전기기사 실기 · 접지 설계

Grounding Design

접지 설계는 땅의 저항률과 접지봉의 길이 · 개수로 접지저항을 계산해 목표값 아래로 맞추는 단원이다. 봉 하나의 저항은 길이에 반비례하는 것보다 더디게 줄고, 봉을 여러 개 묶으면 서로 간섭해서 개수만큼 줄지도 않는다. 그래서 봉을 길게만 하거나 개수만 늘리는 어림은 측정값과 어긋나기 쉬워요. 토양 저항률 · 봉 길이 · 봉 개수 슬라이더를 움직이면 위쪽 단면도의 봉과 아래쪽 저항 곡선(점선 봉 하나 · 실선 병렬), 목표 10 Ω 선 위아래의 지금 값 점이 함께 바뀌어요.

접지저항을 10 Ω 아래로 맞추려면

대지 고유저항이 100 Ω·m 인 현장에서 접지저항을 10 Ω 이하로 만들어야 한다고 하자. 봉 하나의 저항을 구한 뒤 봉 길이와 개수, 그리고 병렬 접속이 저항을 얼마나 낮추는지 수로 따지는 것이 접지 설계의 중심이에요.

⚡ KEC 접지 체계의 요점

① KEC 는 옛 종별 접지(제1종 ~ 특별 제3종)의 저항값 표를 없애고 계통접지 방식(TN · TT · IT)과 보호접지 체계로 정리했다

② 그래도 실무 설계는 목표 접지저항을 정해 놓고 거기에 맞추는 방식으로 한다

③ 접지저항은 토양 저항률 ρ 에 비례하고, 봉 길이 L 이 길수록 줄어든다

④ 봉을 병렬로 묶으면 저항이 내려가지만 봉끼리 간섭해서 이용률이 100% 보다 작아요

접지 단면도와 저항 곡선

토양 저항률, 봉 길이, 봉 개수를 바꾸면 접지저항이 그 자리에서 다시 계산돼요. 점선은 봉 하나, 실선은 지금 개수를 병렬로 묶은 저항이라 두 선 사이의 간격이 병렬로 얻은 몫이다.

토양 저항률100 Ω·m

접지봉 길이2.4 m

접지봉 개수3 본

🔑 그래프에서 읽을 것

① 봉 길이를 두 배로 늘리면 접지저항은 55% 안팎으로 준다. ln 항 때문에 반비례(50%)보다 덜 준다

② 지금처럼 봉 3본을 병렬로 묶으면 이용률 75%, 실효 저항 19.2Ω 이다

③ 토양 저항률을 올리면 어느 봉 길이에서든 저항이 ρ 에 비례해 커진다

④ 목표 10 Ω 을 넘으면 봉을 길게 하거나 개수를 늘리거나 저감제를 시공해요

핵심 공식과 풀이

봉 하나의 접지저항

R = ρ2πL × ln(4Ld)

ρ: 대지 저항률[Ω·m], L: 봉 길이[m], d: 봉 지름[m]

병렬봉 접지저항

R_n = R₁n × η

n: 봉 개수, η: 이용률(여기서는 2본 0.85, 3 ~ 4본 0.75, 5본 이상 0.65)

🔧 식에서 풀이로

①봉 하나로 모자라면 병렬로 묶어 저항을 낮추고

②넓은 부지라면 메시(그물) 접지극을 함께 검토한다

풀이: 봉 하나

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(메시) 접지극

R = ρ4r (r = √(Aπ))

A: 메시 면적[m²], r: 같은 넓이 원의 반지름. 큰 접지망에 써요

함정과 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 자리

① 자연로그 ln 과 상용로그 log 를 헷갈리기 쉽다. 접지 공식은 ln 이다

② 봉 지름은 mm 를 m 로 바꿔 넣어요(14 mm = 0.014 m)

③ 병렬 이용률이 1이 아니라서 R/n 으로만 나누면 틀린다

④ 이용률 값은 봉 간격이 봉 길이 이상일 때의 값이라 간격이 좁으면 이용률이 더 떨어진다

⑤ KEC 의 접지 체계와 옛 종별 접지(제1종 ~ 특별 제3종)를 한 답안에 섞지 않아요

접지저항을 낮추는 방법

① 봉 길이 ↑ ② 병렬봉 ↑ ③ 저감제 ④ 메시 접지 ⑤ 심타 공법

저감제는 봉 둘레 토양의 저항률을 화학적으로 낮춘다(ρ → ρ/2 ~ ρ/3)

🔄 변형 문제 유형

① 「봉이 몇 본 필요한가」는 목표 R 에서 거꾸로 푼다. n = R₁ / (R_목표 × η)

② 계통접지 방식을 묻는 문제: TT 는 설비 쪽 접지극을 전원 쪽과 따로 두고, TN 은 노출 도전부를 보호도체로 전원 접지점에 잇고, IT 는 전원 쪽을 대지에서 떼거나 높은 임피던스로 접지한다

③ 보호도체(PE) 굵기는 상도체 S 가 16 mm² 이하면 S, 16 mm² 초과 35 mm² 이하면 16 mm², 35 mm² 를 넘으면 S/2 다(KEC 142.3.2 표 · 같은 재질)

④ 등전위 본딩은 금속 배관과 구조체를 주접지단자에 이어요

답안 점검

봉 하나

R = ρ2πL·ln(4Ld)

병렬봉

R_n = R₁n·η

이용률 η 적용

🎯 시험에서 볼 자리

① 풀이 순서는 봉 하나의 R₁ → 목표와 비교 → 모자라면 병렬 개수 n 을 거꾸로 구하는 차례다

② ln(4L/d) 값은 계산기로 구한 과정을 답안에 적는다

③ 봉 지름(mm → m)과 봉 길이(m)의 단위를 분명히 써요

④ 이용률 값에는 「봉 간격 ≥ 봉 길이」 같은 근거 조건을 붙인다

⑤ 계통접지 방식(TN · TT · IT)을 물으면 방식마다 쓰이는 곳을 함께 적어요

📝 대표 기출 유형

①[기출유형] 대지 고유저항 150 Ω·m 에 지름 14 mm, 길이 1.5 m 접지봉 하나를 박았을 때 접지저항을 구하시오. (답: R = 150/(2π×1.5)×ln(4×1.5/0.014) ≒ 96.5Ω)

②[기출유형] 접지저항을 10 Ω 이하로 만들 접지봉 개수를 구하시오. (이용률 0.75 적용)

③[기출유형] KEC 계통접지 방식 세 가지를 쓰고 각각의 특징을 설명하시오. (답: TN · TT · IT)

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마지막 수정 2026-10-20

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