접지 설계

Grounding Design

접지 설계는 토양 저항률과 봉 길이·본수로 목표 접지저항을 맞추는 계산 단원이에요. KEC 접지 체계와 저항 곡선이 시공 합격의 기준선이에요. 봉만 늘리거나 길이만 키우는 식으로 어림하면 측정에서 어긋나요. 저항률·봉 슬라이더로 단면도와 저항 곡선을 확인해 봐요.

접지저항 10Ω 이하를 어떻게 달성하나?

대지 고유저항이 100Ω·m인 현장에서 접지저항 10Ω 이하를 확보해야 합니다. 접지봉의 길이와 수량, 그리고 병렬 접속의 효과를 정량적으로 산출하는 것이 접지 설계의 핵심입니다.

⚡ KEC 접지 시스템 핵심

① KEC는 접지저항값 규정 대신 '접지시스템(TT, TN, IT)' 개념 도입

② 실무에서는 여전히 목표 접지저항값 달성이 설계의 핵심

③ 접지저항 ∝ 토양 저항률(ρ), ∝ 1/봉 길이(L)

④ 병렬 접속하면 저항 ↓, 단 이용률 < 100% (상호 간섭)

접지 단면 + 저항 곡선

토양 저항률, 봉 길이, 봉 수량을 변경하면 접지저항이 실시간으로 계산됩니다. 단일봉(점선)과 병렬봉(실선)의 차이를 비교해보세요.

토양 저항률100 Ω·m

접지봉 길이2.4 m

접지봉 수량3 본

🔑 그래프 핵심 관찰

① 봉 길이 2배 → 접지저항 약 60%로 감소 (반비례보다 느림: ln 함수)

② 봉 3본 병렬 → 이용률 75%, 실효 저항 19.2Ω

③ 토양 저항률 ↑ → 곡선 전체가 위로 이동 (정비례)

④ 목표 10Ω 미달 시: 봉 길이 ↑ or 봉 수량 ↑ or 접지저항 저감제 시공

핵심 공식과 풀이

단일봉 접지저항

R = ρ2πL × ln(4Ld)

ρ: 대지저항률[Ω·m], L: 봉 길이[m], d: 봉 직경[m]

병렬봉 접지저항

R_n = R₁n × η

n: 봉 수, η: 이용률 (2봉 0.85, 3~4봉 0.75, 5봉+ 0.65)

🔧 공식 → 풀이

①단일봉으로 안 되면 병렬 접속으로 저항을 낮추고

②넓은 면적이면 메쉬(판상) 접지극을 검토한다

풀이: 단일봉

R₁ = 1002π×2.4 × ln(4×2.40.014) = 43.3 Ω

ρ=100Ω·m, L=2.4m, d=14mm

풀이: 병렬 접속

R = 43.33×0.75 = 19.2 Ω > 10Ω → 봉 추가

3본 병렬, 이용률 75%

판상 접지극 (메쉬)

R = ρ4r (r = √(Aπ))

A: 메쉬 면적[m²], r: 등가 반경. 대형 접지망에 사용

함정 포인트 & 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 포인트

① ln(자연로그)과 log(상용로그) 혼동 → 접지 공식은 ln 사용!

② 봉 직경 단위: mm → m 변환 필수 (14mm = 0.014m)

③ 병렬 이용률 ≠ 1 → 단순히 R/n으로 계산하면 오답

④ 봉 간격 ≥ 봉 길이일 때 이용률 적용 → 간격 좁으면 이용률 더 감소

⑤ KEC '접지시스템'과 옛 규정 '종별 접지(1종~특3종)' 구분

접지저항 저감 대책

① 봉 길이 ↑ ② 병렬봉 ↑ ③ 저감제 ④ 메쉬접지 ⑤ 심타정

저감제: 화학적으로 토양 저항률을 낮춤 (ρ → ρ/2~3)

🔄 변형 문제 패턴

① '접지봉 몇 본 필요한가?' → 목표 R에서 역산 → n = R₁/(R_목표 × η)

② 접지 시스템 종류 선정 → TT: 독립접지, TN-S: 계통접지, IT: 비접지

③ 보호도체(PE) 단면적 → 상도체의 50% 이상 (KEC 규정)

④ 등전위 본딩 → 금속 배관·구조체를 접지 모선에 연결, 단면적 기준

실전 답안 체크리스트

단일봉

R = ρ2πL·ln(4Ld)

병렬봉

R_n = R₁n·η

이용률 적용

🎯 시험 포인트

① 풀이 순서: 단일봉 R₁ 계산 → 목표 대비 비교 → 부족 시 병렬봉 n 역산

② ln 계산: ln(4L/d) 값을 계산기로 구하는 과정 명시 (실기는 계산기 사용)

③ 봉 직경(mm→m)과 봉 길이(m) 단위를 답안에 명확히 표기

④ 이용률 값의 출처 명시 → '봉 간격 ≥ 봉 길이 기준'

⑤ KEC 접지시스템(TT/TN/IT) 종류와 적용 건물 유형을 함께 기재

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 대지 고유저항 150Ω·m, 접지봉(직경 14mm, 길이 1.5m)의 접지저항을 구하시오. (답: R = 150/(2π×1.5)×ln(4×1.5/0.014) ≒ 97.3Ω)

②[기출유형] 접지저항 10Ω 이하를 확보하기 위한 접지봉 본수를 구하시오. (이용률 0.75 적용)

③[기출유형] KEC에서 정한 접지시스템의 종류 3가지를 쓰고 각각의 특징을 설명하시오. (답: TT, TN, IT)