길고, 크게 하는 것
* 양질의 대지를 선정하는 것 등이 주종을 이루어 왔다.

그러나 최근에는 이들 모두 원하는 것을 얻기에는 부족함이 많다. 그리고 접지극을 길게, 크게 하기에는 공사비등의 비용이 다소 소요됨에 따라 자연적으로 접지저항 저감제의 사용이 고려되 었다. 과거에는 이러한 점에 의해 토양을 인위적으로 치환하고자 소금물, 숯가루, 분뇨등을 이용 접지극 주변에 사용되었다. 이는 대지의 토양성분을 화학적으로 치환하여 대지저항율을 낮추고자 함이었다. 그러나 이들의 사용상 단점으로는 일시적으로는 양호한 효과를 볼 수는 있지만 빗물이나 지하수의 흐름으로 인해 소멸되어 장기간 동안의 효과가 없어진다는 것이다. 또한 숯가루, 연탄재 등의 사용은 부식 작용으로 접지선의 단선 사고를 유발시킬 수 있어 이의 사용이 엄격히 규제되고 있다.

바. 토양별 대지저항률 ( 두번째 사진 참조 )

대지저항률에 영향을 미치는 요인으로는 대지내의 수분의 함유량, 수분의 화학적 성분, 토양의 종류, 지질 성분, 대지의온도 및 기후 그리고 지역적 특성 등이 있다. (표-4), (표-5)은 ANSI & IEEE에서 규정한 대지저항률의 특성을 보여준다.

종 류	고 유 저 항 (Ω-m)
논,습지(점토질)	2 - 150
밭(점토질)	10 - 200
논,밭	100 - 1,000
산지(점토질)	200 - 2,000
산지(암반지대)	2,000 - 5,000
롬층(Loam,적토)	50 - 500
하천변(사리, 옥석)	1,000 - 5,000
해안 모래지대	50 - 100

[표4] 토양별 고유저항

지역별 대지저항률	대지 저항률(Ω-m)	지질 특성
낮은 저항률 지역	100 이하	강, 하천, 바다에 인접한 저지대로 물이 풍부한 지역
중간 저항률 지역	100 ∼ 1,000	지하수가 풍부한 지역으로준평원지역
높은 저항률 지역	1000 이상	배수가 잘되는 지역으로 자갈이나 암반의 높은 지역
확인 사항	지역마다 수분 함유 상태, 토양의 종류, 지층의 구조가 다름으로 접지 설계에 앞서 대지 저항률 측정 그리고 지질 분석은필수적임.

[표5] 지역에 따른 대지저항률



대지고유저항은 동일지역이라도 각 지층별로 그 값이 틀리고 특히 지표면 10m이내는 지층 구성의 변동이 매우 심하여 측정장소에 따라 그 값이 변동이 심하다. 그 값은 주로 토양의 종류에 따라서 결정된다.