피뢰시스템

Lightning Protection System

피뢰시스템은 낙뢰 전류를 수뢰부·인하도선·접지로 안전하게 흘려보내는 시설이에요. 외부 피뢰와 내부(서지) 피뢰가 나뉘고, 보호 레벨에 따라 배치 밀도가 달라요. 순간 수~수백 kA를 가정한 설계가 핵심이에요. 외부·내부 구성 요소를 따라가며 역할을 정리해 봐요.

낙뢰: 자연의 가장 강력한 서지

⛈️ 낙뢰의 위력

①낙뢰 전류: 수 kA ~ 200kA (순간적)

②직격뢰가 건물에 떨어지면 화재·파괴·감전 위험

③유도뢰도 전자기기 손상, 과전압 발생의 원인이 된다

④피뢰시스템은 뇌전류를 안전하게 대지로 흘려보내는 시설이다

피뢰시스템의 구성

외부 피뢰시스템

수뢰부 + 인하도선 + 접지극

직격뢰를 받아 대지로 안전하게 방류하는 경로

내부 피뢰시스템

등전위본딩 + SPD (서지보호장치)

건물 내부의 전위차 제거 및 유도뇌서지 억제

외부 피뢰: 수뢰부 · 인하도선 · 접지극

수뢰부 (Air-termination)

돌침 · 수평도체 · 메시도체

낙뢰를 최초로 포착하는 부분: 건물 최상부에 설치

인하도선 (Down-conductor)

수뢰부 → 접지극 연결

뇌전류를 지면까지 전달: 건물 외벽을 따라 수직 배치

접지극 (Earth electrode)

뇌전류를 대지로 분산 방류

환상접지극(Ring earth) 또는 기초접지극 사용 권장

💡 보호각법 · 회전구체법 · 메시법

①보호각법: 수뢰부의 보호각(α) 이내가 보호범위

②회전구체법: 반경 r의 구를 굴려서 접촉하지 않는 부분이 보호범위

③메시법: 지붕 위에 격자형 도체를 설치하여 전체를 보호

피뢰기 설치장소

피뢰기 설치 의무 장소

List피뢰기 설치장소

고압·특고압 인입구

가공 인입선에서 뇌서지가 침입하는 1차 경로

필수 설치

특고압 가공+지중 접속점

가공전선에서 지중케이블로 전환되는 접속점

필수 설치

발전소·변전소 모선

계통보호를 위해 모선에 피뢰기 시설

필수 설치

⚠️ 피뢰기 vs 피뢰침 구분

①피뢰침(수뢰부): 직격뢰를 물리적으로 "받아서" 대지로 방류. 건물 최상부

②피뢰기(LA): 과전압 서지를 전기적으로 "흡수". 전로의 인입구·접속점

③시험에서 피뢰"기"와 피뢰"침" 혼동 주의!

풍력터빈 피뢰와 SPD

🌬️ 풍력터빈 피뢰

①수뢰부 설치 위치: 블레이드 선단(tip) + 가장자리(edge)

②오답 함정: "중앙부분"에 설치 → 틀림! (선단+가장자리가 정답)

③낙뢰 빈도가 높은 풍력터빈은 블레이드 내부 인하도선까지 시설

SPD (Surge Protective Device)

서지보호장치: 과전압 흡수

유도뇌서지·개폐서지를 흡수하여 기기를 보호

SPD 등급별 설치 위치

ListSPD 등급

Type 1

직격뢰 전류 대응: 10/350μs 파형

인입구 (분전반 주차단기 전단)

Type 2

유도뇌서지 대응: 8/20μs 파형

분전반

Type 3

잔류서지 대응: 민감 기기 보호

기기 전단 (콘센트 부근)

⚠️ 통합접지 시 SPD 필수

①통합접지 건물에는 뇌서지 유입 경로가 많아진다

②따라서 통합접지 건물은 반드시 SPD를 설치해야 한다

③SPD 미설치 시 전자기기 일괄 손상 가능

총정리: 시험 포인트

외부 피뢰

수뢰부+인하도선+접지극

직격뢰 방류

내부 피뢰

SPD+등전위본딩

유도뢰 억제

수뢰부 설계법

보호각·회전구체·메시

3가지 방법

SPD 등급

Type 1→2→3

인입구→분전반→기기

🎯 시험 포인트

①피뢰시스템 = 외부(수뢰부+인하도선+접지극) + 내부(SPD+본딩)

②피뢰기 설치: 고·특고압 인입구, 특고압 가공+지중 접속점

③풍력터빈 수뢰부: 블레이드 선단+가장자리 (중앙부분 ✕)

④SPD 등급: Type1(인입구)→Type2(분전반)→Type3(기기)

⑤통합접지 건물은 SPD 설치 의무

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 피뢰기를 반드시 설치해야 하는 장소 2곳은? (답: 고·특고압 인입구, 특고압 가공-지중 접속점)

②[기출유형] 풍력터빈의 수뢰부 설치 위치는? (답: 블레이드 선단 및 가장자리)

③[기출유형] SPD Type 1의 설치 위치와 대응 파형은? (답: 인입구, 10/350μs)