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강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 1

노 한구

[email protected]

http://blog.naver.com/nohan9

011-287-6495,

02-2106-4446

동일건축 현장관리부 상무

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건축전기설비

총론1.

건축설비

전력부하설비2.

조명설비

동력설비

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전원설비3.

수전설비

변전설비

예비전원설비, UPS,

전원품질

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공급설비4.

배전설비

배선설비

단락전류 및 단락용량

감시설비5.

감시제어설비 자동제어,

중앙감시제어설비

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반송설비6.

엘리베이터 동력덤웨이터 에스컬레이터, ,

정보통신설비7.

HAS, BAS, IBS, FA, FMS

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방재설비8.

화재탐지설비

방재센터

피뢰침설비

방범설비

항공장애등설비

접지설비

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에너지 설비9. SAVING

신재생에너지

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전원설비1.

자가용전기설비

자가용전기설비의 특징

자가용전기설비 구비조건

자가용전기설비의 분류

변전기기의 형식에 의한 분류

제어방식에 의한 분류

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수변전설비

수변전설비의 개요

수변전설비의 계획 및 설계순서

수변전설비의 기본계획

수변전설비용 기기

수전회로의 보호

변압기의 보호

배전계통의 보호

전력용콘덴서의 보호

전동기 보호

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예비전원설비

예비전원의 개요

자가용발전설비

발전설비 용량의 결정

축전지설비

무정전전원설비

신재생에너지설비

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배전 및 배선설비2.

배전방식

배전방식의 종류

간선배선방식

간선의 종류

간선도체

간선설계순서

간선계통을 결정하는 방법

간선의 굵기 산정

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배선처리방법

전선의 접속과 단말처리

전선관의 굵기 산정

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분기회로

분기회로 부하의 산정

분기회로의 종류

분기회로의 수

분기회로의 개폐기 및 과전류차단기의 시설

분기회로의 전선굵기

분기회로의 수구수

전선의 병렬사용

분전반 크기의 결정

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보호용차단기

배선용차단기 : MCCB(Molded-Case Circuit Breaker)

분전반의 차단기 선정

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부하설비3.

조명설비

개론

조명의 용어와 단위

시각

조명요소

조명의 밝기

광원(Light Sources)

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조명기구(Lighting Fixture)

조명설계

조명설계의 실제

동력설비

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전동기 개요

전동기의 종류

전동기의 선정

전동기의 절연종류와 온도상승

전동기의 정격 및 사용

전동기의 진동과 소음

보수와 관리

전동기 전압의 종류

전동기의 기동

전동기의 제동법과 역전법

전동기의 속도제어 방식

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빙축열시스템

수축열과 빙축열의 축열능력의 비교

운전방법의 비교

시스템의 구성기기

시스템의 분류

설치대상 및 규모

시스템의 장점

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방재설비4.

피뢰침설비

피뢰설비의 필요성

피뢰설비 방식

피뢰침설비의 설계

접지

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자동화재 탐지설비

개요

수신기

감지기

중계기

발신기

배선

미화재보의 원인과 대책

자동화재 속보설비

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누전경보설비

피난유도설비

비상조명등

비상콘센트설비

무선통신보조설비

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종합방재센터

방재배선

비상용 엘리베이터

방범설비

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항공장애등설비

방폭전기설비

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운반설비5.

엘리베이터설비

엘리베이터의 개요

엘리베이터의 각부명칭

엘리베이터의 종류와 분류

엘리베이터의 주요기기

유압식 엘리베이터(Hydraulic Elevator)

엘리베이터의 조작방식

엘리베이터의 속도제어방식

엘리베이터의 안전장치

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엘리베이터의 신호장치

엘리베이터의 설비계획

엘리베이터의 선택

엘리베이터와 건축물과의 관계

고속 엘리베이터의 방음대책

엘리베이터의 유지 및 관리

고층빌딩용 엘리베이터의 계획

엘리베이터 설계 및 시공시 검토하여야 할 사항

최근의 엘리베이터 기술동향

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에스컬레이터

에스컬레이터의 개요

에스컬레이터의 종류

에스컬레이터 설비의 구조

에스컬레이터의 주요기기

에스컬레이터의 안전장치

에스컬레이터의 설비계획

전동 덤웨이터 설비(Dumbwaiter)

전동덤웨이터의 분류와 구조

전동덤웨이터의 일반적인 장치

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이동보행기 설비(Moving Walk)

이동보행기의 구조

이동보행기의 분류

이동보행기의 안전장치

가속 이동보행기 설비(Accelerating Moving Walk)

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정보통신설비6.

개요

가청장치설비

전화설비

인터폰설비

확성설비

동시 통역설비

무선 호출설비

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시청장치설비

설비CATV (Cable Antenna TV)

설계 및 시공CATV MATV

표시장치설비

주차관제설비

정보통신설비

근거리 통신망LAN(Local Area Network : )

부가가치통신망VAN(Value Added Network : )

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종합정보통신망ISDN(Integrated Service Digital Network : )

광대역 종합정보통신망BISDN(Broadband ISDN : )

위성통신

전송선로

접지설비7.

접지의 목적과 분류

접지의 목적

접지목적에 따른 분류

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접지공사의 종류와 시설기준

접지공사의 종류와 접지저항값

접지전선의 굵기선정

접지공사의 시설기준

접지공사의 필요개소

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감전보호

인체저항값

접촉전압과 보폭전압

매크로쇼크 와 마이크로쇼크(Macro Shock) (Micro Shock)

감전방지대책

접지저항의 측정

전위강하법

전위분포곡선

저항구역

전위분포와 저항구역의 관계

전위간하법의 이론

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측정회로

접지설계

접지설계의 기본순서

대지저항률

대지저항률의 측정

접지공법

접지저항의 계산식

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독립접지와 공용접지

접지의 현상

접지방식의 형태

독립접지

공용접지

접지저항 저감법

접지저감제의 구비조건

접지저감제의 시공방법

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전력기술컨퍼런스2008

마찰없는 회전체의 운동에너지로 변환해 저장하는 초전도

플라이휠 에너지 저장기술

수소( 와 산소) ( 의 화학반응을 이용해 전기를 생산하는)

연료전지 발전기술

석탄을 천연가스로 전환해 발전연료로 사용하는

석탄가스화 기술

바람의 힘을 이용해 전력을 생산하는 풍력발전기술 등

신재생에너지 기술

낙뢰 로 인한 정전을 사전에 예측 예방하는( ) · 落雷 낙뢰감시

프로그램

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설비고장 시 전기분배를 자동으로 조정해 복구 작업에 필요한

정전시간을 획기적으로 단축하는 배전자동화 기술

여름철 건물 냉방용 전력수요를 중앙에서 조절하는

자동제어시스템 등 전력계통자동화기술이 선보였다.

지구온난화를 야기하는 이산화탄소 기체를 대기로부터

분리 저장하는 기술·

변압기 절연유 중에 일부 함유된 유해물질(PCBs)의 함량을

분석하는 기술

발전소 배기가스 중의 대기환경오염물질 을(SO2, NOx)

제거하는 기술

원자력발전소에서 배출되는 방사성 폐기물을 유리 화해(glass)

처리하는 기술 등 발전설비 청정화 기술도 눈길을 끌었다.

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에너지매니지먼트 란 무엇인가`

세기에 들어서 전세계의 사람들이 가장 간절히 바라는-. 21

것이 행복한 생활을 영위하는 것이다.

이를 위한 기본이 식량확보 물확보 등과 함께 안정된 에너지-. ,

확보가 필수.

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에너지매니지먼트 란 무엇인가1. `

세기 사회의 에너지의 형태 전기공학이 수행해야 할 방향을21 ,

검토하던 중 제기된 것이 최초

분산형 전원의 기술진보①

정보기술 의 진보IT②

규제완화에 의한 에너지간 경쟁③

지구환경 특히 지구온난화대책,④

국내외의 원자력상황⑤

아시아를 중심으로 한 도상국의 에너지 수요의 격증⑥

에너지절약 자원절약 순환형 사회구축의 필요성⑦

대규모 전원과 분산전원의 공존⑧

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세기의 에너지를 둘러싼 과제2. 21

분산형 전원

마이크로 가스터빈이나 고체고분자형 등 소형연료전지 또는-.

태양광발전이나 풍력발전 등의 자연에너지발전 그리고,

전지전력저장시스템 등의 분산형전원에너지시스템 개발이

진보되어 전기사업의 자유화 전기 가스사업의 에너지간, －

경쟁과 함께 널리 사회의 관심을 모으고 있다.

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정보기술 의 진보IT( : Information Technology)

차세대의 에너지매니지먼트를 지지하는 열쇠이다-. .

화는 전기에너지의 수요를 급증-. IT

데이터센터의 에너지수요는 인텔리전트빌딩이라고 불리는

빌딩의 배인 나 된다고 한다10 1kW/ .

예를 들어

정도의 데이터센터가 개소 구축되면 그6,000 100

전력수요는 원자력발전소 반기분이 되는 것이다.

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지구환경문제

화석연료 자원의 고갈이 금세기의 현실문제가 되고 있다-. .

원자력발전에 대한 사회의 비판이 거세지고 있으며 대규모-.

전원의 장래가 불투명해지고 있다.

독일에서 볼 수 있듯이 국제적 장기적으로는 원자력발전을,

감소시켜 나갈 동향이다.

화석연료는 가능한 자손에게 물려줄 노력을 하여야 한다-. .

금세기의 화석연료 자원소비는 큰 문제이다 즉 화석연료의.

이용은 재검토가 필요

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에너지를 둘러싸고 있는 상황은 격변하고 있지만-.

문제는 개별적으로 해결되는 것이 아니고 상호밀접하게

연관되는 대단히 해결이 어려운 문제다.

세기에 전세계인이 행복한 생활을 영위하기 위해서는-. 21

필수불가결한 전기에너지를 중심으로 한 에너지를 만들 것이

요구되고 있다.

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에너지매니지먼트의 개념3.

세기의 에너지와 환경에 관한 과제에 대해서 글로벌-. 21

솔루션을 구축하는 것이 에너지매니지먼트의 과제이다.

전력에너지시스템과 정보통신시스템은-.

사회를 지지하는 두개의 큰 기반이다.

전력에너지시스템은-.

지구환경에 과대한 부하와 영향을 주지 않고 한정된

에너지자원을 이용하는 어려운 경계조건 속에서 운용

고품질 저가격의 전력 공급이 요구-.

고품질의 대규모 집중전력계통과 분산형 전원의 상호보완을

만족시키는 새로운 개념을 구축하는 것이 중요한 과제

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활용이나 자율분산시스템 제어의 적용-. IT ,

전기와 열의 최적화를 도모할 수 있는 수급인터페이스 기술을`

개발하고 복합된 계통의 적합한 운용에 의해 사회전체로서의

종합적인 베스트시스템구성을 생각하는 것이 중요 과제이다.

전력 시스템을 에너지시스템으로서 취급하려는 개념-.

대규모 집중 시스템에 연결되는 유저를 자율형의 소규모 분산

시스템으로 한다.

다양한 에너지를 전력으로 변환하는 개별적인 분산형 전원을

가지고 있고 또 전력저장장치 전력제어장치 정보제어 전송, ,

시스템을 가지고 있다 또 전력만이 아니고 가스 등 다양한. ,

에너지도 포함된다.

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유닛 시스템에 있어서 고효율의 전력이용을 실현-.

소규모분산시스템을 기본으로 대규모집중시스템이 네트워크를

구성함으로써 전체적으로의 에너지 이용효율의 획기적인

향상을 도모하는 것을 지향

에너지 또는 발전에 있어서의 베스트믹스방식이 도입되고-.

있다.

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에너지매니지먼트의 과제4.

분산 시스템과 집중 시스템의 상호보완(1)

대규모 집중 시스템-.

전력공급의 기간시스템으로서 장래에도 중요

분산형시스템의 공존을 전제로 해서 양자의 특징을 살리는

유기적인 운용을 하여 종합적으로 고효율의 전력이용을 실현

분산형시스템이 도입되는 시스템-.

현재의 배전계통과 같이 방향의 전력 흐름만이 아닌1

계통으로서 종래와 다른 기능의 계통이 될 것이다.

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수요지계통.

소규모시스템이 수용가측에서 자율가능한 시스템이 되면-.

기간계통으로 된 대규모시스템측에 요구되는 신뢰도를 낮게

하여도 수용가의 전력이용신뢰성은 유지

자율분산형 전력공급 시스템-. .

스케일 메리트의 최적화2).

열교환기 또는 발전기 회전기 등 전자력을 사용하는 기기는-. ,

용적이 클수록 효율이 높아진다.

화학반응은 계면의 면적에 크게 의존

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인버터는 소형이라도 고효율로 동작 가능하므로 대형으로 할-.

필요가 없고 대수를 많게 하는 편이 시스템으로서 대용량화가

실현 가능하다.

시스템의 기본 유닛은 스케일메리트가 아니고 반드시-.

대형장치일 필요가 없는 요소로 구성된다.

연료전지나 전지전력저장 시스템은 이와 같은 기기이다.

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낮은 비용의 실현(3)

신뢰도의 완화와 부하평준화의 실현에 의해 기간계통의-.

설비형성 운용에 있어서 비용 저감을 크게 달성할 수 있게,

된다.

인텔리전트 등 자율분산형계통으로서 구축 라이프사이클-. ,

코스트 로서의 저비용을 도모한다(LCC) .

분산시스템측은 소용량기기가 대량으로 도입되기 때문에-.

대량생산에 의해 기기의 가격이 낮아진다.

저비용화의 실현과 동시에 리스크 매니지먼트의 달성도-.

가능해진다.

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해외로의 공헌(4)

자율분산 소규모 시스템-.

단독으로도 시스템으로서 구축이 가능하므로 전력의 혜택을

받지 못하고 있는 여 억명의 여러 국가 사람들에게 우리20

기술에 의해 전력이용을 실현할 수 있으면 세계적으로 높은

평가를 얻는 데 공헌

기술개발에 의해 앞으로 에너지 수요증가가 예상되는 아시아-.

제국을 중심으로 한 도상국의 최적 에너지매니지먼트를

달성할 수 있게 되고 자원절감화 지구환경보전에도 유용하다, .

신규산업 창출이나 고용촉진과 같은 것에 대한 공헌이 기대-.

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에너지에 대한 과제로

자원의 문제-. ,

지구환경의 문제-. ,

경제의 시점-. ,

국제적인 시점 특히 아시아-. ( ),

이것을 극복하는 기술개발 동향 등을 상당히 광범위하게

생각해야 할 시점이다.

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전력산업의 미래 기술개발에 달렸다

스마트배전시스템

환경규제 고품질 전력공급 요구충족·

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미래의 배전계통 운영도.

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미래의 배전계통은

기존 전력계통과-.

태양광 풍력발전 등 분산전원의 연계가 급증,

디지털부하가 확대되면서 높은 신뢰도와 고품질의 전력공급을

원하는 수용가들의 요구가 늘어날 것

전세계적으로 분산전원을 통합하고 정보통신 기술을 응용해-. ,

지능형 배전망을 구현하는

인텔리그리드 스마트그리드(IntelliGrid)’‘ (SmartGrids)’

등의 연구개발 프로젝트가 다양하고 진행

스마트 배전시스템은-.

정보통신기술 지능형 배전기기가 융합된 배전계통을,

구성하고 마이크로그리드 통합운영 고장예지, (Micro Grid) , ,

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계통운영 최적화 자동복구 등의 기능을 가진,

첨단배전운영체계다.

수용가의 전력관리 포털 시스템을 이용해 전력회사와 고객의-.

양방향 통신으로 미래에 새로운 부가서비스 사업도 창출할 수

있다는 점에서 업계의 큰 관심을 끌고 있다.

스마트 배전시스템은-.

배전계통 정전시간을 획기적으로 단축시키고 설비이용률을,

향상시킬 수 있다

이산화탄소 배출 억제를 통한 환경규제에 유연하게 대응-.

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세계적으로 미국 주도·EU

미국 를 중심으로 한 인텔리그리드 미국-. EPRI ‘ (IntelliGrid)’,

에너지성 의 그리드와이즈 유럽연합의(DOE) ‘ (GRIDWise)’,

스마트그리드 등 기술과 전력기술을 접목‘ (Smart Grids)’ IT ,

현재의 전력계통을 미래의 지능화된 전력계통(Smart

으로 발전시키기 위한 약 여개의 프로젝트를Grid) 10 R&D

진행 중이다.

프로젝트들은 개별적으로 조금씩 차이가 있지만 급격하게-.

발전하고 있는 기술과 전력전자 기술을 전력시스템에 융합해IT

분산전원의 확대로 현재의 전력계통을 안정성‘ (Security)’,

고품질 고신뢰도‘ (Quality)’, ‘ (Reliability)’,

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가용성 을 가진 자기복구형‘ (Availability)’ (Self-healing)

계통으로 진화시키는 공통적인 비전을 갖고 있다

호당 정전시간이 현재 연간 분대에서 분 이내로-. 18 10

획기적으로 줄어들고 연간 억원 이상의 생산성 향상, 2500

효과가 기대

시스템 개발 완료 시 한전의 신성장동력으로서의 역할-.

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배전계통기술의 주변동향

파워일렉트로닉스 기술

파워일렉트로닉스 전력전자-. ( )

소자의 용량과 내압의 양면에서 문제점이 해결되어,

전력계통의 많은 분야에 적용

전력계통에서는-.

직류송전 등에 전력전자기기가 도입 운용되고 있으며,․전력조류의 엄밀한 관리 전력품질 유지에 대한 사회적인,

요청 전력전자기기가 배전계통과 수용가에 더욱 더 활발하게,

도입될 것으로 전망

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전력전자기기의 배전계통에의 이용형태-.

인버터로서의 활용과 각종 개폐기 차단기포함 의 정지형화( )

예를 들어,

배전계통에 이용가능한 사이리스터 한류기의 개발이 보고되고

있으나 직렬사용시의 전압강하 및 상시의 손실면에서 여러,

문제점이 있어 아직 보급되지 않고 있는 실정이다, .

배전계통에 있어서-.

수용가 옥내의 직류배전 분산형 전력저장에 의한 부하평준화, ,

사고시의 비상용전원

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전력전자기술의 배전계통 응용도

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옥내 직류배전 태양전지판이 설치 전지전력저장시스템의-. ( ,

기능이 부가된 전력변환장치에 에어컨 조리기 냉장고, , ,

세탁기 등의 직류 가전기기 부하가 연결 방식은 분산형전원의)

연계와 전기자동차용의 충전용으로서 적당하며,

필요장소에서 원하는 주파수를 인버터로 만들어서 이용할 수-.

있는 것도 특징으로 들 수 있다.

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정보통신 기술

소형화 저가격화 광정보통신으로 대표-. ,․분산배치된 계산기간의 대량의 정보통신을 고신뢰도 고속으로,

가능

전력계통에 있어서 정보처리의 개념도 바뀌어가고 있다-. .

예를 들어,

정보통신장치를 개입하여 서로 교환하고 이들 정보로부터,

자율적인 판단에 의한 보호 제어 조작을 행하는 자율분산제어가․ ․이루어질 것으로 기대되며 정보통신망을 이용한 자동검침과

수용가측제어

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정보처리 기술은-. ,

배전계통의 이미지를 근본적으로 바꿀 수 있는 하나의

요인이다.

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전자계산기의 소형화, 저가격화 정보통신기술의 진보

분산배치된 계산기간의 대량정보통신 가능

자율분산제어의 달성전망고객에게

각종 서어비스 제공 가능

자동검침 및수용가측 제어가능

정보통신기술의 배전계통 응용 개념도

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신에너지 전원 분산형전원 전력저장장치 기술( )․소규모 분산형전원이-.

수용가측에 설치되고 있고 연료전지 등의 스케일 메리트가,

작은 신에너지전원의 개발이 환경문제 등에 의해 국가적인,

차원에서 활발하게 추진되고 있다.

차전지를 이용한 전력저장장치가 실용화에 가까워지고 있고-. 2 ,

소규모 초전도코일 도 개발되고 있는 등(SMES) ,

무정전전력공급과 국소적 부하평준화 등의 목적으로 이들,

분산형전원 전력저장장치가 배전용변전소나 수용가에․분산배치되는 것이 검토되고 있다.

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대규모 전원과의 협조적인 운용에 의해-. ,

전력의 고효율사용 부하평준화 무정전전원공급 등의 여러, ,

메리트가 기대되며 효과적으로 운용하기 위한 계통구성과,

운용방식에 대해서도 검토되고 있다

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대체에너지 신 에너지전원 필요성( ) :

신뢰성 경제성 연계계통의 전력품질저하 및 사고파급-. , ,

산업화대책

인증시험-.

보급지원-.

연계운전형식 에너지 전원의 표준화-.

계통연계기술 개발 및 확립-.

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기술개발 효과

무공해 신에너지 전원의 효율적 활용-.

한전계통 운용상의 경비절감-.

고품질 고신뢰의 전력공급 기반기술 확립-.

국내관련 개발업체의 신에너지에 대한 해외시장 경쟁력 확보-.

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전력품질 기술

기존의 전력품질은 전기사업법에 근거하여-. ,

정전시간 정전횟수포함 전압적정률 분 평균전압( ), (30 ),

주파수유지율

정밀제어기기나 정보통신기기에 민감한 영향을 끼치는-.

순간전압변동 고조파 전압불평형 순간정전 서지 플리커, , , , ,

등과 같은 새로운 개념의 전력품질 저하로 인해 많은

수용가가 큰 피해를 입고 있는 상황이다.

외란이 작고 국지적인 현상이 많아 정확한 측정 및-. ,

평가 분석이 어려워 각 수용가의 정확한 피해내역을,․파악하기가 어려울 뿐만 아니라,

이에 대한 개선대책을 세울 수도 없는 상황이다.

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종류 및 파형 기 본 특 성 발생원인

순시전압저하지속시간 사이클 분0.5 30 (1 )～

낙뢰—대형 부하의 기동—Brownout—

전압크기 0.1 0.9PU～

주파수 —순시전압상승

지속시간 사이클 분0.5 30 (1 )～갑작스런 부하차단—다른 상의 사고—부정확한 변압기세팅—

전압크기 1.1 1.4PU～

주파수 —순시정전

지속시간 사이클 분0.5 30 (1 )～ 퓨즈 절단—차단기 동작—전력선 사고—

— 변압기 발전기 사고,

전압크기 이하0.1PU

주파수 —

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종류 및 파형 기 본 특 성 발생원인

고조파지속시간 Steady State

비선형 부하—컨버터 인버터/—철공진—

전압크기 0 20%～

주파수 0 6kHz～

전압변동 플리커( )지속시간 간헐적

부하 급변—Arc— 爐무효전력 변동—

전압크기 0.1 7%～

주파수 이하25Hz

전압 불평형

지속시간 Steady State단상기기의 전력량 불평형—역률 불평형—전압크기 0.5 2%～

주파수 —

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사회 경제적인 피해 비용을 설문자료 등에 의하면․우리나라 전체의 피해액은 억원 정도로 추정되고2,700 6,500～있다.

미국의 보고서 년 에 의하면(EPRI, 1993 )전력품질 저하에 의해 많은 수용가에서 피해를 입는 것으로,

보고되고 있는데 미국에서도 연간 억불 약 조 천억원, 260 ( 31 2 )

정도의 피해가 추정

정보통신 산업의 발전 및 사회의 고도화로 인해 이들,피해비용은 앞으로 더욱 증가할 것이다.

고도정보화 사회에 필수적 요소인 전력에너지원의 품질 진단에대한 노력이 사회 경제 기술적인 측면에서 중요하다.․ ․

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선진외국에서도 앞을 다투어 전력품질사업에 대한-. ,

연구 개발에 힘을 쏟고 있으며 국내 외 시장을 노리고 있는,․ ․상황이다

우리나라도 선진국기술과 비교적 격차가 좁은 전력품질-.

사업에 대한 연구를 활성화하고 이의 기반기술이 되는,

전력품질 진단기술을 개발할 필요가 있다.

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장래의 전력공급

기존의 전력네트워크를 기반으로-.

분산형전원 등으로 구성되는 지역 전력공급네트워크가

연결되어 운용되는 형태로 발전될 것으로 예상

에너지자원의 효율적이용이 가능하게 되며 대도시 등의-.

전력수급난을 어느 정도 해결할 수 있게 되어 세기의, 21

정보화사회의 기능구현에 요구되는 고신뢰 고품질의․전력서비스의 실현을 기대할 수 있을 것이다.

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지역 전력공급네트워크의 특징

부하와 전원이 혼재된 다수의 배전선으로 루프운전 체계-.

전력자유시장체제의 개방네트워크-.

패키지형태의 전력전송 가능-.

상위계통의 대규모전원과 지역내의 분산형전원이 서로 협조-.

운전하는 자율분산 운용체제

다양한 수요관리전략의 적용가능-.

통합적 전력품질관리 가능-.

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장래의 전기에너지 유통시스템

배전계통에 도입이 예상되는 여러 장치를 이용하여-.

계통구성을 유연하게 바꾸거나,

높은 신뢰성의 전력 다품질전력 과 에너지절약을 고려하거나( )

또는 고도정보화에 의한 부가가치를 높이는 등,

새로운 형태의 전기에너지 유통시스템이 제안되고 있다.

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장래의 전기에너지 유통시스템에서는,

유연성①

정지형개폐기 및 분산정보처리에 의하여 평상시 사고시, , ,

작업정전 시 등 필요에 따라 계통구성을 자유롭게 변환

고신뢰도②

다수의 변전소로부터의 수전 분산전원 분산전력저장시스템을, ․이용한 무정전 전력공급

멀티메뉴서비스 또는 다품질 전력 공급③

전력의 질과 종류 구입처를 수용가가 자유롭게 선택,

부하의 평준화 및 에너지 절약④

분산형전원 전력저장장치 수용가측 제어․ ․정보서비스 등 수용가 서비스의 향상⑤

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고도의 수용가측 제어⑥

실현방안

분산형전원 전력저장장치-. ,․수용가측 제어기술-. ,

파워일렉트로닉스 기술-. ,

정보처리 기술-.

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구체적인 실현형태

-. FRIENDS

(Flexible, Reliable and Intelligent Electrical Energy

Delivery System)

고유연 고신뢰 고효율 전기에너지 유통시스템․ ․-. Custom Power

다품질 전력공급만을 실현시키고자 하는 ,

수용가 쌍방향 정보통신네트워크 서비스-. .

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의 실현형태Custom Power

자동화제어기기 및 정보통신기기 등의 보급으로 전력계통의-.

전력품질은 악화되는 상황에 있으므로 모든 수용가가,

요구하는 양질의 전력을 공급하는 데는 한계가 있다.

수용가의 전력품질 개선은 전력회사만의 몫이 아니라-. ,

수용가도 원하는 전력품질을 확보하기 위하여 어느 정도

투자해야 할 상황

전력회사가 공급하는 일정규정을 만족하는 전기가-.

표준품 이라고 하면 수용가는 그 이상의 품질을 갖는“ ” ,

주문품 을 요구하는 상황이어서 이러한 다양한 수용가의“ ” ,

요구를 만족시킬 기술개발이 필요

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기기Custom Power

전력전자 정보통신 제어기술 전력기술 등이 복합된-. , , ,

통합기술로 수용가에게 고신뢰 고품질의 전력을 공급 관리 및,․제어해줄 수 있는 새로운 기기

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기기의 대표적인 예로서Custom Power ,

고조파전류 보상장치인 능동필터-. (Active Filter),

정지형 동적전압컨트롤러-. (Dynamic Voltage Restorer),

무효전력 조정장치 와-. (SVC STATCON),

정지형 고속전환스위치-. (Sub- cycle Switch),

무효전력 보상장치-. (Soft Switch Capacitor),

다기능 전원공급장치-.

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능동필터1. (Active Filter)

Cap.

INV (IGBT Type)

FL

TR22,900V/380V, 3

ACB

Controller

수용가내에 발생된 고조파전류를 흡수 억제하여 고품질의-. ․전력을 공급

고조파발생원-.

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무효전력조정장치2. (Static Var Compensator)

TR22,900V/380V, 3

ACB

Controller

저역률 수용가의 무효전력을 자유로이 조정 및 관리하여-.

줌으로써 고품질의 전압 및 고역률유지가 가능하도록 한다.

회선 수전 또는 비상용 전원-. 2

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무효전력보상장치3. (Soft Switching Capacitor)

TR22,900V/380V, 3

ACB

FC TCR TSC TSC

무효전력을 조정할 수 있는 기능은 없다-. .

장치의 저가격화 및 장수명화를 꾀할 수 있다.

저역률 플리커 저전압 발생-. / /

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정지형 고속전환 스위치4. (Sub-cycle Switch)

380 V, 3

CUSTOM

SW1

SW2

SOURCE1

SOURCE2380 V, 3

계통사고 및 정전시에도 고속으로 전원절체-.

무정전공급을 행한다.

저역률 플리커 저전압 발생-. / /

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5. 정지형 동적 전압컨트롤러(Dynamic Voltage Restorer)

0.2 Pu TR

Control

VCB

22,900V/380V, 3

RectifierInverter

계통으로부터의 저품질전력 고조파 불량전압 을 보상-. ( , )

고품질의 전력을 공급받도록 한다.

고조파 플리커 저전압발생-. / /

순시정전방지 요구-.

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6. 다기능전원공급관리장치(Multi-Function Power Conditioner)

+-

22,900V/380V, 3ACB

Control

상기의 항목에서 항목의 모든 기능을 통합한 장치로서1 5

고품질 장시간 무정전공급 및 전력감시관리가 가능,

고조파 플리커 저전압 발생-. / /

장시간 무정전 요구-.

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결 론

전력공급 형태를 크게 변화시키고 있는-.

세계적인 규제완화의 움직임은 당분간 현재의 흐름이

지속되리라고 생각되며 배전계통의 고도정보화 파워, ,

일렉트로닉스화의 동향도 세계적인 흐름으로 예상된다.

차세대 배전계통기술인 등의-. FRIENDS, Custom Power

개념은 하나의 구체적인 예로 말할 수 있다 이들 최신기술과.

규제완화는 상호보완적으로 전력공급 형태의 변화에 크게

영향을 주고 있다.

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예를 들어,

파워 일렉트로닉스 기술은 송전계통의 투자억제에 의해

일어날 수 있는 전력품질의 저하를 배전계통 또는

수용가측에서 방지하기 위한 기술적인 배경을 제시

정보통신네트워크 기술은 규제완화에 의한 다품질 전력공급과-.

온라인요금제 수용가 정보서비스 등의 실현을 가능하게 하고,

있으며 소형 고성능 컴퓨터에 의한 제어는 이들의 실현을, ․ ․더욱 더 손쉽게 하고 있다.

장래의 전력공급형태는 파워일렉트로닉스 기술과 정보통신-.

기술에 뒷받침되어 수용가에 밀착된 배전계통을 축으로 한,

수용가중심의 공급형태로 변모되어 가리라 생각된다.

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서버의 중앙연산처리장치 는 직류전원으로 가동-. CPU( )

교류의 상용 전원으로부터 직류로 전환할 필요

정전시의 급전을 위해 배터리를 구비-.

상용전원으로부터 직류로 변환한 후에 배터리를 경유해

교류로 다시 직류로 변환해 에 전원을 공급하는 방식CPU

현행에서는 회에 걸쳐 직류와 교류가 변환하는데 그때마다-. 3 ,

발열을 수반해 전력소모가 발생하고 있다.

회로 줄이면 발열 등의 전력손실이 줄고 전환장치도-. 1 ,

줄어들기 때문에 고장도 줄 수 있을 뿐만 아니라 발열에 의한

냉각장치 등에 의한 전력소비도 줄어든다.

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그린 인프라 직류서버 시스템=

직류서버 시스템은

교류 외부 직류 무정전전원장치 교류-. ‘ ( ) (IDC ) (IDC→ →

내부 직류 서버 본체 등 세차례 전환과정을 거치며 많은) ( )’→

전력손실이 발생하는 기존환경과 달리

교류 외부 직류 및 서버 등 단한번의 전환으로-. ‘ ( ) (IDC )’→

전력 효율성을 높인 시스템이다.

에 소요되는 전력은IDC

서버용 냉방용 가 사용된다 나머지 는-. 35%, 32% . 33%

전력변환 및 전달과정에서 손실된다.

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남수원 는 직류서버 시스템을 도입 전력 변환을 회에서-. IDC , 3

회로 줄이면서 약 의 전력 소비를 줄일 수 있었다1 20% .

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삼성건설 전력량 절감 시스템 개발, 30%

교류 배전방식 직류로 대체 오피스텔 아파트 등에 적용·

삼성물산 건설부문은 건설업계 처음으로 건축물에서-.

직류 를 디지털 전기제품에 직접 공급하는 배전기술을DC( )

개발 향후 오피스빌딩과 아파트 등 주요 건축물에 적용할,

예정

삼성건설이 경원대 가천 에너지연구원 및 건국대와 공동으로-.

개발한 이번 기술은 건축물에 고효율 정류기를 설치해 를DC

디지털 전자제품에 직접 공급하는 방식이다.

기존 교류 배전 방식에서 문제점으로 지적된 개별-. AC( )

전자제품의 정류과정을 없애 열손실과 변환 손실을 줄여 최대

이상의 전기에너지를 절감할 수 있는 시스템이다30% .

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태양광 발전 시스템이나 연료전지 등 직류전원에 기반을 둔-.

신재생 에너지 시스템을 컨버터나 인버터 등 별도의

직류전환장치 없이 손쉽게 사용할 수 있게 해 미래형 친환경

건축물을 가능케 한다

열이 발생하지 않는 조명장치와 뜨거운 열을 내는-. LED

어댑터 직류전원장치 가 필요 없는 노트북 컴퓨터가( )

가능해진다.

자체 열과 전자파가 거의 없는 플레이어 컴퓨터 등-. TV, DVD ,

디지털 가정용 기기를 사용할 수 있게 된다.

태양광시스템에서 모아진 전력을 별도의 인버터 없이 손쉽게-.

사용할 수 있고 미래형 전기자동차에 플러그만 꽂으면 충전할

수 있는 아파트가 실현된다.

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배전 방식의 장점에도 지금까지는 관련기술의 부족과-. DC

표준화된 규정 미비 추가적인 비용부담 등의 문제로 건축물에,

전원 공급방식을 그대로 사용해 왔다AC

최근 들어 친환경 그린에너지에 대한 관심이 커지면서-.

배전기술에 적극적인 연구가 이뤄지고 있어 향후 직류배전DC

확산 기반을 마련해 나갈 계획

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와 의 비교<AC DC >

교류AC( )

디지털화에 따른 고비용 저효율 심화1.

를 로 전환하면서 에너지 손실 증가 대기전력 소모AC DC ,

증가

소음 및 전자파 피해2.

기기 설계 및 유지관리 복잡3.

장점4.

기존에 구축된 인프라를 건축물에 그대로 사용해 비용 부담이

적음

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직류DC( )

직류전환 과정없어 에너지 손실 절감1.

대비 최대 가까이 가능-. AC 30%

이산화탄소 배출 저감-.

직류기반 디지털 기기의 자유자재 이용2.

전기 고품질에 전력시스템 안전성 향상3.

단점4.

건축물에 새로운 인프라 구축하는데 따른 비용부담

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고전압 직류 송전기술(HVDC)

머리말

국가간에 전력계통망을 연결하여 전력의 시차 원거리 전력-. ,

공급 전력 수수의 원활화 및 공급의 안정화를 기하고 있다, .

전력 계통의 연계는-.

기존의 계통을 그대로 연계하여 사용하는 방법과AC

교류 직류 변환장치를 이용하여 전력을 직류로AC/DC( / )

변환하여 공급하는 방법이 있다.

계통을 그대로 연계하는 방법은 이미 오랫동안-. AC

연구되어온 방법이며 앞으로도 전력 공급의 핵심적인 역할을

담당할 것으로 생각된다.

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직류전송은 년 전부터 상용화되기 시작하여 설비량이-. 20 30～

계속적으로 늘어나는 방식으로서 전송방식이 가질 수AC

없는 여러 가지 장점 때문에 최근 많은 주목을 받고 있으며

우리 나라에서도 제주 해남 사이에 연계되어 높은 경제성을-

보이고 있다.

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일반적인 기술HVDC(High Voltage Direct Current)

송전은AC

발전기 내부의 리액턴스와 변압기 그리고 송전선로의-. ,

리액턴스 송전선로의 길이 에 제한을 받으며( )

경부하시에 충전전류를 전송할 수 있도록 설계되어야 하기-.

때문에 과전압을 유발하거나 리액턴스 보상기를 필요로 한다.

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직류송전은

전력을 전력으로 변환한 후에 전력을 전송하는-. AC DC DC

방식이므로 정상상태에서 인덕턴스나 콘덴서의 영향을 받지

않아 교류송전에서 필요로 하는 여러 가지 설비가 불필요하다.

계통과 분리되어 있고 전력을 자유롭게 조정할 수 있기-. AC

때문에 안정도에는 문제가 없다.

컨버터나 인버터가 동작할 때 무효전력이 발생되며 반도체-.

소자를 이용하기 때문에 시스템이 열에 약하고 또 일시적인

과전류에 견디도록 설계되었기 때문에 과부하상태에 대해서는

제한조건이 엄격해진다.

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전송 능력 비교①

직류송전은 일정한 값을 가지고 있는 반면에 송전은-. DC AC

정현파 전압을 가지므로 절연레벨이나 가격을 고려할 때

직류송전이 유리하다

직류 송전의 절연비율 =

ㆍ

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대지 궤환 능력②

직류 송전은 대지 를 하나의 도체로 이용할 수-. (Earth)

있으므로 전송에 비하여 경제적이다AC .

확장 시스템 개발③

직류 송전은 송전과 다르게 부하용량에 따라 차 변압기-. AC 1 ,

차 변압기 차 변압기를 고려할 필요가 없이 임의의 계통에2 , 3

연계할 수 있어 대도시나 섬지역에 설치하면 유리하다.

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환경 영향④

청각 잡음-. :

계통에서는 소음장애가 문제가 되나 직류송전에서는 큰AC

문제를 유발하지 않는다 정전계이온발생은 습한 날씨와.

건조한 날씨에 발생하는 표면의 불연속성을 줄이기 때문이다.

라디오와 텔레비전 장애-. :

직류 계통에서는 정상상태에서 교류 전력을 사용하지 않기

때문에 영향이 없다.

이온 발생-. :

직류송전에서는 이온이 발생하기 때문에 이것에 대해 충분히

고려해야 한다.

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시스템의 장점1) DVDC

장거리 전력전송에 있어서는 전송에 비하여 가격이AC①

저렴하다,

계통에 영향을 주지 않으며 대용량의 전력 전송이AC②

가능하다.

주파수가 다른 계통과도 연계가 가능하다.③

개별적인 시스템의 일 월 년 부하 사이클이 다르기 때문에/ /④

상호 연계시스템망의 최대 부하값이 줄어든다.

상호 연계는 전력의 예비율을 낮출 수 있기 때문에 기존에⑤

설치된 발전용량을 줄인다.

계통은 주고 싶은 전력의 양과 받고 싶은 전력의 양을DC⑥

조절할 수 있다.

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시스템을 계통의 보조제어기 형태로 사용할HVDC AC

경우의 장점.

교류계통의 저주파 진동의 억제①

과도 안정도의 개선②

계통외란의 분리③

고립된 소규모 계통의 주파수 제어④

무효전력 조정 및 Dynamic Voltage Support⑤

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시스템의 설치 가능지역HVDC

가 남한 북한 계통 연계) - BTB(Back to Back) HVDC

북한의 부족하고 낙후된 전력 사정을 감안하여 남한의 전력을-.

북한에 공급하고자 함.

고려사항-. :

남 북한 사이의 주파수 변동의 차와 위상차를 고려 AC․연계보다 유리

남 북한 계통 연계 의 고장시 남 북한 계통에 미치는-. BTB․ ․영향을 최소화할 수 있는 용량 설정

최소 용량의 기본으로 고장을 고려한-. BTB Redundancy

설계Multi-BTB

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나 대구 옥천 계통 연계) - BTB HVDC

우리 나라의 대규모 계통에 존재하는 저차 고조파의 영향을-.

줄이고 전력계통의 고장 전류를 줄이기 위함.

고려사항-.

국부적으로 발전기에 를PSS(Power System Stabilizer)

설치하거나 를FACTS(Flexible AC Transmission System)

설치하여 얻는 효과를 경제성과 연계하여 검토하여야 함.

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다 본토 제주 계통 연계) - PTP(Point to Point) HVDC

제주지역의 부하 증대에 따른 추가적인 전력량의 필요성을-.

절감

현지에 발전기를 설치한 경우에 운영 유지비가 육지에 비해-. ․너무 고가이므로 누적되는 적자를 해소

고장이나 용량을 고려하여 최적의 수전단 위치 선정-. HVDC

전압형 형과 사이리스터 형 사이의 타당성 검토-. HVDC HVDC

시스템의 운전방식과 기존의 사이의 연계 검토-. HVDC HVDC

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라 한국 일본 계통 연계) - PTP

한국과 일본 사이의 전력 사용이 시간에 따라 다르므로-. Peak

계통의 첨두 부하 송 수전․발전소 인근에 를 건설할 경우에 발전기 터빈의-. HVDC Site

피로 현상 고려

마 시베리아 한국 일본 계통 연계) - - PTP

시베리아의 싼 가격의 전력을 중국과 북한을 거쳐 남한에-.

전력 공급

정치 및 주변 환경 고려-.

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다 시스템의 구성요소. HVDC

컨버터1)

교류 직류와 직류 교류 변환을 수행하는 역할을 하며 밸브/ /

브리지와 탭 전환기가 있는 변압기로 구성되어 있다 밸브.

브리지는 펄스 혹은 펄스의 배열로 전압의 밸브와6 12

연결되어 있다.

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AC BUS

CB

Transformer

Converter

Transformer

Converter

AC BUS

Transformer

Transformer

ACFilter

ACFilter

ReactivePowerSource

ReactivePowerSource

DCFilter

DC Line

DCFilter

Bridge

DC Smoothing Reactor

그림 양극 시스템의 주요 구성요소의 구성도< 2> HVDC

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평활 리액터2)

직류선로의 전압과 전류의 고조파를 줄인다-. .

인버터의 정류 고장 을 막는다-. ( , Commutation) (Failure) .整流경부하시 정류의 비연속성을 막는다-. .

직류송전의 단락 회로 동안 정류기의 전류 파고치를 제한-.

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고조파 필터3)

컨버터는 직류측과 교류측 양쪽의 전압과 전류의 고조파를-.

발생

고조파들은 캐패시터와 가까운 발전기를 이상 과열시키고-.

통신 시스템의 혼신을 일으킨다 따라서 필터는 직류측과.

교류측 양쪽에 사용된다.

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무효 전력 공급원4)

컨버터들이 본질적으로 무효전력을 흡수한다-. DC .

정상상태 운전 조건하에서 실제 송전전력의 약 가 무효-. , 50%

전력으로 소비된다 과도상태 운전 조건하에서는 무효전력의.

소비가 더 높을 수가 있다.

전 극5)

대개의 직류 연결은 최소한의 짧은 시간 동안 대지가 중성점

도체로 사용된다 대지와의 연결점은 전류 밀도와 표면 전압의.

변화를 최소화할 수 있는 넓은 표면의 도체가 요구된다.

이러한 도체를 전극이라고 부른다.

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직류 선로6)

주로 가공 선로이거나 케이블이다 수많은 컨덕터와 필요.

공간을 제외하고는 교류 송전과 매우 유사하다.

교류 차단기7)

명백한 변압기 고장이거나 시스템이 고장일 경우HVDC ,

차단기는 교류 차단기가 사용된다 왜냐 하면 직류 차단기는.

전류 용량이 큰데 비하여 교류 차단기는 전류의 영점에서

차단하기 때문이다.

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맺음말

시스템은 많은 지역에서 전력계통연계에 중요한-. HVDC

역할을 하기 때문에 시스템의 신뢰도와HVDC HVDC

시스템의 안정도는 매우 중요하다.

시스템은 이 분야에서 더욱더 진보된 기술과 경험으로-. HVDC

전력계통에서 차지하는 비율이 높아질 것이다.

시스템은 계통으로 해결하기 곤란하거나 가격적인-. HVDC AC

면에서 우위를 가지고 있기 때문에 앞으로 개념의HVDC DC

전력 전송이나 운영 개념이 우리 나라 계통에 많이 도입될

것으로 여겨진다.

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연료전지 분산전원 계통연계규정( )

분산전원의 종류1.

형태별 분류1).

회전기형 유도기 동기기: ,•정지기형 단상 삼상인버터 컨버터 쵸퍼: / , ,•복합형 동기기 컨버터 인버터 셀비우스제어: - - , ,•

차저항제어등2

전압별 분류2).

자여자형 유도기 동기기 인버터: , , ( )•타여자형 유도기 동기기: ,•

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분산전원 허용용량2.

저압배전선로1).

최대 20kW•전용선로경우 최대: 100kW•

특고압배전선로2).

최대 3MW•전용선로경우 최대: 10MW•

조건 각각의 경우 공통사항과 저압 및 특고압 배전선로 연계:

기술조건을 만족해야 함

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계통연계고려사항3.

안전성1).

인축에 안전•설비보호 계통설비 분산설비 타접속기기( , , )•보호협조 계통보호협조 단락전류 접지보호등( , , )•

신뢰성2).

전압변동•EMI / EMC•낙뢰•

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전력품질3).

플리커•고조파•역률•

계통연계기준4.

전기방식1).

계통과 동일한 전기방식적용 전압 주파수 상수등-. : , ,

공급전압안정성2).

분산전원으로 계통의 전압이 규정치를 벗어나면 안된다-. .

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계통접지3).

분산전원설비가 계통에 접속된 타설비의 접지과전압을-.

일으켜서는 안된다.

접지고장 보호협조를 방해해서는 안된다-.

동기화4).

병렬 연계시 계통전압이 이내에 유지되어야 한다-. ±4% .

전력계통과 분산전원의 제한변수가 다음표 이하의 값을-.

가져야한다

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동기화5.

계통이 가압된 상태에서 분산설비를 계통에 연계하여야한다-. .

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측정 및 감시6.

발전설비용량이 이상일 경우-. 250kVA

감시장치로는 연계 연결상태 유무효전력 전압 주파수에-. , , (*

대한 감시도 필요 사항)

분리장치7.

분산설비와 계통연계지점 사이에는 분리장치 설치-. (PCC)

접근의 용이성 잠금장치 육안식별가능-. / /

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건전성 확보8.

전자장애 대책1).

계통연계시스템은 대책을 가져야 한다-. EMI/EMC .

서지보호대책2).

계통에서 나타나는 서지환경을 견뎌야 한다-. .

내전압대책3).

계통정격전압의 내전압을 견뎌야 한다-. 220% .

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계통이상시 분리에 대한 규정9.

역충전 방지1).

계통고장 또는 작업시 분산설비는 계통에서 분리-.

재폐로 협조2).

분산설비는 계통의 재폐로 과정에 영향을 주어서는 안된다-.

비정상 계통 전압시 대책3).

계통의 비정상 전압시 주어진 시간내에 분리되어야 한다-.

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비정상 계통 주파수시 대책4).

계통의 비정상 주파수시 다음 시간내에 분리되어야 한다-.

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재복귀협조5).

계통이 정상으로 복귀된 다음 최소 분이 경과된 후 계통-. 5

연결가능

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전력품질10.

직류전류주입1). :

에서 정격최대전류의 를 넘는 직류전류가-. PCC 0.5%

주입되어서는 안된다.

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역률2). :

분산 발전설비의 역률은 에서 이상을 유지-. PCC 90%

플리커3). :

빈번한 출력변동과 병렬분리로 인한 플리커 제한-.

단시간 분: (10 ) Epsti 0.35≤

장시간 시간: (2 ) Eplti 0.25≤

고조파전류4). :

분 평균한 차까지의 종합평균 왜형율-. 10 40 (TDD: Total

Demand

이 를 초과하지 않도록 차수별 제어Distortion) 5%

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짝수 고조파는 각구간 고조파허용치의 이하로-. 25%

제한되어야 한다.

단독운전방지11.

분산전원 설비가 단독운전 상태시 최대 초-. (Islanding) 0.5

이내에 계통으로부터 설비를 분리

초이내에도 계통의 정상운용 설비운전 안전 등에 영향을-. 0.5 , ,

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주어서는 안된다.

보호협조12.

분산설비의 고장 또는 계통사고시 보호협조-.

조속분리1)

분산설비의 이상 및 고장이 계통에 영향을 주지 않도록-.

조속히 분리

도면협조2)

분산설비의 보호 및 제어도면으로 한국전력공사와 협의-.

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계통연계기준 저압배전선로연계4. :

변압기1.

계통으로의 직류전류 유입을 차단하기 위한 설비-.

직류회로 조건1).

직류회로가 비접지이거나 고주파수변압기 사용시-.

계전기 구비조건2).

교류회로에 직류검출기가 구비되어 보호동작을 하는 경우-.

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전압 변동2.

아래표에 의한 조건을 만족해야 함-.

벗어날 경우 별도의 대책강구-. :

한류리액터 배전선로증강 전용선로채택 상위전압에 연결, , ,

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단락용량3.

분산전원 설치로 인해 단락용량이 바뀌게 되면 설치자가-.

단락전류를 제한하는 대책준비 한류리액터 등( )

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계통 연계 기준 특고압 배전선로 연계:

보호설비1.

분산설비 고장시 보호설비1).

과전압계전기-.

저전압계전기-.

계통의 단락사고시 보호설비2).

과전류계전기 단락방향계전기 단락방향거리계전기-. ( , )

저전압계전기-.

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계통의 지락사고시 보호설비3).

지락과전류계전기 방향지락과전류계전기 전류차동계전기-. ( , )

역조류있는 경우 보호설비4).

과전압계전기 저전압계전기 과주파수계전기-. , , ,

저주파수계전기 초내 분리(1 )

역조류가 없는 경우 보호설비5).

과주파수계전기 저주파수계전기 또는 역전력계전기-. ,

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계전기 설치 장소2.

수전점 또는 고장검출이 가능한 장소에 설치-.

분리개소3.

수전용차단기-.

분산전원설비 출력단 차단기-.

분산전원설비의 연락용 차단기-.

모선연락용 차단기-.

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계전기 설치 장소4.

상설치 저주파수계전기 과주파수계전기 역전력계전기-. 1 : , ,

상설치 부족전력계전기 과전압계전기 저전압계전기-. 3 : , , ,

과전류계전기 지락과전류계전기 전류차동계전기, ,

무전압 확인 장치5.

재폐로시 사고방지를 위해 인출부에 무전압확인장치 설치-.

역조류 제한6.

조류 가능한 분산전원설비와 연계된 배전변전소에서는-.

역조류가 발생하지 않아야 한다

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전압 변동7.

벗어날 경우 별도의 대책강구-. :

한류리액터 배전선로 증강 전용선로 채택 상위전압에 연결, , ,

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 144

태광양발전 설계 시 고려사항 뇌 를( Surge

중심으로 )

머리말1.

무한정 태양빛을 태양광전지판으로 전기로 바꿀 수 있는-. ,

기술

기존 발전과는 달리 대기오염 소음 발열 진동 등의 공해가-. , , ,

없는 깨끗한 에너지원이다.

연료의 수송 발전설비의 유지관리가 거의 불필요하며 수명이-.

길고 설비 규모의 선택과 설치공사가 쉬운 장점이 있다, .

태양에너지의 밀도와 태양광발전 시스템의 변환효율이 낮아-.

넓은 설치면적이 필요하다.

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넓은 지역에 걸쳐 설치되는 태양광 발전 시스템은 직격 또는-.

근접 뇌 에 대한 손상 등 위험에 노출되어 있다( ) .雷과전압 및 과전류가 허용 값을 초과한 경우에는 태양광 발전-.

시스템이 손상을 받으므로 이에 대한 방지를 위한 보호설비

적용

뇌( , surge)雷가 뇌격 방전. ( )雷擊放電

뇌격의 발생1)

뇌격에는 계절 지역 등에 따라서 다양한 종류가 있다-. , .

하계뢰 계뢰 동계뢰의 종류가 있으며 이외에도 태풍-. , , 3 , ,

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사태 화산분화 등에 의해서도 뇌격이 발생하는 경우도 있다,

뇌격은 대체로 북위-. 30O 에서 남위 30O 사이의 육지에서

주로 발생하고 있으며 동시에 여름에 이러한 뇌격현상이,

활발하고 위도가 높아지면 뇌격의 발생은 감소하여 간다.

일반적으로 해상에서는 뇌격의 발생이 그렇게 활발하지는-.

않다.

뇌격은 지역성 및 계절성이 있으며 우리나라와 같이 좁은-. ,

지역에서도 동일한 양상을 보인다.

뇌격 발생의 조건2)

뇌격 발생의 가상학적 조건은 전체 뇌격이 동일하며-. ,

다음의 가지 조건이 충족되면 계절 장소 등에 관계없이-. 3 ,

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발생할 수 있다.

상승기류 강풍 등의 급속한 대기류의 이동,•대기중 다량의 수증기 함유•지역의 기온의 영하 에서 영하 정도10 20 •

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뇌격의 구조 및 특성3)

가 하계뢰) ( )夏季雷하계 뇌운의 구조에서 전하분포는 뇌운의 하부가 부극성-. ( ),−

뇌운의 상부는 정극성 으로 되고 뇌운 하부의 일부에(+) ,

포켓 이라 불리는 정극성 전하의 부분이 있다(pocket) (+) .

하계뢰의 극성은 이상이 부극성 이며 정극성-. 90% ( ) , (+)−뇌격은 수 에 지나지 않는다% .

뇌운 최하부의 고도는 정도이며 뇌운 최상부의-. 3 5 ,∼

고도는 를 초과하는 경우도 있다12 .

뇌운의 지름은 정도의 실린더 형태로 되며-. 5 6 (cylinder)∼

단독 또는 집단으로 발생한다.

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집단 뇌운에서는 지름이 정도가 되는 경우도 있다-. 30 .

나 동계뢰) ( )冬季雷동계뢰는 주로 초겨울에 많이 발생한다-. .

해안의 평야지역에서 낙뢰가 발생하는 경우에는 하계뢰와는-.

다르게 하향 뇌격 지류로 된다.

평야지역에서 높은 건축물 이상 이 있으면 여기에-. (60m )

집중적으로 낙뢰가 발생한다.

뇌격은 상향 뇌격 지류로 된다-. .

평야지역에서 산악지역까지의 표고 수-. 100m 1000m∼

사이에 낙뢰가 가장 많이 발생한다.

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다 계뢰) ( )界雷계뢰는 냉기류가 난기류를 밀어 올리는 경우 또는 하부층의-.

냉기류에 연하여 난기류가 상승하는 경우에 발생하는

뇌격으로 불연속 전선이 급속하게 이동하는 경우에 발생한다.

지역차이 계절 시간 등에 거의 상관없이 어느 때 어느-. , , ,

장소에서나 발생한다.

범위는 수 경우에 따라서는 를 초과하는 경우도-. 10 , 100

있다.

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나 피뢰 이론.

흡인 공간법1)

기존에 적용하고 있던 피뢰이론은 보호각법 이라고도 한다-. .

피뢰침 프랭클린 돌침 이 설치되어 있는 경우에-. ( )

피뢰보호공간을 설정하는 이론

흡인공간법의 개념은 피뢰침 상부 반구 공간 내에 뇌격-.

선단이 침입하는 경우에 이 뇌격은 피뢰침 상부의 반구공간이

흡인공간이 된다.

흡인 공간 법에서 피뢰침 선단을 기준으로 보호공간을-.

설정하여 보호각 약 로 되면 직격뢰부터 보호되는 것을45°

설정하고 있다.

보호효과를 고려하여 또는 를 적용하는 경우도 있다30° 60° .

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보호각 이내의 물체에 낙뢰하는 경우가 다수 발생하여 이-.

피뢰 이론은 점차 적용성을 잃어가고 있다.

회전 구체법2) (Rolling Sphere Method)

회전 구체법은-. KS C IEC61024-1, BS 6651, NFPA

등에 적용되어 있으며 국제적으로 인정되어 있는780 ,

피뢰보호 이론이다.

전기 기하학적 모델 에-. (electro geometrical model)

입각하여 보호평면별 유효보호반경을 설정하여 보호공간을

확보하는 방식

뇌격거리를 반경으로 하는 회전구체를 대지 또는 대지상의-.

건축 구조믈 등에 근접시켜서 전 방향으로 회전하도록

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상정하고 이 회전구체가 피뢰보호설비 또는 대지상의,

건축구조물 등에 접촉하는 경우에 이 접촉지점을 포함하는

수직선과 회전구체의 원주 및 접촉지점 높이만큼의 하부

수평선으로 포위되는 공간이 뇌격으로부터 유효한 보호공간이

되는 것이다.

포집 공간법3 ) (Collection Volume Method)

포집 공간법은 에 적용되어 있는 것으로 호주-. NZS/AS 1768 ,

뉴질랜드 등의 영연방 지역에서 적용되고 있다.

포집공간법 피뢰이론은 의 연구결과에-. Dr A. J. Eriksson

기초한 이론이다.

해당 지역의 뇌격 관련 제반 자료 건축구조물 자료 뇌운의-. ( ,

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위치 뇌운의 전하밀도 뇌격강도 기타 주변 환격 기후 대지, , , / /

관련 자료 등 에 기초하여 뇌격양상을 모의 하고) (simulation) ,

그 결과에 의거하여 피뢰 보호공간을 설정하는 방식이다.

뇌운으로부터의 하강 리더와 대지상 건축구조물 등의 상부의-.

피뢰침 및 주변대지로부터의 상승 리더에 대해서 각각의

전진속도를 설정하여 이를 모의 한다(simulation) .

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하강 리더가 대지로부터의 상승 리더와 먼저 접촉하는 지점을-.

모두 연결하여 형성되는 건축물 상부의 포물선 내부 공간은

하강 리더가 피뢰침으로부터의 상승 리더와 우선적으로

접촉하게 되므로 이 포물선들의 내부 공간은 노격으로부터

보호된다고 가정하는 것이다.

설계 자체가 대부분 가상 설정된 자료에 의해 수행되며-.

수행모의 결과에 대한 실재적 입증이 필요하다(simulation) .

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방산배치법4) (Disspation Array Method)

해당 지역의 뇌격 관련 제반조건 뇌운의 전하밀도 전계밀도-. ( , ,

대지 주변구조 물 등 의 제반 자료 을 입력/ ) ,

모의 하여 전하방산장치 미세침 또는 도전성 띠(simulation) (

형태 를 전기 기하학적으로 배치하고 접지하여 주변의 코로나)

방전에 의거하여 뇌운의 전하를 방산 소멸 시키는 방식,

강전계 속에서 미세침 형태의 첨단부는 주변의 공기분자를-.

이온화하여 전자를 방산하며 이 첨단부의 전위는,

주변전위보다 약 정도 상승한다 이 경우 자연장전에10 .

의해서 미세침 주변의 전하가 소거되고 공기분자로 전이된다.

현재 일부 배전선로 등에서 시험중이다-. .

의 연구결과에 기초한 이론이다-. Dr. R. B. Carpenter, Jr. .

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태양광 발전 시스템에 뇌 서지3.

낙뢰는 대별하여 직격뢰와 유도뢰로 분류-.

뇌운에서 물체에 직접 뇌격이 방전하는 경우 직격뢰-.

유도뢰는 배전선 통신선 등의 부근에 낙뢰하는 경우에-. ,

뇌격전류에 의한 선로 주변의 전자계의 급변에 기인하여

선로에 유도되는 뇌격 서지 이다(lightning surge) .

유도뢰의 에너지는 직격뢰에 비하여 매우 작다-. .

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가 직격뢰.

유입전류 발생전압 전부가 대단히 크므로 대부분 뇌격에-. ,

의해 파손

송전선의 경우 가공 지선의 차폐각부족으로 차폐 실패에-. ,

의한 송전선의 직격뢰와 가공지선 또는 철탑에의 직격뢰가

있다 후자의 경우에 뇌격 전류값과 가공지선 철탑 접지. , ,

임피던스의 일치로 접지전위 상승에 의한 역 섬락(flash over)

사고로 되는 경우가 있다.

큰 뇌격전류에 의한 접지 전위의 상승 및 접지전류의 유입에-.

의해 부근의 배전선 등에 피해를 야기하게 된다.

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나 유도뢰.

유도현상에는 정전 유도와 전자 유도가 있다-. .

대향 배치되어 있는 금속판 또는 전선 등의 개의 도체-. 2

간 전극 간 에는 정전 용량이 형성되고 이 사이에는 정전( ) ,

유도에 의한 전하가 축적된다 이 경우 한편의 전극에 일정. ,

전하가 가해지면 다른 한편의 전극에는 반대 극성의 동일

용량의 전하가 발생한다 이것이 정전 유도현상이다. .

도선에 전류가 흐르면 그 주변에는 자속이 발생하고 그-.

전류를 변화시키면 자속도 변화한다.

이 변화하는 자속의 사이에 다른 전선을 두면 이 도선에는

자속의 변화에 대응하는 전압이 발생한다 이것이 전자.

유도현상이다.

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태양광 발전 시스템에서의 상호 작용에 의한 위험성의1)

평가

직격뢰를 받아 뇌 전류가 수전부나 내부 도체에 흐르면 그 뇌-.

전류에 의한 자계의 변화가 건축 구조물 및 모든 전기설비에

전압을 유기하고 이들을 손상할 가능성이 발생한다.

유기전압의 크기는 그 경우 뇌 전류의 상승속도 뇌-. ,

방전로에서의 거리 전기설비 계통외 도전성부분 배관 철근, , ( ·

등 의 전기회로 루프 넓이에 의해 결정된다) (loop) .

태양광 발전 시스템은 두 가지 다른 유도 루프 를-. (loop)

고려하여야 한다.

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태양광 발전의 직류회로에 태양전지 셀의 직병렬 접속에 의해-.

유도회로가 구성된다 그 근처에 뇌방전이 발생하면 극. +

전선과 극 전선 사이에 노멀 모드 과전압이(normal mode)–유기된다 더욱이 코먼 모드 직류회로의. (common mode)

충전선과 건축물의 유도성 구조물 사이에도 유도

루프 가 구성된다 이 유도 루프 의 크기와 상태는(loop) . (loop)

특히 직류 회로와 건축물의 계통 외 유도성부분과의 접속

위치에 의존한다 가장 간단한 경우는 직류회로가.

파워컨디셔너 에 직결하여 있는가 또는 배전 회로의(PCS)

접속점 중성선 또는 도체 를 경유하여 접지되어 있는( PEN )

경우이다 태양전지 어레이의 접속점의 파워컨디셔너 에. (PCS)

가 접속되어 있는 케이스는 많다 과전압 발생의 경우에SPD .

이들 동작에 의해 대지전압과의 접속이 이루어진다SPD .

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태양전지 모듈의 구성과 비교하여 위에 서술한 대체 도체-.

루프 의 취급은 반드시 실태와 일치하지 않는다 보통(loop) .

태양전지 모듈 은 그 외연에 따라 주위에 금속제(module)

프레임이 부착되어 있다 뇌방전의 자계는 본래의 태양전지.

셀 의 접속회로에 전압을 유기할 뿐만 아니라 이(cell)

프레임에도 유기된다 이 금속 프레임은 단락 루프 를. (loop)

구성하여 있으니까 그 유기전압은 자계를 감소하도록

작용하는 전류가 흐른다.

태양전지 모듈 근방의 자계 중에서 뇌방전 또는-. (module)

뇌전류에 의한 본래의 자계는 저감되어 그 결과 태양전지

모듈 의 충전부에 유기되는 전압의 크기는 적게(module)

된다 모두 똑 같은 효과가 태양전지 가대에서도 발생한다. .

그러나 실제로는 태양전지 모듈이 금속제 프레임 없이도 취부

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 165

되어 있는 것도 있으며 또 필히 유도성이 있는 가대에,

취부되어 있는 것에 한정되지 않으므로 위에 설명한 유기전압

저감효과에 에 대하여 복잡한 계산을 함에 따라 그것은

무시하고 그 여유도는 금속제 구조물을 가진 태양광 발전

시스템에 대해서는 안전율을 가정하는 쪽이 좋다.

태양전지 모듈내의 태양전지 셀 의 배치 및 셀 간의-. (cell) (cell)

결선도 모듈 의 종류에 의해 다르고 일정하지는(module)

않지만 이것도 유기전압 저감의 요소가 된다.

태양전지 모듈 의 유도전압 산정은 실제 측정에-. (module)

의지할 수밖에 없다 측정 결과에 의하면 금속제 프레임을.

가진 태양전지 모듈 에 의한 유기전압은 금속(module)

프레임의 단락환에 의한 저감 효과를 무시한 단순한 태양전지

셀의 배치와 접속 회로를 기초로 도체 루프 모델에서(loop)

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 166

계산한 값의 정도가 된다 또 금속 프레임 없는1/10 .

모듈 의 경우도 단순한 태양전지 셀 의 배치와(module) (cell)

접속회로를 토대로 계산한 값의 정도가 된다 이렇게1/5 .

뇌전류에 의해 태양전지 모듈 에는 극 단자 극(module) + , –단자 사이를 절연 파괴할 가능성이 있는 유도 노멀

모드 과전압이 발생한다 실험 결과에 의하면(normal mode) .

이노멀 모드 과전압은 까지를 상정하여야(normal mode) 3kV

한다고 한다.

태양광 발전 시스템에서의 정전 결합에 의한 위험성2)

평가

태양전지가 뇌운의 전계내에 있으면 태양전지의 금속부와-.

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반도체내에 있어 자유전자가 이동하고 전하의 분리가

일어난다.

전하의 분리는 태양전지내의 전계가 소실할 때까지 계속된다-. .

태양전지가 지표면에 평행을 배치되어 있다고 하면 대지에

대면한 표면에 어떤 전위를 발생하고 지표에 대항한 태양

전지 측에는 대항전위가 발생한다.

태양전지의 어느 쪽에 정부의 어떤 전위가 발생하는 가는-.

뇌운의 극성에 의해 결정된다 그러나 여기서의 프레임으로.

하면 극성은 어느 것이라도 좋다는 것이다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 168

태양전지 어레이 는 모듈 프레임과 가대를-. (Array) (module)

제거하여 비도전성 재료와 반도체로 되어 있다 뇌운의 전계는.

태양전지 어레이 가대의 금속 구조부 뿐만 아니라 태양전지

셀 에도 전하분리가 일어난다 이 효과는 프레임부의(cell) .

태양전지 모듈 의 경우는 전기력선이 금속 프레임을(module)

통과하므로 공간적으로 비틀리며 이 부분에서는 전계의,

강화가 또 태양전지 셀 에서 는 반대로 그만큼 전계가, (cell)

약하게 된다 뇌방전의 순간에 뇌운 전하에 의한 전계는.

소멸하지만 그것과 동시에 새로운 전하의 이동이 일어나고

대지와 접속된 모든 전선에 이 전하는 진행파의 형태로

대지로 유실된다 설비의 구성 방법과도 관련이 있지만 이.

진행파는 충전선 및 태양전지 어레이 보호도체 대지에(array) (

연결한 도체 를 통하여 흐른다 태양전지 어레이에 만약) .

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대지에 접속하지 않은 도체가 있어도 그 내부에는 당연히

전하의 이동이 발생한다 그러나 이 전하의 이동은 이 이후의.

관찰에서는 그리 의미가 없어 무시해도 좋다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 170

태양전지 모듈 의 면적은 설비 용량에 비례하여-. (module)

증대하므로 전하 이동에 의한 과도 전류 최대값도 태양전지

모듈 의 면적에 비례하여 증가한다(module) .

태양전지 어레이 가대에 대한 직류회로의 전압 상승을 구하는-.

경우 우선 임펄스 전류 값을 정하면 임펄스전압의 진폭은

태양전지 모듈과 파워컨디셔너 간 회로의(PCS)

서지임피던스에 의존하는 것이 된다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 171

뇌방전과 함께 전계의 급격한 소멸과 함께 직류급전선상을-.

파워컨디셔너 로 향한 코먼 모드 의(PCS) (common mode)

임펄스 전류가 흐른다 이 임펄스 전류에 의해 가. SPD

동작하면 진행파는 파워컨디셔너 앞에서 단락되어(PCS)

거기서 역극성이 되어 반사하게 된다 태양광 발전.

어레이에서의 진행파가 회로의 무부하 끝단에 이르는

경우에는 같은 부호로 반사가 일어난다 이 경우 태양광 발전.

직류 주회로에서의 반사는 그 회로 전체 길이에 걸쳐

임펄스전압을 배가하게 된다 더욱이 임펄스전류는.

직류주회로의 도체에 임펄스전압의 최대값에 따라 균등하게

분포한다.

×

접지된 직류 회로의 경우는 이 전압은 충전선과 접지된 가대

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 172

사이에 가해진다 어떤 경우에 있어서도 태양전지 모듈에.

장애를 미칠 가능성이 있다 여기서는 운전 상태에 의해.

접지되지 않은 직류회로 또는 태양전지 어레이 가대가

비접지인 경우 이러한 임펄스 전류가 발생할 것인가가 문제로

된다 태양전지 어레이는 일반적으로는 대지전위 또는 등전위.

본딩과 접속되어 있지 않은 경우가 많다 충전선과.

노출도전성부분간의 도체에 의한 접속 또는 동작한 에SPD

의한 접속과 병행하여 절연부의 캐폐시턴스를 통한 접속도

존재한다 그러나 이 캐폐시턴스에 의한 정전유도가 발생하는.

임펄스전류 변화의 경과에 어떻게 작용하는 가를 산정하는

것은 불가능에 가깝다.

결론적으로 대상으로 하는 태양광 발전시스템 주위 수-.

에서의 낙뇌는 정전용량 결합에 의해 태양전지 어레이100m

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 173

및 거기에 접속된 전기기기를 손상할 우려가 있다 그렇지만.

언제 어떻게 장애가 발생할 것인가에 대해서는 뇌운이 가지고

있는 물리량과 태양광 발전 시스템의 기술 사양 의 설치(SPD

장소 태양전지 어레이의 크기 직류 주회로 전선의 종류, , ,

대지와 접속되어 있는 장소 등등 에 강한 영향을 받는다) .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 174

외부 뇌 보호 대책4.

피뢰 돌침 또는 에어 터미널-. (franklin rod) (air terminal)

방식을 벗어난 다양한 방식의 신형 피뢰방식이 도입 설치되어

있다 즉 회전 구체법을 적용하고 스트리머를 선행 방사하는. ,

능동형선행 스트리머 방사형 피뢰침(early streamer

포집공간법을emission type lightning conductor),

적용하는 반구형 피뢰침 전하 방산법을 적용하는(sphere) ,

방산 배치형피뢰침 등이 도입되고(dissiation array system)

있는 것이다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 175

뇌 보호를 위한 접지극 시스템5.

가 일반 사항.

뇌전류를 대지로 유도⦁뇌 인하도선 간의 등전위 본딩⦁도전성 빌딩벽 전위 제어⦁지표면으로 뇌전류의 차단⦁

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 176

나 형 방사형 접지극과 수직접지극. A -

방사형 접지극은 시험용 접속점을 이용해 인하도선의 하단에-.

접속해야 한다 적절하다면 방사상 접지극은 수직 접지극으로.

분기되어야 한다.

뇌보호시스템의 사용수명기간동안 접지극의 전길이에 걸쳐-.

영구적인 도전 접속을 확보하는 것이 중요

접지극은 지중의 기존 케이블과 금속배관으로부터 충분히

이격되어야 하고 접지봉 중 예정된 지점에서 분리할 접지극에,

충분한 거리를 둔다 거리는 전기적 임펄스 세기와 대지.

저항률과 전극의 전류에 좌우된다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 177

다 형 환상 접지극. B -

강재 보강 기초가 없는 벽돌이나 나무 등의 절연 재료를-.

사용한 건축물의 경우 형의 접지 시스템을, B KS C IEC

에 따라 시공한다 낮은 동계 온도 지역에서는60124-1 .

접지극의 적절한 깊이를 검토한다 형 접지극은 지면에서. B

인하도선들 사이의 전위를 같게 하는 기능을 한다 다른.

전위는 환상 접지극을 통하여 통과하면서 등전위화 전류를

흘림으로써 전위의 최고 상승을 저감시켜 건축물 내에서 환상

접지극에 접속된 등전위 본딩 시스템은 거의 같은 전위를

갖게 된다 이것은 에 따라 근접 설비의. KS C IEC 61024-1

크기를 확실히 정하기 위한 필요조건이다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 178

라 암석 토질내의 접지극.

시공 중 기초 접지극은 콘크리트 기초 내에 시공한다 기초-. .

접지전극이 암석 토질에서는 감소된 접지 효과를

나타내더라도 여전히 등전위본딩도체로서 작용한다 추가.

접지극들은 시험용 접속점에 인하도선과 기초 접지극에

접속되어야 한다 기초 접지극이 시공되지 않은 곳에서는 대신.

형 접지 설비 환상 접지극 가 사용 되어야 한다 접지극을B ( ) .

지중에 시공할 수 없어 지표면에 시공해야 하는 경우 기계적,

손상으로부터 보호되어야 한다.

환상 접지극은 노면 아래에 시공해야 한다 그러나 이것을-. .

노출된 전체 도로 구획에 대해 실시할 수 없다면 가장 가까운

인하도선 근처만이라도 등전위 본딩해야 한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 179

마 광범위한 지역의 접지 시스템.

저임피던스의 접지 시스템은 건축물들 사이의 전위차를-.

감소시켜 전기적 회선에 주입되는 장해를 감소시킨다.

저임피던스 접지는 건축물에 기초접지극과-. KS C IEC

에 적합한 형과 형 접지 설비를 주가함으로써61024-1 B A

이루어질 수 있다.

접지극 기초 접지극과 인하도선 간의 상호 접속은 시험용-. ,

접속점 에서 실시한다 그 중 몇 개의 시험용(test joint) .

접속점은 내부 뇌보호 시스템의 등전위 바에도

접속되어야한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 180

바 등전위 본딩.

일반 사항1)

등전위화는 보호 범위에서 화재 폭발 위험과 인명 피해의-. ,

위험을 감소시키기 위한 매우 중요한 수단이다.

뇌보호 시스템 금속 구조체 금속제 설비 계통외도전부분-. , , ,

그리고 보호공간내의 전원과 통신용설비를 본딩용도체나

서지억제기로 접속함으로써 등전위화를 한다.

금속제 설비에 대한 등전위 본딩2)

대규모 건축물 등에서는 두개 이상의 본딩용 바를 설치하고,①

그것들은 상호 접속되어야 한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 181

높이가 를 초과하는 건축물 등 에서는 수직 간격20m 20m②

이하의 지표상의 장소 인하도선에 접속한 수평 환상 도체에,

본딩용 바가 접속되어야 한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 182

사 의 개요. SPD

의 장단점1) SPD

반도체식 와 비교하면SPD

높은 서지 전류 내량을 가지고,①

누설전류가 없고,②

정전 용량이 매우 적고,③

회이상의 방전 회수 수명을 가진다100 .④

파괴되어도 단락할 가능성은 적고 안전성이 높다는 등의⑤

장점을 가지지만 반도체식 에 비해 동작 전압이 높다SPD .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 183

의 회로 구성2) SPD

태양광발전시스템에서 갭 식 나 바리스터 식-. (gap) SPD (varister)

를 조합하여 이용하는 경우는 이 특성을 밟아 회로를SPD

구성할 필요가 있다 태양광 발전 시스템의 중계 단자함.

어레이 출력 개폐기함의 실제 구성하는 예가 있다 회로는.

입력 출력 회로단자 단로기 차단기 역류 방지, , ,ᆞ다이오드 등으로 구성되어 있다 중계단자함과(diode), SPD .

어레이 출력개폐기함의 회로에서 는 충전부분과 과전류SPD

차단기 로 차단할 수 있는 구조가 바람직하다 이는(MCCB) .

가 파손하여 단락 상태로 되는 경우 파손된 를SPD SPD①

분리한다 이를 위하여 단로기가 아닌 차단기일 필요가 있다. ( )

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 184

점검시의 안전을 확보하는 등의 이유에 의한다 특히SPD .②

중계 단자함에 각 의 단로기가 없는 경우 의SUB-ARRAY SPD

차단기가 없으면 를 점검 교환할 때 태양전지의 전압이SPD ᆞ인가된 상태에서 작업하지 않으면 안되며 위험이 따른다 각, .

에 단로기를 설치할 경우는 의 차단기가 없어도STRING SPD

작업 가능하지만 반드시 점검 교환시에는 모든 태양전지·

단로기를 개방할 필요가 있다SUB-ARRAY .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 185

의 배치3) SPD

태양전지 의 바닥면에 간격의 도체-. ARRAY FIELD 5m

메쉬배선 단면적 이상의 동선이 바람직하다 바꿔( 25 .

말하면 일정의 조건을 만족하면 건물 구조체의 철근으로

대용할 수 있다 메쉬배선을 설치하고 중계단자함과.

최단거리의 접지선에서 접속하고 있는 (KS C IEC

에서 접지선의 길이는 이내가60364-5-534 0.5m

바람직하다고 되어 있다 더욱이 를 갖춘 중계 단자함은) SPD

어레이마다 배치하여 중계단자함과 어레이의 거리는 거의

이내가 바람직하다 모듈간의 배선 길이는 무시한다10m ( ).

이는 피 보호기기인 태양전지가 네 격납된 중계단자함에서SPD

떨어진 장소에 설치된 경우 회로 및 기기의 저항 인덕턴스 및,

캐페시턴스에 의한 회로 진동 현상 또는 반사 현상에 의해

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제한 전압의 배 가까운 전압이 인가되어 있으므로SPD 2

어떻게 해서라도 중계 단자함을 태양전지에서 이상10m

떨어진 장소에 배치하는 경우는 를 태양전지 부근에SPD

별도로 설치하는 것이 바람직하다 다시 말하면 미만의. 10m

경우는 이 진동은 무시할 수 있다 참조(IEC61643-21 ).

맺는말6.

태양광 발전 시스템은 직격 또는 근접뢰에 대한 손상의-.

위험에 노출되어 있고 뇌의 영향에 의해 태양광 발전

시스템에는 과전압 및 과전류가 발생한다.

모듈상부에 수평도체 방식을 선택 참고로 피뢰소자로서 캡-. .

구조의 것도 있지만 뇌서지에 따라 동작한 후는 동작전압이

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통상보다 적게 되기 때문에 태양전지 어레이의 전류가 캡에

계속 흘러서 탭 파손에 이를 가능성이 사용하지 않는 것이

좋다.

노멀 모드(normal mode)

전자 결합에 의해서 발생하고 기기의 입력단자에 인가되어-.

기기에 장해를 주는 것이다.

코먼 모드(common mode)

과전압이 발생한 충전선에 동일극성 및 동일파형으로-.

진행하는 경우 정전용량결합에 의해 발생하며 대지절연을,

파괴하는 경우가 많다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 188

파워컨디셔너 는(PCS)

태양전지의 직류출력을 교류로 변환하여 전력을 공급하는-.

인버터부와 계통측에 이상 등이 발생할 때 장치를 안전하게

정지시키는 계통 연계보호부로 구성된다.

서지방호 디바이스(surge protective devices)

뇌로 인한 과도 전압을 제한하고 서지 전류을 분류할-.

목적으로 사용되는 디바이스이며 여러 종류가 있다, .

태양전지 모듈 이란(module)

수 십매의 태양전지 셀을 일정한 틀에 고정하여 구성하는-.

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것으로 태양전지 셀을 묶어서 소정의 전압 출력을 얻도록,

하고 있다.

태양전지 어레이 란(Array)

태양전지 모듈 을 조합하여 지붕이나 지상에 설치한-. (module)

태양전지 전체를 말한다.

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의 발생Surge

의 개요Surge

또는 회로를 따라서 전달-. line

급속히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전기적 전류-. ,

전압 또는 전력의 과도파형

반도체의 집적도가 커질수록 반도체 내부의 회로 선폭이-.

좁아지고 저전압으로 동작시키기 위해 전도성이 우수한,

소재를 사용하므로 인하여 단락 현상의( . Short circuit)短絡최고치가 낮아져 반도체를 많이 내장한 은 내압에, system

약해지고 그에 비례하여 에 취약해지고 있다, Surge .

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란Surge

뇌-. ( . Lightning) Surge雷를 통하여 역류해 전자기기를 파괴ground

용접 등의 와 단락에 의한 개폐-. switch. relay. Arc Surge,

엘리베이터 등의 구동 등 우리 주변에서Motor, Surge

끊임없이 가 발생Surge

작은 의 반복은-. Surge

소자를 열화시켜 만성적으로 파괴

강한-. Surge

일거에 희생불능 상태로 파괴시켜 버린다.

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의 피해 현황Surge

국내의 경우 아직 로 인한 피해에 관하여 정확한-. Surge

연구가 없지만 미국의 경우 고압과 과전류로 인하여 전자화한,

자동화 의 장애가 발생하여 시간과 경비의 피해 규모가system

산업계에서만 매년 억 달러에 이르는 것으로 추정하고260

있다.

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발생 원인에 의한 분류Surge

자연현상에 의한1. Surge

개폐 및 기동에 의한2. Surge:

정전기 의한3. Surge :

핵에 의한4. Surge :

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자연현상에 의한 Surge

직격뢰1. (Direct Strike) :

낙뢰가 구조물이나 장비 또는 전력선에 직접 뇌격-. ,

이상의 고압에 수 의 과전류-. 20KV KA~300KA

접지를 통하여 절반 정도는 대지로 흡수-.

나머지는 전력선를 통하여 인입선으로 들어 온다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 195

간접뢰2. :

송전선로 또는 통신선로에 뇌격하여 선로를 통하여 가-. Surge

전도

발생 빈도가 가장 많으며-. ,

이상의 매우 큰 에너지를 갖고 있어 피해가 가장-. 6,000V

많고 크다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 196

유도뢰3. (Indirect Lightning) :

낙뢰 지점에 근접한 대지에 매설된 전원선 통신선 접지-. , , ,

수도 파이프 등 도체를 통하여 유도

고압의 전류로 인하여 접지 전위의 급상승으로 가-. Surge

발생한다.

방전4. (Bound Change) :

지상과 구름 구름내 구름과 구름 사이의 방전으로 유도된-. , ,

전하가 전력선 금속체 또는 지표로 흘러 장비를 손상 시킨다, .

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개폐 및 기동에 의한 Surge:

내부적으로 발생하는 로-. Inductive Switching Surge

가 여기에 속한다75~90% .

개폐 Surge :

의 시 발생-. Inductive load On/Off

계통전력 공급선의 개폐나 사고 등으로 인한 전위차-.

용접기 점화기-. Inductive motor, Compressors, Pump, ,

등의 시 발생하는 로 인하여switch On/Off Spike

의 가 발생한다250~1,000V Surge .

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정전기 의한 Surge :

-. ESD(Electro Static Discharge)

핵에 의한 Surge :

-. NEMP(Nuclear Electro-Magnetic Pulse)

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전이 과정에 의한 분류

전도성 Surge :

송전선로 금속배관 전원 및 신호 접지 회로 등과 같은-. , , , ,

도체를 통하여 유입되는 를 말한다Surge .

유도성 Surge :

갑작스런 전류의 변화로 인하여 인접회로에 유도되는-. Surge

낙뢰시 전원 과 인접한 사이에-. cable signal cable

발생하는 것이다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 200

전파성 Surge :

공중파의 형태로 회로에 유입-.

다-. RFI(Radio Frequence Interferance) .

복합성 Surge :

상기 가지가 복합적으로 전이되는 것-. 3

대부분의 가 이러한 형태를 취하고 있다-. Surge .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 201

형태에 의한 분류Surge

전류성 Surge :

다량의 전류가 일시에 유입됨-.

열이 발생하고 이로 인하여 회로에 많은-. , IC impedance

영향을 미친다.

전압형 Surge :

반도체소자의 절연내압보다 큰 전압이 침투-. Surge

절연파괴에 의해 기능을 상실-. ,

전압형 는 회로에 많은 영향을-. Surge high impedance

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 202

미친다.

전원선에 의한 분류

Normal Mode :

가 과 사이 또는 과-. Surge Line Line , Line(Hot) Neutral

사이에 발생

이나 전자기기의 전자회로에 사용되는-. Control system ,

반도체 소자를 파손시킨다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 203

Common Mode :

과 사이 또는 과 사이에-. Line Ground , Neutral Ground

발생

의 을 파손시킬 수도 있다-. Processor Memory Logic .

는 문제-. Common Mode Surge Software

를 발생 시켜 각종 의 출력에 이상을Memory Loss , Data

초래할 수 있다.

는 부적절한 접지에 의해서도-. Common Mode Surge

발생한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 204

의 특성과 크기Surge

의 특성Surge

순시과전압 와 써지 는-. (Transient) (Surge)

국제기구 등 에서는 구분하지 않으며(IEEE,UL,NEC ) ,

같은 의미로 사용하고 있다.

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Transient

지속시간이 보다 짧다1. 8.4usec .

정현파 와 지수함수적인 파형이다2. (sine wave) .

전압 와 관계가 있다3. high impedance source( ) .

과도전압 은 표준작업환경하에서 수 에서4. level nV

까지의 범위다18,000V .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 206

Surge

지속시간이 보다 길다1. 8.4usec .

구형파와 지수함수적인 파형이 있다2. .

일반적으로 전류 와 관계가 있다3. low impedance source( ) .

크기의 가 표준동작준위의 배 보다 작다4. Surge 90% 2 .

크기의 가 표준동작준위의 배 보다 작다5. Surge 99% 3 .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 207

유도뢰로 인해 발생하는 Impulse

낙뢰에 있어서 중요한 것은 뇌전류-.

파형은 을 의 으로-. 8x20 Surge Protector Test Waveform

각 국제 규격 등 에서도 표준(IEC, IEEE, UL, NAME )

시험파형으로 사용하고 있다.

유도뢰로 유입될 수 있는 의 크기-. Surge

적게는 수십 에서 수천Voltage Voltage

상승시간이나 지속시간이 매우 빠르고 높은 에너지를 함유,

전력선 신호선에 침투했을 경우에는 그 피해가 막대하다, .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 208

전압파형1) (Open-Circuit Voltage)

가 상승하기 시작부터 최고치의 에서 까지-. impulse 10% 90%

올라가는데

하강할 때 까지1.2 (IEC 60-1), 50%(IEC 469-1)

도달되는 시간 가 소요된다50 .

-. 전압파형은 전류파형에 비해 상승시간은 짧은 편이나

지속되는 시간은 전류에 비해 두배이상 지속된다.

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전류파형2) (Short-Circuit Current)

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전자부품에 미치는 영향

전압은 부품을 태울 정도의 큰 열에너지를 발산하는데-. Surge

반해 반도체의 집적도가 높아지면서 반도체의 수용, energy

능력이 급속히 떨어지게 되었다.

반도체 소자를 내장한 장비들은 과도전합에 매우 약해 수십-.

짧은 과전압 유입시에도 소자를 파괴 시키거나 열화시켜 수명

단축 기능 저하 등을 초래한다, .

접합점 파괴를 야기하여 소자의 과잉 누설전류를 흐르게-.

하므로 회로를 형성low impedance

절연체인 경우 일시적인 과전압은 절연체에 따라 순간적인-.

절연파괴로 장비의 고장을 초래하는 절연 항복을 가져온다.

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번개 의 발생과 벼락( ) ( )雷落雷뇌운의 발생

번개가 전기현상에 의한 것이라는 것은 여년전 벤자민-. 240

프랭크린

년 에 의하여 번개가 사진으로 찍히기-. 1928 Boys Camera

시작하고 부터다.

번개를 발생 시키는 뇌운은-.

주로 적란운 이며 상층과 하층의 대기가 불안정할 때( ) ,積亂雲발생하게 된다.

뇌운의 발생은 여러가지 설이 있지만 크게 종류로 분류-. 3

해보면

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 212

의 선택 접촉설C.TR Wilson ,

의 빙정 대전설Schal fer ,

의 수적분열설이 있다G.C Simpson .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 213

의 선택 접촉설C.T.R Wilson

물방울이 무거워 낙하하면서 분극 현상이 일어난다-. .

이온을 만나면 밀어내고 이온만 당겨-. + -『』『』

흡입하므로 물방울은 아래에서 이온을 가지고 있다- .『』

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 214

의 수적 분열설G.C. Simpson

물방울이 낙하하면서 공기와 마찰하고 물방울은 수적-. ( ) → 『

이온 이온으로 대전된다+ - .』 → 『』

공기는 가벼우므로 위로 물방울은 아래로 모이게 된다-. , .

의 빙정 대전설Schal fer

빙정의 밖 온도가 내부온도 보다 낮아지면 빙정이 팽창되어-.

파괴가 일어난다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 215

뇌의 종류

열뢰 :

한여름의 벼락 상승기류 마찰 전하분리 마른벼락-. ( )→ →

계뢰 :

한냉전선뢰 찬공기가 밑으로 더운 공기는 위로-. : ,

온냉전선뢰 더운 공기는 밑으로-. :

와뢰 태풍 저기압-. :

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뇌방전의 매커니즘

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 217

뇌는 한줄기 빛으로 보이지만 미크론적으로 보면 뇌가 실린-.

구름에서 공기절연이 파괴되어 선행방전( : Step先行放電이 구름을 출발하여 진전과 휴지를 반복하게 된다Leader) .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 218

대지나 지상의 물체에 접근할 때 대지나 물체에서 상향의-.

스트리머가 생기고 이 양자가 결합할 때 뇌운에서 대지 또는

물체에 이르는 방전로가 형성된다.

방전로에 대지측에서 많은 전하가 유입되어 주방전로가-.

생기고 뇌운 안의 전하가 중화되지만 눈으로 볼 수 있는

휘도는 주방전 때 생긴다(Return Stroke) .

최초 낙뢰후 이상에서 후에 재낙뢰가-. 75% 30~200ms

발생하고 있다.

연속 낙뢰는 평균 회이며 회까지 연속 낙뢰가 발생한3 , 20

기록도 있다.

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환경조건에 따른 낙뢰의 빈도 및 강도 지형( )

해변1) :

바다를 거쳐온 바람과 구름은 육지를 만나면 상승기류를-.

형성하게 되며 이때 구름도 이 상승 기류에 따라 상승을,

하지만 수분을 많이 포함하고 있는 관계로 기류보다 상승

속도가 느려 땅과의 간격이 좁아지므로 인해 낙뢰가 많이

발생한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 220

강변2) :

비가 오면 습기의 증발로 인하여 일반적으로 기온이 떨어지게-.

된다 그러나 강의 경우 상류에서 흘러내려오는 강물의. ,

영향으로 주변 기온 보다 수온이 높다 상대적으로 높은.

수온은 주변보다 더 많은 습기를 띄게 되며 이 습기가 낙뢰의,

통로 역할을 한다.

댐 및 저수지3) :

많은 물을 저장하는 관계로 기온의 변화보다 훨씬 느린-.

수온의 변화는 주변에 다량의 습기를 배출하게 되고 이,

습기가 바람의 영향으로 주변으로 밀려 올라가면 낮게 깔린

뇌운과 상호 영향을 미쳐 낙뢰의 통로 구실을 한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 221

평야4) :

평야 지역의 경우는 돌출된 작은 둔덕이라든지 구축물 등도-.

낙뢰의 가능성이 크며 특히 평야가 끝나는 산 밑의 경우가,

특히 낙뢰의 가능성이 큰 곳이다 해변과 같은 이유로 낙뢰의.

빈도와 강도가 크다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 222

산5) :

산의 경우는 일반적으로 생각하고 있는 것과 약간의 차이가-.

있다 일반적으로 산꼭대기가 낙뢰의 빈도와 강도가 강할.

것이라는 것은 맞다 그러나 산골짜기가 산등성이보다 낮기.

때문에 안전할 것이라고 흔히 생각하지만 이것은 맞지 않다.

등산을 좋아 하시는 분들은 높은 산에 올라갔을 때 구름이

골짜기를 타고 낮게 깔려 올라오는 것을 보았을 것이다.

골짜기의 밑에서 올라오는 바람은 골짜기가 좁아지고 위로

올라갈수록 상층부 기류의 압력이 강해져 구름의 밀도가

높아진 상태로 밑으로 깔리게 된다 그로 인하여 골짜기의.

돌출부는 산중턱보다도 훨씬 높은 강도의 낙뢰를 맞을

가능성이 크다.

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환경조건에 따른 낙뢰의 빈도 및 강도 지질적인(

영향)

동일한 조건이라면 지하에 광맥이 있는 경우 낙뢰가 많다-. .

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접지와 의 관계Surge

인명이나 기기의 보호를 위해서 접지는 설치가 필수적-.

의 측면에서 보면 접지가 있으므로 인하여 훨씬 많은-. Surge

가 유입되며 접지의 성능이 우수할수록 의Surge , Surge

유입은 많아진다.

낙뢰 등으로 지면에 형성된 강한 가 접지선을 타고-. Surge

들어가 전기 전자 기기의 의 전위가 상승한다는 것은. Ground

반대로 전원전압이 하강하는 것을 의미하므로 이로 인하여

부품의 파손을 일으킨다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 225

에 사용되는 보호소자Surge

근래에는-.

서지내량이 크고,

반응속도가 빠르며,

가 적은 우수한 제품들이 빠른 속도로 개발capacitance

되고 있다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 226

1. Varistor

전극 양단에 걸리는 전압과 전류에 따라-.

변화하는 가변저항형 부품이며 비직선적인 저항특성을

나타난다.

산화아연으로 만든 가 전기-. MOV(Metal Oxide Varistor)

전자회로에서 소용량에서부터 대용량에 이르기까지 다양한

전압 전류 범위에서 과전압억제회로에 많이 쓰이고 있다, .

까지는 를 유지하나-. Breakdown Voltage high impedance

를 넘으면 급격히 가 저하되어threshold impedance Surge

전류가 등 주어진 경로로 흐르게 된다ground .

병렬로 접속되어 있는 부하는 로 부터 안전하게-. Surge

보호된다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 227

반응속도가 이하의 고속이며-. 1ns(nano-second) ,

비교적 큰 를 하며 형태로Surge energy handling , module

조합하여 서지내량을 키울 수 있으므로

전원의 큰 서지를 방지하기 위해서는 가장 바람직한 소자다.

가 다른 소자에 비하여 크고 누설전류도 큰-. capacitance ,

단점 때문에 통신용으로 사용하는데는 많은 주의가 필요하다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 228

를 선정할 때 고려사항MOV

정격과 에너지내량이고 전압이 얼마인가를-. , clamping

알아야만 효과적으로 보호할 수 있다.

서지가 내량 이상으로 유입되었을 때-.

소자가 파손되면서 연기가 다량 발생하며 파편이 비산 한다는,

점을 유의하여야 한다.

누설전류 반응속도 비직선지수 등을 고려해야 할 것이다-. , , .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 229

V vs I CHARACTERISTICS OF MOV

2. Gas Tube (Spark Gap Arrester)

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 230

전극을 일정 간격으로 밀착시켜서 양단에 인가되는 전압에-.

따라 방전을 유도하는 형태의 소자로서 전극을 보호하기 위해

밀폐시킨 후 진공상태에 등 불활성 를Neon, Argon GAS

적정 비율로 주입시켜 전극을 보호하여 방전을 원활히 한다.

극으로 가 까지-. 2~3 clamping voltage 90V~1,000V

다양하며 여러 가지 보호소자 중 서지내량이 가장 높아서,

까지의 서지를 제어할 수 있다300,000A .

서지내량이 높은 반면 응답속도가 느리고 수명이 짧아-. ,

요즘에는 특수한 경우에만 사용하고 있다.

평상시에는 누설전류가 거의 없다는 장점 때문에-.

통신계통에서 사용한다 선정할 때는 를. breakdown voltage

고려하여 전압을 최소화할 필요가 있다clamping

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 231

3 TransZorb

과전압억제기 는 과전압-. TransZorb Suppresor(TVS. ) (transient

에 적용voltage)

형 반도체소자로서 제어능력이 좋고-. P Surge

응답시간이 빠르고 (1×10-12 직렬 저항이 낮은sec) PN

전압 억압소자이다Silicon .

유도성 및 스위칭 현상이 나타나는 항공기의 항공전자장치와-.

제어장치 이동하는 통신장비 전원장치, , computer ,

수치제어기 등에 매우 유용하다.

빠른 응답시간과 낮은 들 때문에-. clamping factor

소자는 소자 와 다른TransZorb IC, MOS Hybrids

전압반응소자들을 보호할수 있다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 232

현재 개발된 소자 중 가 반응시간이 가장 빠르다-. TransZorb

정격을 높이기 위하여 직렬 또는 병렬로-. peak power

사용한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 233

로 부터 보호대책Surge

단계별 검토 사항

공장 건물 제조공장 통신 시설 등 전반적으로 전원에-. , , ,

요구되는 를 검토함으로서 낙뢰 및power quality

로부터 효과적이고 경제적인 해결책을 찾을 수 있다Surge , .

미국에서 행한 서지 관련 연구 결과에 의하면 전자장비의-.

원인불명 고장 중 는 서지의 대책만 제대로88.3%

이루어진다면 막을 수 있다는 것이다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 234

보호 설비 및 기기 선정 배전설비 및 접지현황,

-. DCS, PLC, SCADA, Industrial Process Controller,

Computer Network System, IBS, Cellular Station,

등 보호해야할 주요 설비 및 기기의Broadcasting, UPS

목록을 작성한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 235

의 크기와 발생원Surge ( )發生源크기1) :

낙뢰의 가능성 내부적으로 발생하는 의 크기 등을, Surge

검토한다.

발생원2) :

발생의 는 내부에서 발생하므로Surge 75~95% Motor,

등 가Compressors, Inverter, Pump, Welder Surge

발생하는 설비 유무를 검토한다.

작성Diagram

전원의 사양 인가되는 정격 전압 및 결선방식-. ( (WYE/DELTA),

위치 등에 관한 을 작성한다Power & Signal Line Diagram .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 236

서지방지기 설치의 우선순위

개폐나 기동서지의 영향을 많이 받는 예민한 기기1) .

등Controller, PLC

외부의 서지에 예민한 기기 의료장비 계측기기 컴퓨터 등2) . , ,

강한 개폐나 기동서지를 많이 발생하는 기기 승강기3) . ,

대형모터 등

4) Branch panel

5) Main panel

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 237

전원

차보호-. 1 :

주 변압기의 차측 에 를2 Main panel Main Surge Protector

설치하여 외부로부터 침투하는 를 단계 억제한다Surge 1 .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 238

차보호-. 2 :

각 건물의 분전반 또는 입력단에UPS, AVR Surge

를 설치하여 를 통과한Protector Main Surge Protector

잔여 및 내부 발생 를 억제한다Surge Surge .

차보호-. 3 :

정밀 제어 장비의 전원 입력단에 및 를 제거할Surge Noise

수 있는 를 직렬로Power Conditioner Surge Protector

설치하여야 한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 239

Surge Protector ( TVSS(Transient Voltage

Surge Supperessors))

의 기본원리Surge Protector

서지를 빛이나 열로 변환 시켜 완전히 소멸 시키는 방법이다-. .

극히 짧은 순간에 높고 강한 서지를 열이나 빛으로 변환하는-.

것도 어렵거니와 그로 인한 주변의 피해 또한 서지를 그냥

두었을 때에 비하여 적다고 할 수 없을 것이다.

서지가 전원선으로 들어올 때는 서지를 접지선으로 흘려주고-. ,

서지가 접지로 유입될 때는 반대로 전원선의 전압을

보상해줘서 억제 전압이하로 유지시키는 방법으로

서지방지기는 이 방식을 사용 하고 있다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 240

전원선의 으로 서지가 유입되어 서지방지기의-. Hot Line

동작개시 전압 이상이 되면 서지방지기는 유입된 서지를

중성선과 접지선으로 분기시킴으로서 전원선의 전압을

서지억제 전압 이하로 안정시켜 출력 한다.

인근에 낙뢰가 있으면 대지전압이 상승하고 상승된-. ,

대지전압 서지 은 접지선으로 유입된다( ) .

유입된 서지로 인하여 전원선과 접지선 간의 전압이-.

서지방지기의 동작개시 전압 이상이 되면 서지방지기는

접지선으로 유입된 서지를 과 으로 분기hot line neutral line

시켜 전원선의 전압을 서지억제전압 이하로 안정시켜 출력

시킨다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 241

단상 전원선의 접지선으로 의 서지가 유입된220V 5000V

경우

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 242

의 종류Surge Protector

방전형 Surge Protector

동작원리 :

방전개시전압 이하에서는 개방 상태-.

방전개시전압을 초과하는 가 유입되면 순간적으로Surge

도통상태

전류가 로 흘러 전압이 강하되며 가Surge Protector , Surge

제거되면 다시 원래의 개방상태로 돌아간다.

소자의 구성 :

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 243

방전소자인 등이 사용된다-. Gas Tube, Air Gap .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 244

특성 :

방전개시전압이 사용전압에 비해 훨씬 높고 방전 개시 때-. ,

개시 전압의 까지 현상이 일어나며 동작20~30% drop ,

속도가 느리다

근래에는 거의 이 방식을 사용 하지 않으며 정밀장비-. ,

보호용에는 이 방식의 제품을 사용 하지 않는 것이 좋다.

억제형 Surge Protector

동작 원리 :

전압이 동작 전압 사용전압 보다-. (Operation Voltage.

정도 높은 전압 이하일 때는 매우 높은15~25% )

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 245

를 갖고 있다가 동작 전압을 초과하는 에impedance , Surge

대해서는 매우 낮은 를 갖는다impedance .

선로 와 의-. impedance Surge Protector impedance

상관관계에 의해 가 억제된다Surge .

억제형은 방전형과 달리 전압을 특정 까지만 제한하는-. level

것으로 제한전압을 또는Clamping Voltage Suppressor

라고 부르며 선로 와Voltage impedance Surge Protector

의 상관 관계에 의해 가impedance Clamping Voltage

결정된다.

소자의 구성 :

전압억제형 에는 비선형 전압 전류 특성을-. Surge Protector

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 246

갖고 있는 반도체 등의 소자들이 사용된다MOV, , Diode .

특성 :

전압 억제형 는 반응 속도가 빠르고-. Surge Protector , Surge

흡수 능력도 우수해 정밀장비 보호용으로 적합하며,

일반적으로 가장 많이 사용되고 있다.

이상의 에는 거의 이 방식을-. 50KA Surge Protector

사용하고 있다.

조합형 Surge Protector

방전형과 억제형을 조합하여 사용하는 방식으로 통신용으로-.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 247

극히 일부 제품에 사용 하고 있다.

설치 방법에 분류

직렬형(Serial Type) Surge Protector

주로 소용량에 안정된 전원을 요하는 이나 기기에-. System

사용하며 기능을 갖고 있는 제품을, Noise Filtering

사용함으로서 비선형 부하에서 발생하는 비정현파Harmonic( )

전류가 이나 기기로 흐르는 것을 방지한다System .

중 대용량 전원에 직렬형을 사용할 경우 전원의 연속성에-.

문제를 발생시킬수 있으며 설치 및 유지보수가 어렵다, .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 248

병렬형(Parallel Type) Surge Protector

수전반 배전반 등의 중 대용량 전원에 사용한다 중 대용량-. , . .

전원의 경우전원의 연속성을 기할 수 있고 설치 및,

유지보수가 쉬워 대부분 병렬형을 사용하며 가장 바람직한,

방식이다.

선정의 검토사항Surge Protector

용도

전원용-. :

인지 인지 확인 인 경우 단상 상 확인AC DC AC , 3→ →

인가전압 부하전류 인 경우 인가전압 부하DC→ → → →

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 249

전류

통신용- :

통신기기의 종류 사용 전압 연결단자를 확인→ →

서지 내량 (Surge Current Capacity)

설치 장소의 환경과 전류량에 따라 의 용량을-. Protector

결정한다.

자연 발생적인 낙뢰의 위험성 기동 및 개폐 의 크기와-. , Surge

빈도 등을 고려하고 그 다음으로 사용 전류의 양을 고려해야,

한다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 250

환경적 요인에 의한 용량 당(Mode )

위험도 환 경 용 량

특고 낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등에 철 구조물이 있는 곳, , 260KA 이상

고 낙뢰의 위험이 큰 산악 해변 평야 등, , 160KA 이상

중 낙뢰의 위험이 크지 않은 곳 80KA 이상

저 낙뢰의 위험이 극히 적은 곳 80KA 미만

사용 전력에 의한 용량 용량은 당 용량( Mode )

낙뢰서지를 막기 위해서는 수전반에 최소 이상을-. 80KA

적용하는 것이 바람직하다.

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 251

수전반의 전류가 가 넘을 경우는 배전반으로 분산-. 100KVA

설치하는 것이 비용대 효율면에서 유리하다.

억제전압(Clamping Boltage or let Through

Voltage,

Suppressed Voltage Rating)

는 낮을수록 좋다-. Clamping Voltage .

를 낮출 경우 보호소자에 과다한 부하를-. Clamping Voltage

가하여 열화가 급격히 이루어져 수명을 단축시키므로 주의를

요한다.

를 낮추기 위해서는-. Clamping Voltage High Clamping

와 를 조합하여 단계적으로Voltage Low Clamping Voltage

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 252

낮추는 것이 바람직하다.

전원용 서지방지기

낙뢰의 위험성이 높은 지역은 전원 계통의 서지방지기를-.

주전원 판넬 장비로 구분해 단으로 설치하여 단계적으로, , 3

보호 협조를 이루어야 한다.

서지방지기의 용량은 지형적인 조건 부하전류 등을 고려하여-. ,

너무 작지 않도록 적정한 용량을 결정하여야 한다.

주전원용 서지방지기

외부로 부터 침투하는 전원선로의 로부터 기기를-. Surge

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 253

보호할 목적으로 설치하며 사용전압 유입되는 서지의 크기,

등을 고려하여 병렬형 서지방지기를 수전반에 설치해야 한다.

<*> ANSI/IEEE Cat. C1. C3

분전반 전원장치 보호용 서지방지기

분전반 또는 등과 같은 전원공급장치에 병렬형-. UPS, AVR

서지방지기를 설치해야 한다. <*> ANSI / IEEE Cat. C1. C2

기기보호용 서지방지기

등의 정밀 제어 장비나-. SCADA. DCS. RCS. RTU. PLC ,

유량계 수위계 온도계와 같은 계기는 에 매우 예민하여. Surge

쉽게 손상 되므로 이들 기기를 로 부터 보호하기Surge

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위해서는 기기의 전원 입력단에 설치하며 신호보호용,

서지방지기와 조합하여 을 보호해야 한다system .

전원용 및 신호용 서지방지기의 접지는 동일 접지를 사용하여-.

전원과 신호 접지 사이에 접지 전위차가 발생하지 않도록

설치해야 한다.

정밀제어장비 보호용 서지방지기는 뿐만 아니라-. Surge

도 동시에 제거할 수 있는 직렬형의 서지방지기를Noise

사용해야 한다.

Harmonic :

기본파의 정수 배 주로 홀수-. Harmonic Distortion(60Hz ,

정수 배로 정현파 전류 또는 전압의 여러 크기의 합 이)

발생하여 전력 공급선과 에 문제를 일으키는 경우가system

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많다.

발생시키는 또는 로는-. Electrical Device Equipment

으로 전력 변환을 하는 비선형Power Switching

부하 정류기(Non-Linear Load : Rectifier( ), Inverters,

Variable, Frequency Drivers, UPS, SMPS, DC Power

등 이며 이는 일반 선형부하와는 달리 부하Supply, Ballast ) ,

전류가 전압에 의하여 비례하지 않으므로 전원측으로

비정현파 전류 가 흐르고 회로 에(Harmonics) , Impedance

의하여 비정현파 전압 강하가 발생하여 그 결과 전원 전압의

파형을 찌그러지게 한다.

비선형부하는 시 를 발생-. Switching Surge/Transients

시키므로 의 기능을 갖고 있는Power Conditioner

회로를 내장한Sine-wave Tracking Filter Surge

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를 사용하여야 한다protector .

Power Conditioner :

-. Impulse Transient, Oscillatory Transient,m Harmonic

등으로 가 이상 파형으로 되었을 때 원래의Sine-wave

에 가깝게 해주는 장치Sine-wave Filtering

접속 형태별 설치

직렬

전원용의 경우는 허용 전류를 확인 하여야 한다 용량 이상의- .

전류를 사용할 수 있는 과전류로 인한 문제가 발생한다.

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직렬접속의 경우 보호 대상 장비에 최대한 가까이 설치하고- ,

접지선의 길이를 최소화한다 전원 이내 통신. ( : 60cm , : 30

이내cm )

접속이 완전하게 이루어졌는지 필히 확인한다- .

병렬

선의 길이는 짧으면 짧을수록 좋다-. .

길이가 길어지면 그만큼 반응속도가 느려진다.

이내(40~60cm ).

이유는 전원선으로 유입된 서지를 서지방지기 까지 유도하여-.

처리한 다음 되돌리기 까지 걸리는 시간만큼 전원선으로

직진하는 서지는 잡을 수 없기 때문이다.

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예 선의 길이가 인 경우< 1> 2m

예 선의 길이가 인 경우< 2> 20cm

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통신용 서지방지기

신호용 및 통신용의 경우 동일 건물이 아닌 경우 즉 옥외로-. ,

선로가 나갔다가 들어오는 곳에는 모두 서지방지기를 달아

주어야 한다.

지중선이든 공중선이든 옥외에 노출될 경우 유도서지가-.

유입될 수 있기 때문에 옥외 통신의 경우 선로 양단에

서지방지기를 부착해야 한다.

신호용 및 통신용 서지방지기의 경우 송수신기기가-.

예민하므로 송수신전압을 꼭 확인하여 그에 적합한 제품을

선택하여야 한다.

통신용 서지방지기1) :

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교환대에는 차 보호용 서지방지기 등의-. 1 , Modem.FAX

기기를 보호 하기 위해서는 차보호용 서지방지기를2

사용하여야 한다.

전원용 서지방지기와 조합하여 사용하여야 하며-. ,

두 종류의 서지방지기는 공통 접지를 사용하는 것이 좋다.

신호용 서지 방지기2) :

신호 선로의 양단에 설치되어야 하며 일반적으로 전원용과-. ,

조합하여 보호해야 한다.

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신호용 서지방지기Analogue :

신호는 등이 있다-. Analogue 24Vdc, 1~10Vdc 4~20mA .

신호용 서지방지기Digital :

디지탈 신호는 접점방식 형 신호 등이 있으며-. . pulse ,

대부분의 고속 통신을 하게 되므로 서지방지기에 의해 신호의

감쇄가 되지 않는 고속통신용 서지방지기를 설치하여야 한다.

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와 혼동하기 쉬운Surge Protector System

피뢰침 :

뇌운의 음전하를 우수한 도체를 통하여 지하로 유도하므로-.

인하여 뇌운 방전과 대지방전으로 인한 낙뢰를 방지하는

것으로 낙뢰로 인한 건축물의 파손과 인명 피해를 방지하기

위한 것이며 전자기기에 미치는 의 피해는 전혀 막을, Surge

수 없을 뿐만 아니라 오히려 피해를 가중 시키는 측면이 있다.

따라서 낙뢰로 인한 피해는 피뢰침으로 건축물과 인명의

피해를 예방하고 로 전자기기를 보호하는Surge Protector

상호 보완적으로 적용하여야 한다.

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접지Ground( ) :

구조물이나 인체를 전기적 충격으로 부터 보호해 주는 역할을-.

하며 전기의 기준 전압을 제공하지만 전자적인 의, System

보호에는 취약하다.

낙뢰의 경우 지면의 전압이 순간적으로 수 만 까지-. V

상승하므로 인하여 를 기준으로 잡는 전원의 전압은Ground

상대적으로 수 만 의 마이너스 전압이 걸리게 되어V

을 파손시킨다system .

Noise Filter :

의 를 속도에서 다르지-. Surge High Speed, high Energy

못하고 용량에서도 감당하지 못한다.

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UPS :

전원이 나가는 경우 충전되어 있던 전기로 일정 시간 동안-.

전원을 공급하여 주는 역할을 하는 기기로서 서지의 방지와는

전혀 무관하다 오히려 전원선에서 배터리로의 스위칭시나.

베터리에서 전원선으로의 스위칭서지가 발생한다.

AVR :

상용주파수 전원에서는 전원의 안정을 기하나-. (50/60Hz) ,

의 반응 속도가 초이므로 급인 가AVR 0,05-0.12 Surge

발생했을 때 의 속도를 따라 가지 못해 서지유입시Surge

가 기기에 피해를 입힌 다음에 이 작동 하므로Surge AVR

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오히려 정상 전압을 하강 시켜 전압의 변동 폭을 확대하는

전원교란을 초래하는 경우도 있다.

전압의 변환시 발생하는 스위칭에서도 많은 가-. Surge

발생한다.

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복권트랜스 :

차측으로 유입된 의 상당 부분은 차측으로-. 1 Surge 2

전이되므로 고집적반도체를 사용한 에는 사용할 수system

없다.

자체접지를 통하여 유입되는 서지를 차단하는 좋은 효과를-.

발휘하며 누설전류가 시스템으로 유입되는 것을 차단하는,

좋은 효과가 있다.

서지방지와 함께 사용한다면 상호 보완적으로 더욱 좋은-.

성능을 발휘할 수 있다.

배선 및 누전차단기 :

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누설전류가 흐를 경우에 작동하도록 설계되어진 것이기-.

때문에 서지를 방지 하는 것과는 용도 자체가 다르다.

과전류나 과전압의 유입시에도 반응속도가 느려 서지를 방지-.

하지 못하며 용량이 클수록 반응속도가 느려져 의 경우, 50A

로 낙뢰의 기본 파형 에 비하여 반응속도가30~40ms 8/20

배 이상의 반응 시간이 걸리므로 에 대하여는2,000 Surge

반응을 하지 못한다.

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접지의 목적

종래의 접지는 전기적 충격으로 부터 감전이나 화재 뇌보호-. ,

등의 인체 보호나 물건에 대한 손상을 주로 생각해 왔다.

따라서 접지설계는 접지극을 대지와 낮은 저항으로 얼마나 잘

연결하였는가가 중요한 요소라고 생각했다.

최근 고도정보화를 비롯한 설비의 다양화에 따라 접지의-.

목적과 종류도 다양해져 단순히 대지와 낮은 저항으로

연결하는 것만으로 그 목적을 충분히 달성할 수 없게 되었다.

접지에 따른 노이즈와 서지는 상당한 문제여서 기기의-.

정상적인 동작이 가능하도록 하는 기능성 접지가

중요시되면서 회로마다 독립적으로 접지하는 등 다양한

대책이 필요해졌으며 접지극의 결합상태도 중요한 요소로

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대두 되고 있다.

목적을 달성하기 위해서는 올바른 접지의 구성이 매우-.

중요하며 또한 로 부터 기기를 보호하기 위해서도 매우Surge

중요한 역할을 하게 된다.

접지 위치별 접지

전원접지1) (Main Ground)

전원의 인입단에 접지를 하여 전원의 기준 전위를 제공-.

모든 전원은 전원접지를 제로 전위로 하여 상대적-. (zero)

전압이 걸리게 된다 전원접지는 모든 접지의 기준점이 되어.

분기하게 되며 변압기의 중심점과 접속하여 접지와 동일

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전위를 형성하도록 해 주어야 한다.

접지2) LOCAL

분전반의 접지단자에 접지로 부터 분기된 접지선을-. MAIN

접속 시켜 분전반 전원을 사용하는 모든 기기를 분전반,

접지와 접속시킨다.

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통신 신호접지3) /

통신과 신호접지는 과거 공통접지를 사용하였으나 그 후-. ,

별도의 개별 접지를 권장하였다 그러나 최근은 다시 공통.

접지가 더 합리적이라는 것이 밝혀지며 공통접지쪽으로

바뀌고 있다.

접지4) UPS

전원접지

입력전원이 공급되는 분전반의 접지와 연결되는 외함에-. UPS

접속되는 보안용 접지다.

신호접지

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제어신호에 대한 기준점을 제공하기 위한 접지로서-. UPS

별도의 접지를 하거나 외함접지를 신호접지로 사용할 수 있다.

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출력접지

출력 전원에 대한 접지로 전원 접지와 접속되어야 하며-. UPS ,

입 출력분리형 인 경우에는 출력 중심점을 접지에. UPS UPS

접속 시켜야 한다 비분리형 인 경우에는 중심점을. UPS

접지해서는 안된다.

장비접지5)

피뢰기의 접지단자를 통해 하나의 접지에 병렬로 접속 되어야-.

한다.

보안접지6) (Frame Ground)

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분전반 또는 전기가 흐르지 않는 모든 금속제 외함에-.

접지하는 것으로 전기적인 이상이 발생시 누설전류를

접지선을 통하여 신속히 대지로 방류하도록 하여 인체가

금속체와 접속 되더라도 전기적 충격을 받지 않도록 하는

역할과 공중파 또는 유도장애를 차단하여 기기를 보호한다.

보안 접지는 전원접지점으로 부터 분기하여 접속되는

전원접지의 일종이다.

접속 방법에 의한 분류

건축물이나 구조물의 경우 망상 접지를 하고-. (Mesh) ,

철구조물에 접속을 시키면 전극의 확대로 저접지저항을 얻을

수 있다.

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망성접지 방식은 단일 접지로 접지 저항을 낮추는 것보다-.

효율적인 면이 많다 그것은 단일 접지의 경우 접지봉에.

근접한 곳에 벼락이 있어 지면의 전위가 상승 하면 상승된

전위가 그대로 역류가 되어 기기로 유입되지만 원거리 망상

접지를 하였을 때는 벼락의 영향을 받는 빈도는 증가할 수

있지만 서지의 강도는 현격히 줄일 수 있으므로 차적으로2

서지방지기를 사용하여 막기가 쉽다.

잘못된 접지의 경우 전자기기에 막대한 피해를 주게 되며-. ,

추후 그에 대한 대책을 세울 수 없는 경우도 발생된다.

공용접지1)

접지전류에 의한 전위 상승이 접지를 공용하고 있는 모든-.

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설비에 파급될 위험이 있다 일반적으로 낮은 접지저항과.

경제성 측면에서 공용접지를 많이 사용하고 있다.

직렬 접지:

접지점으로 부터 각각의 기기로 접지선을 직렬로 접속하는-.

것으로 시공이 간편하고 경제적이지만 각 장비 사이에

접지전위차가 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,

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복잡하고 비용이 많이 든다.

직 병렬접지

분전반 단위로 병렬접지를 하고 전체를 직렬접지하는 것으로-.

경비대성능비에서 권장할 만한 방법이다.

단독접지2)

접지에 따른 노이즈와 서지는 상당한 문제여서 기기의-.

정상적인 동작이 가능 하도록 하는 기능성 접지가 중요시

되면서 회로마다 독립적으로 단독접지를 한다.

접지극간의 전위상호 간섭문제 때문에 전위상승 파급의-.

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위험이 있는 제 종접지 피뢰기용 접지 전력회사의2 , ,

케이블시스접지 등으로 한다 단독 접지를 할 때는 접지간의.

상호 간섭을 줄일 수 있도록 접지 사이를 최대한 멀리 떼어

놓는 것이 필요하다.

전자기기 메이커는 다른 계통에서 접지선을 통해 전류가-.

흐르는 경우가 있기 때문에 단독 접지를 권한다.

단독접지와 공용접지의 장단점3)

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독립접지 공용접지

장점 다른 설비에서 문제가 발생한 경우에-.

해당 접지 부분만 잘라내면 원인 규명이

가능하다.

접지극간의 전위 상호간섭이 없어진다-. .

접지계통이 단순화된다-. .

접지 저항을 낮출 수 있다-. .

전위의 기준점을 세우기 쉽다-.

단점 지-. 락사고시에 접지극간 전위 상호 간섭이

일어난다.

-. 고층빌딩 등에서 접지선이 안테나효과에

의해 노이즈가 발생하는 경우가 있다.

전위기준점 대책을 고려할 필요가 없다-. .

다수 접지극을 매설하기 때문에 접지-.

계통이 복잡해진다.

계통에서 발생한 사고로 인한-. 1

전위 상승이 다른 계통의 기기에 까지

파급될 위험성이 있다.

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공용화 단독 접지4)

단독 접지의 문제를 최소화하기 위해서는 평시에는-.

단독접지로 사용하고 낙뢰 등으로 단독접지 가운데 하나가

다른 접지와 전위차가 많아지면 이 전위차를 해소 하도록

독립접지 간에 접지전위차해소기를 설치하여 공용접지화

되도록 하는 접지방식이다.

접지와 관련된 제반 사항

저감제(Earth Dain)

전에는 아스론을 많이 사용 하였으나 근래에는 카본과-.

생석회를 주성분으로 사용하므로써 전해질이 들어있지 않아

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장기간 매몰 시에도 지하수로 유실이 되지 않으므로 낮은

접지 저항을 안정적으로 얻을 수 있다.

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토양별 저항율

토양의 종류 저항률( /m)Ω

높 및 못 80 ~ 200

점토질 모래 150 ~ 300

모래 250 ~ 500

사암 및 암반지대 10,000 ~ 100,000

대지저항률은 계절변동이 있다-.

겨울에는 높으며 여름에는 낮다 토양의 온도와 습도의, .

영향이라 본다.

일반적인 접지공법의 동판매설 의-. (900mm×900mm×1.5t

동판 장을 깊이 에 매설 에서 의 접지저항을1 750mm ) 10Ω

얻기 위해서는 의 낮은 대지저항율이 필요하다30~50 /m .Ω

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동판을 복수 매설하여 연접접지를 하더라도 대지저항율

이 한계다500 /m .Ω

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대지저항율 이상의 장소는 낮은 접지저항치를 얻기-. 500 /mΩ

어렵다 산악지대 등 대지저항이 높은 곳에서의 접지공법은.

시공 가능한 면적 시공의 난이성 경제성 접지저항의, , ,

경년변화 등을 고려하여 선정하여야 한다.

접지나 메시접지를 응용한 공법 메시접지 저감제 등 이-. ( + )

적합하다.

보링접지는 낮은 저항을 얻는 면에서는 효과적이지만 높은-.

지대로 보링기계의 운반 시공상의 안전 등 문제점이 많아,

채용시에는 충분한 검토가 필요하다.

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초고층빌딩 전기설비 일반사항

개요

초고층 빌딩이란-.

어떤 법적인 근거로 구분되어지는 것은 아니나 현시대에서 이

정도의 규모를 초고충의 범주로 넣는다는 통념의 개념으로

보면 국내에서는 고층 빌딩이라 정의할 수 있는 건물의 설계(

및 시공이 드물어 일본의 자료를 인용하면 지상) 100m,高층 이상의 고층 빌딩을 초고층 빌딩의 범주에 넣을 수 있다30

고층 빌딩의 범위는 주택지역 이상 기타 지역( 21m , 31m

이상으로 정하고 있다).

초 고충 빌딩의 전기설계시 착수를 위한 기본설계와 실시설계-.

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과정에서 타 빌딩 설계보다도 건축 기계설비와의 충분한,

협의가 이루어져야 하고 특히 기계설비의 분포 및 방식에,

따라 대부분의 동력간선 방법 등이 제시되므로 이 점에

유의하여야 한다.

나 초고층 빌딩의 설비 및 특징.

기상1.

지상 약 지점에서 순간 최대풍속이 최고도에 달한 후-. 70m

위로 갈수록 약화되었다가 지점에서 재차170m, 250m

풍속이 강해진다.

대도시의 경우 질소산화물 아황산산화물 매연 대기오염-. , , ,

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등이 상부 층에 역전층을 이루어 초고층 빌딩의 일부층은

대기오염의 영향을 심각하게 받게 되므로 기기 위치 선정OA

및 청정대책을 강구해야 한다 초고층 빌딩 설계 년. ( 4 5∼

전부터 기상관측 등을 하여 데이터를 수집한다).

냉방2.

고층에서는 복사열의 영향으로 냉방부하가 커지며 풍속의-.

증대로 외기유입량이 많아 냉방부하가 증가하게 되고 따라서

전기부하도 증가하게 된다.

난방3.

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야간 복사로 인한 난방손실이 커지므로 실내온도의 급강하 및-.

결로 현상 등에 대한 방지대 책을 강구해야만 한다.

방재 및 피난4.

소방법 건축법에 의한 소방시설 외에도 화재 지진시 일시에-. , ,

대피 피난하여야 하므로 건물 내에 피난구를 분산하여야,

하며 최대 피난인력을 감안하여 건물설계를 하여야 한다, .

화재시 고가사다리에는 한계가 있으므로 중간층 및 적정 층에-.

일시대피 피난구조 대기장소를 마련하고 비상전화 비상전원, ,

비상식수 등을 고려해야 한다 엘리베이터가 되는. ( Transfer

곳에 피난 대기 장소를 마련하는 것이 바람직하다 층- 60 ,

층 층40 , 20 ).

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방재센터는 가능한 한 화재 재난시 총지휘를 원활히 할 수-.

있도록 층에 배치시키는 것이 좋으며 지진계 지진예측1 ,

경보기 등의 설치가 필수적이다.

불연성의 재료를 사용한다-. .

불이나 매연에 대한 드래프트 효과가 크므로 층간 관통부,

방화구획 관통부의 처리를 완전하게하고 특히 등의, EPS

경우에는 수평구획도 철저하게 하여야 한다.

초고층 빌딩에서 화재에 대한 대책이 중요한 이유

건물의 수용인원이 많다- .

외부로부터의 소화 구조 등의 소화활동이 어렵다- , .

화재현장까지 도달하는데 많은 시간을 요한다- .

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굴뚝효과가 크다- .

피난동선이 길다- .

승강기5.

특수 승강기 비상용 전망용 등 를 제외한 일반용 승강기는-. ( , )

저층용 중층용 고층용 등으로 분할 배치하여 인원수송뿐, ,

아니라 각종 설비 기계 전기 등 들을 원활히 운송할 수( , )

있도록 고려해야 한다 적재하중 규격 구동방식 등 고려( , , )

특히 일본에서는 화물용 승강기 방화문 표시유리창 아파트, , , ,

베란다 지그재그식 까지 고려하고 있다( ) .

엘리베이터 속도는 저층 뱅크에서 고층뱅크에 걸쳐-.

을 할당하는 것이 일반적이다150~540m/min

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층 정도의 초고층을 실현시키기 위해서는 저층 건축면적-. 100

대부분이 엘리베이터 샤프트가 된다 따라서 모든.

엘리베이터가 층에서 출발한다는 사고에서 벗어나1

스카이로비 방식의 적용을 검토하여야 한다.

진동현상5-1.

저층부에서는 로프 균형체인 의 진동범위가 작지만 고층부로-. ( )

올라갈수록 로프의 진동수가 커지고 주파수가 증가하게

되므로 로프가 손상되어 승강기의 안전에 영향을 준다 따라서.

이동식 로프가이드를 설치하여 진동을 억제하여야 한다.

바람의 영향5-2.

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초고층 빌딩에 적용하는 승강기는 초고속으로 운행되고-.

운행거리도 길어 승강로 내에 바람의 이동이나 충격이

발생한다 따라서 바람의 충격이나 이동을 완화시키기 위해.

공기충격을 완화할 수 있는 완충공간을 최상층 중간층, ,

최하층에 설치한다.

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5-3. 굴뚝현상(Stack Effect)

층 현관에서 문이 열려있는 경우 승강로가 굴뚝으로서-. 1

작용하게 되므로 출입문의 조작이 곤란하거나 특히,

화재발생시 고층거주자가 질식하는 사고가 발생된다 따라서.

현관문은 중 회전문 으로 하고 승강기 기계실의 창문을2 ( )

밀폐형으로 한다.

조명6.

초고층 빌딩 설계시 특히 중요한 항목으로 강한 태양광선-.

조사에 의한 사무실 내 조도대비 방향에 따른 휘도분포,

외부광량의 절대적인 차이 등에 대해서 효율적으로

대처하고 관련도표 참고자료 등 또 조명에 의한 에너지( , ) ,

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절약측면 대책이 적극 강구되어야만 한다.

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건축구조 및 마감7.

초고층 빌딩은 각 부분의 내진설계가 필수적이며 풍압을-. ,

계산한 설계 유구구조 유지보수 측면 등이 고려되어야 한다, , .

특히 정보통신 및 기기 등의 설치 변경이 용이한, OA

건축마감이 되어야 한다.

다 전기적 특징 및 설계시 유의사항.

부하특징1.

전기부하는 종 방향으로 분포되어 간선의 긍장은 건물의 수직-.

방향으로 길게 되므로 간선을 포설하는 EPS(Elect. Pipe

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는 건물의 유효 사용면적 확보로 인한 제약으로 필요shaft)

최소 로 될 수밖에 없다space .

초고층 빌딩의 간선은 필연적으로 간선 용량을 대형화하여-.

간선계통수를 적게 할 필요가 있다.

건물의 구조가 유구이므로 지진시 건물이 받는 수직-. .

수평방향의 가속도 및 층 간 변위가 대단히 크기 때문에

간선설비의 내진 성능을 충분히 검토할 필요가 있다 동력. ( ,

전력용 는 으로 시설한다Bus Plug in type ), (flex. type

전기설비 필요)

초고층 건물은 대용량의 부하가 건물전반에 분산해 설치되는-.

경우가 많다 따라서 변압기의 설치위치를 검토할 경우.

경제성 시공성 안전성 소음 진동 등의 기술적인 문제와, , , ,

함께 건물의 특수성 관리운영상의 문제도 검토하여,

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결정하여야 한다.

변압기의 설치장소

지하층에만 변압기를 설치한다- .

지하층과 최상층에 변압기를 설치한다- .

지하층과 중간층에 변압기를 설치한다- .

지하층 중간층 최상층에 변압기를 설치한다- , ,

배전방식1-1.

초고층 빌딩의 동력기기는 단위용량이 크고 간선거리도-.

길어지기 때문에 저압배전의 경우 급을 채용하고400V ,

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단상부하 필요시에는 각층 또는 층마다 타이트랜스를2~3

설치하는 것을 검토한다.

저압간선의 선정2.

변압기의 위치는 유지관리상 또는 건물의 유효-.

사용면적확보를 위해 지하층에 집중하는 경우에는 간선의

수가 많아지게 된다 또한 간선의 샤프트는 제한된 공간일.

경우가 많으므로 필연적으로 간선의 용량을 크게 하여

계통수를 적게 하여야 하는 제약이 따르므로 저압간선은

가능한 한 전압별로 대용량화하여 경량 경제적인 면을,

비중있게 검토해야 한다

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초고층 빌딩의 경우 저압 대용량 간선에 적용되는 전선재

- AL-Fe Low Impedance Bus Duct

알루미늄 파이프 모선-

알루미늄 파이프 절연모선-

알루미늄 콜게이트 절연모선-

알루미늄 케이블-

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간선용량의 결정3.

전원공급 범위 내의 모든 부하를 종목별로 집계하고 부하-.

종목마다 수요율을 설정하고 총 부하 전류를 산출하여

간선용량과 계통수를 산정하여야 한다 이때 제작상 및. (

시공상의 한계를 고려 할 필요가 있다)

간선용량으로 결정되는 차단기 설정시 상위 및 하위 차단기와-.

각종의 단락보호 과전류 보호 지락보호 협조 등을 고려하여, ,

사고회로의 선택차단이 완전하게 되도록 할 필요가 있다.

간선계통의 고장에 대한 대책4.

대용량 간선계통의 고장사고는 그 부분의 제거 수선복구-. ,

작업에 상당한 시간을 요하게 되므로 사고시 건물에 중대한

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지장을 초래하는 경우가 야기된다 이 문제점을 보완하기 위해.

송전방식 송전방식 개로 구분한다Back-Up , Loop (4~6 )

예비 본선 송전방식 샤프트의 구분 등을 고려해야 한다, ( ) .

방식4-1. Back up

중요부하만 양쪽 피더에서 연결 이상시-. , By Pass

나머지 부하는-. Stop

가장 경제적인 방식-.

방식4-2. Loop

평상시 이상시-. By pass S/S off, By pass S/S on

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간선 차단기 사이즈는 배로 한다-. , 2 .

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예비본선 방식4-3.

각 부하마다 양쪽 피더에서 연결하는 방식으로 신뢰도가 크게-.

되나 가장 값이 비싸다.

통신 설비5. , OA

통신설비 설비는 최근 중요한 설비로 부상하고 있어-. , OA

통신선로의 간선은 전기설비 방식에 준한 Loop, Back-Up,

예비본선 방식을 적용시키고 을 이용한 광통신 포설경우도LAN

중 방식이 적극 검토 적용되어야 한다2 Loop .

인접건물의 전파장해6.

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고층 빌딩의 인접건물에는 전파장해 문제가 발생하게 되므로-.

대책을 강구한다.

직접파의 전파장해 문제6-1.

건물에 안테나설치 또는 초고층빌딩에 전파장해 대책용-. SHF ,

안테나를 설치하여 케이블로 분기한다.

간접파의 전파장해6-2.

직접파와 마찬가지로 전파장해 요인에 대한 적극적인 검토가-.

필요하다 피해건물의 공청안테나 대신 전파장해를 유발하는.

초고층 빌딩의 옥상에 공청안테나를 설치하여 케이블로

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연결한다.

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피뢰설비7.

초고층 빌딩의 경우-. 피뢰설비의 완전한 보강이 절대적인

요건이 된다 낙뢰는 건물높인의 약 승에 비례( 2 )

일본의 경우 건축물의 낙뢰횟수와 건물높이와의 관계를-.

다음과 같은 식으로 나타내고 있다.

일반건축물-

× ×

낙뢰회수년 건물높이

초고층빌딩-

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× × ≒ ××

낙뢰회수년 건물높이

건물의 높이가 높을수록 낙뢰 횟수의 증가뿐만 아니라-.

낙뢰전류도 급격히 비례 증가하므로 피뢰방식 완전보호 방식(

케이지방식 및 피뢰도체 규격 선정 초고층 이상- ) ( 100 ,

보통 이상 에 유의할 필요가 있다30 ) .

초고층 빌딩의 상부는 완전보호 낙뢰설비를 해야만-. 100%

한다 수평도체 돌침(cage, + )

건물 내 정보통신 설비는 직접 낙뢰의 피해를 받지-. , OA

않더라도 간접적으로 영향을 받는 점에 유의해야 한다

낙뢰횟수 뇌격전류 뇌격거리 등( , , )

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인텔리젼트 빌딩에의 대응8.

초고층빌딩은 상당한 부분이 임대되는 경우가 많고 또한-.

장래에는 정보화시대에 대응한 기반 정보통신설비 케이블(

수납공간확보 샤프트 바닥 등 전원설비 전원용량: , ), (OA

정도 통신회선 전화선을 제외한 데이터 용 이 미비된50VA/ ), ( )

건축물의 임대는 기대난이라고 할 수 있다.

라 시공시 유의시항.

설계 및 시공은 내진설계에 의하여 행해져야 하며 특히-. ,

초고층 빌딩의 전기부분 중요설비 시공의 경우 간선의지지가

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중요한 사항으로 검토되어야 한다.

간선의 지지1.

간선의 정 하중에 대하여 충분한 강도를 가지는 것은 물론-.

지진 발생시에 무리한 응력이 가해지지 않도록 시공방법을

취해야 한다.

간선의 열신축에 의한 간선 및 구조물에 무리한 응력이-.

가해지지 않도록 고려해야만 한다.

케이블공사 등과 같이 가요성이 있는 것은 비교적 대처하기가-.

용이하지만 같이 가요성이 없는 것에 대해서는 상Bus-Duct

지지에 방진고무 코일 스프링 등을 사용하고 필요개소에, ,

등을 설계하여 응력을 흡수할 필요가 있다Flexible Joint .

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일반 케이블의 경우 별도 주문제작을 요한다 케이블 내부에-. .(

강선 삽입으로 기계적 강도 보강).

간선의 분기 방법2.

고압간선은 주로 케이블을 사용하고 저압간선은 를-. Bus duct

사용한다.

대용량 간선 저압간선 에는 거의 가 사용되고-. ( ) AL. Bus duct

있다.

따라서 접속개소의 전기적 신뢰성이 높은 접촉방법을,

강구하지 않으면 안 된다.

분기에 대해서는 현장에서의 접속작업은 신뢰성이 없고-.

제작도 어려우며 시간 또한 많이 걸리므로 정확한 Order

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방식이 바람직하다Made .

제작된 제품을 현장조립 형식으로 처리하는 것이 표준적인-.

시공방법이다.

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초고층 공동주택 전기설비 개선안

지난해 여름 한 일간지에 김정태 전 국민은행장 인터뷰-.

기사가 실렸다.

강북의 타워팰리스라고 불리는 서울 동부이촌동의 한-.

주상복합형 아파트에서 경기도 일산 신도시 아파트로 집을

옮긴 상태였다.

김 전행장은 동부이촌동 주상복합형아파트에 살면서 여름마다-.

곤욕을 치렀다고 밝혔다.

통유리로 된 창문을 통해 들어오는 강렬한 햇빛이 집안-.

공기를 데우지만 제대로 된 창문이 없어 더운 공기가 그대로

실내에 갇혀 있어서다.

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월 중순부터 월 중순까지 개월여 동안은 집안에 들어설-. 5 9 4

때마다 사우나에 들어선 기분이었다고 했다.

한 달 관리비는 만원을 훌쩍 넘었다고 푸념했다-. 120 .

집안에서 고기를 굽거나 생선요리를 하면 냄새가 잘 빠지지

않는 점도 골칫거리였다고 한다.

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새로 옮긴 아파트는 만원 이상을 들여 베란다를-. 6000

복원하고 그곳에 화분을 키우고 있다고 김 전 행장은 전했다.

건축설비 란(Building Services System) .…

건축공간을 필요로 하는 환경으로 만들기 위한 제반시설-.

공조설비 혹은-. (Air Conditioning System, HVAC(Heating,

Ventilating and Air Conditioning),

위생설비-. (Sanitary System),

전기설비 등-. (Electrical System)

내용적으로는 보다 세분화된 여러 가지 설비가 상호 유기적인-.

관계

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건축설비의 대상건물은 거주공간과 비거주공간

거주공간은-.

쾌적성 편리성 위생성 안전성이 주목적, , ,

비거주공간은-.

물품의 생산 저장 재배 사육 등을 위한 공간으로, , ,

특수목적을 위한 클린룸 냉동 창고 동식물원(Clean Room), ,

등

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건축설비의 목적별 종류

쾌적성

열환경 및 공기환경을 위한 냉난방 및 공조 설비

편리성

등과 같은IB(Intelligent Building), HA(Home Automation)

정보 통신설비/ ,

운송 승강설비 건물의 자동화설비/ , (Building Automation

System)

위생성

급배수설비 정화조 청소설비 등 청결을 위한 설비, ,

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안전성

방재 및 소화설비로 건물 사용자의 재해방지가 목적

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건축환경의 건축적 설비적 조절 상관관계/ (1.

열환경)

건축적 대응방안

단열 건축적인 조절방법-. ( )

열용량이 큰 재료사용 축열 단열-. ( , )

기밀성-. (Air Tightness)

자연환기 실내공기나 구조체-. ( Cooling)

자연형 태양열 건물-.

설비적 대응방안

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냉난방-. (Heating & Cooling)

강제환기-.

가습 및 제습 에 의한-. (HVAC )


공기환경)


자연환기-.

오염원의 격리-.

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강제 환기-.

가습 또는 제습-.

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음환경)


소음원의 격리 기계실 공조실-. ( , )

소음처리 흡음 또는 차음재의 사용-. ( )

방진 이중구조-. ( )


흡음 또는 방진-.

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건축환경의 건축적 설비적 조절 상관관계 빛/ (4.

환경)


차양-. (Shading Device)

자연채광-.


인공조명-. (Artificial Lighting)

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위생)


물탱크 샤프트 설치공간의 확보-. , (Shaft)


급배수 설비-.

오수분뇨처리시설-.

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전기 정보통신/ )

건축적 대응방안 :

건축물의 형태와 구조 외피계획을 통하여 설비의,

도움없이 건축적 수법을 통하여 실내환경을 조절하는

방법으로 에너지 사용을 줄임 환경오염을 방지, ,

유지관리가 편리함.

전기실 설치공간의 확보-. , EPS, TPS

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설비적 대응방안 :

건축적으로 조절하는데 한계가 있거나 불가능한 경우

기계 및 전기설비를 이용하여 조절하는 방법으로

환경오염과 에너지사용 수반.

-. IBS(Intelligent Building System)

-. BAS(Building Automation System), HAS(Home

Automation System)

적용 가능한 최신 정보통신 기반시설의-.

적용 유비쿼터스 등( )

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건물의 설비시스템

급수설비 :

건물내 위생수 재활용수 방화수 냉각수의 공급, ,

고가수조 펌프 등-. , , Pipe, Valve

공기조화 냉난방설비/ :

건물내 공기공급 냉난방용 설비/

공조기-. (Air Handling Unit), Fan, Duct, Damper

등

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배수설비 통기설비/ :

건물 내 사용된 물 배수와 부속 설비

저집기 통기관 등-. Pump, Pipe, ,

급탕설비:

건물 내 온수를 공급하기 위한 설비

보일러 등-. , Pipe, Pump

전기 배선설비/ :

건물 내 필요한 전기를 공급하는 설비

배전반 조명 등-. ,

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수송설비:

건물 사용자를 위한 수송설비

엘리베이터 에스컬레이터 등-. , , Lift

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방재설비:

건물 방재를 예방 조치하기위한 시설,

수화전 옥내외 소화전 스프링 쿨러 등-. , , ,

전기 정보설비/ :

전기의 배급이나 정보 통신을 담당하는 설비

전기실 전선 덕트 전화 무선통신 등-. , , , Fax, , Lan

오수 분뇨정화설비/

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설비시스템의 설계 Flow

설계과정

기본구상1.

기본계획2.

기본설계3.

실시설계4.

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초고층 건축물의 전기설비적 특징

초고층건축물은 전기먹는 하마-.

자연 환기가 불가능한 구조-.

방재에 취약한 수직구조-.

겨울철 건조 화재에 취약-. ·

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초고층건축물은 전기먹는 하마

년의 경우 초고층아파트 세대당 평균 월-. 2005 1,000kWH/

이상의 전기를 사용 탑상형( )

여름철에는 평균 월 세대 이상을 사용-. 1,700kWH/ ·

전체세대 평균의 배 이상을 사용-. 4

연평균 이며 독일규정 를 적용하면-. 77.27kWH/ , 75kWH/

지어져서는 안 되는 건축물

압구정 신현대아파트의 연평균 에 비해서도-. 41.01kWH/

과다

초고층 주상아파트의 경우 공동전기의 사용이 세대별-. 40%,

사용이 정도이다60% .

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전기요금으로 환산 시 구간별 누진요금제 에너지절약과-. ( :

소득재분배 만원 만원 월 세대) 80 ~ 150 / ·

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에너지과다사용은 전기세의 부담뿐 아니라 각종 환경오염은-.

고스란히 사회의 몫으로 남는다.

친환경 자재의 사용 저에너지 사용 자재사용-. ,

에너지를 절약하는 형태로의 변화가 필요

초고층아파트의 여름철관리비의 정도가 전기요금-. 70%

고정창문 밀폐구조에 의한 뜨거워진 실내공기를 식히기 위한-.

에어콘부하가 전기사용의 주범

밀폐구조는 탈출방해요소로 작용-.

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초고층건축물은 자연환기가 불가능한 구조

대부분의 주상복합 아파트는 전면이 통유리-.

전면 통유리를 통해 열기가 그대로 실내에 전달-.

반면 열기를 식혀줄 통로인 환기구는 작다 외관을 생각해-. (

밖으로 열리는 환기구를 최소화)

들어오는 열의 양은 많은데 내보낼 수 있는 통로는 작기-.

때문에 당연히 실내 온도는 올라갈 수밖에 없다.

초고층 빌딩에서는 바람의 세기와 실내외 기압차로 인해서-.

자연환기를 도입하지 못하는 문제

주상복합 아파트 실내 열환경문제는 기계식 강제 공기조화로-.

해결

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초고층건축물은 방재에 취약한 수직구조

비상 엘리베이터는 주민 대피용이 아니라 소방관이 화재 초기-.

건물에 신속하게 진입하기 위한 시설물

대부분의 초고층 아파트에 피난층이 없는 것도 문제다-. .

화재사고 등에 대비해 홍콩은 층 또는 층 단위로-. 20 , 25

피난층을 설치하고 피난층은 아예 아파트를 넣을 수 없는 빈

공간으로 사고 발생시 대피시설

높은 건축물로 낙뢰의 기회가 늘어난다-. .

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초고층건축물은 겨울철 건조 화재에 취약,

폐쇄적구조는 여름에는 찜질방 겨울에는 건조함-. ' ' ' '

초고층아파트 경우 불의 상승효과 때문에 화재피해가 더 커질-.

위험이 있고 피난처도 마땅치 않다, .

보험과 같은 시장 경제원리에 맡겨 건설사에서 안전투자를-.

많이 하면 보험을 감액하는 방식으로 안전관리를 강화해야,

한다

건설사에서 안전 설비에 많은 비용을 투여하도록 경제적-.

시스템을 만들어야 한다

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에너지원별 단가비교

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초고층건축물 전기설비 대응방안

중앙난방 개별냉방을 중앙난방 중앙냉방으로/ /

개선방법

열병합발전설비의 도입-.

히트펌프의 도입 지열 해수열-. ( , )

흡수식 냉온수기의 도입-.

개선효과

중앙집중관리에 의한 열효율상승-.

에너지원 단가의 감소 냉방용 전원설비의 감소-. ,

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고려사항

냉난방 열원공급용 배관설비 원격검침에 의한-. ,

소비절약 유도

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취사용 가스공급방법을 전기에 의한 취사로 변환

개선방법

입상가스배관의 생략-.

전기에 의한 로 변환-. Cooker

개선효과

실내공기질의 개선-.

냉방부하의 감소-.

가스안전설비 및 위험요소의 배제-.

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고려사항

세대별 전기용량의 증가-.

취사용 별도 수구의 설치-.

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일단강압 집중변전실을 이단강압

지구변전실로 간선길이가 길다( )

개선방법

특고압 저압 변전을 특고압 고압 저압 계통으로 변환-. / / /

지구변전실 까지는 고압송전 고압 저압으로 변환-. , /

공급

개선효과

실 면적의 감소-. EPS

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전체적인 설비비용 공사비 의 감소-. ( )

전압강하 전력손실의 감소 및 부하변동에 대응-. ,

용이

고려사항

공급계통의 고압 저압의 분리-. /

지구변전실의 설치-.

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일반난연케이블을 저독성 난연케이블로 변환

개선방법

간선계통의 케이블을 일반난연-. /

저독성난연 으로 변경(HFCO)

개선효과

난연 및 내화성으로 케이블 연소중에도 통전 가능-.

할로겐가스의 발생이 극히 적으므로 재실자의 위험-.

감소 및 피해 감소

유독성가스의 발생 최소화-.

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고려사항

공사비는 일반난연에 비해 약 증가 예상-. 20%

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변압기를 일반 몰드변압기에서

저소음고효율변압기로 변경

개선방법

변압기를 일반 몰드변압기에서-.

저소음고효율변압기로 변경

개선효과

효율상승 및 부하시 손실 감소-.

저소음의 실현으로 입주민 민원 감소-.

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고려사항

공사비는 일반몰드변압기 대비 약 증가하나-. 165%

년 이내에3

투자비의 회수 가능

고조파 대응능력이 강함-.

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낙뢰의 빈도가 높으므로 뇌보호시스템의

적용 내 외부뢰( / )

개선방법

측면뢰 보호를 위한 커튼월 금속을 보호도체로 검토-.

내부뢰 보호를 위한-. SPD(Surge Protection

채용검토Device)

개선효과

수뢰시 전위상승의 억제 및 피해 절감-.

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과전압내성이 약한 전자기기의 보호-.

고려사항

접지계통 및 접지시스템의 검토-.

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초고층건축물과 일반건물의 방재특성 비교

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초고층건축물 환기설비 이중외피시스템( )

냉방부하감소를 위한 건축적 대응방안

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이중외피방식 시스템(Double Skin)

기존의 외피 앞에 어느 정도 간격을 두고 또 다른 외피를-.

덧붙임

바깥쪽 외피는 외부의 풍우를 막아주는 역할-.

안쪽은 개폐가 가능한 구조-.

외피 사이의 공간에는 차양장치 및 흡기구-. 20 - 140 ,

배기구가 장착되어 자연적인 실내환기를 유도

기타 할용방안

주거용 초고층건축물에만 국한 되지 않고 일반 초고층 건축물-.

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고속도로변이나 공항근처의 소음이 심한 중고층 건축물-.

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장 점

자연환기기능 최소한 봄 가을-. ( , )

재실자의 요구에 의한 창문개폐가능 심리적 안정감-. ( )

기계공조를 함께 할 경우에도 설비규모의 최소화-.

실외차양장치의 설치효과로 냉방에너지의 최소화-.

겨울의 난방에너지 절약 두 외피사이 공간의 완충기능-. ( )

고속기류의 직접적 영향 맞바람 감소-. ( )

소음차단효과의 향상-.

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새로운 조명 형광등에서 조명으로( LED )

형광등의 조명제어 색온도( )

색온도가 다른 형광등의 광속을 제어하여 조명기구의-.

색온도를 제어하는 방식 원격제어(PWM Dimming, )

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발광 다이오드LED(Light Emitting Diode : )

순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자-.

발광 원리는 전계발광효과-.

발광색은 자외선에서 가시광선 적외선영역까지 발광-. ,

여러가지 용도로 사용 향후 형광등이나 전구를 대체할 광원-. ,

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의 장점LED

광변환효율이 높아 소비전력이 낮음-.

수명은 만 만시간에 이르며 점등 소등속도가 빠름-. 1 5 /～

필라멘트 유리벌브 등을 사용하지 않아 견고하고 안전-. ,

수은 을 사용하지 않아 환경친화적임-. (Hg)

점광원으로 집적화와 정교한 디자인이 가능-.

의 단점LED

기존광원에 비해 상대적으로 높은 가격-.

많은 열이 발생하며 온도상승 시 허용전류와 광출력이 감소-.

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광학적으로 선명한 단색광을 보여줌으로써 연색성이 나쁨-.

의 조명의 특징LED

에너지절약-. :

일반 백열전구에 비해 분의 형광등에 비해 분의 수준의5 1, 3 1

전력만 있으면 작동

수명-. :

약 만시간 일반 백열등이나 형광등에 비해 배 이상5 , 10

밝기-. :

형광등과 비슷한 수준까지 올라와 있다

경제성-. :

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아직 가격이 일반 조명제품에 비해 높은 것이 단점 이는

여러개의 소자를 결합해서 하나의 램프를 구성 고출력LED

제품의 생산으로 절하 가능LED

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조명 시장-. LED :

년 억달러 수준 년 억달러 년엔2010 300 , 2015 600 , 2020

억달러 시장에 육박할 것으로 예상1000

의 조명의 경쟁력 비교LED

소비전력 개당 형광등-. ( ) : LED 0.18W, 20~40W

수 명 만시간 형광등 천시간-. : LED 10 , 4

패 널 두 께 형광등-. : LED 10~30mm, 45~160mm

다양한 조명제어가 가능-.

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초고층빌딩의 긍정적인 건설동기

한도시나 국가의 랜드마크1. (Landmark)

관광객 집객효과 버즈두바이효과 두바이 방문객 년2. : ( : 2000

만명에서300

년 만명2006 700 )

마케팅효과 초고층 상업시설의 상징성3. ( )

경제성의 확보4.

건설첨단기술의 집약5.

도시환경문제의 해결6.

주변지역의 경제활성화7.

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부정적인 건설동기

신상류층의 상징자본으로서의 의미1.

고도화된 토지개발논리2.

공급주의 도시계획3.

한국의 신개발주의4.

기술유토피아주의5.

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원리상 비경제적이더라도 초고층을 건립하는 경우

건축의 브랜드 인지도 상승1.

공사 중인 현장과 완공 이후 초고층의 관광상품 효과2.

초고층 주변에 관련 부대시설이 들어서면 지역경제도 큰 영향3.

층 규모의 공사비가 조 억원정도 소요 다른 산업에100 1 5000 ,

대한 생산유발 효과는 조 억원 고용창출은3 6,000 ,

만 명에 이르는 것으로 알려짐4 2000 .

층 업무빌딩은 만 명의 상시 근무자와 만 명 정도의4. 100 1 5

주변 유동인구를 발생

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초고층빌딩의 건설현황

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안전하고 지속가능한 미래건축을 위한

초고층 건축물의 설계기준 마련 시행‘ ’

등록일 2008/12/09

층 이상 이상 건축물 대상- 50 , 200m

방재계획서 공공환경디자인 보고서 제출- “ ”, “ ”

의무화

중간 피난층 설치 의무 등 건축법 개정 추진-

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서울시는 층 이상 이상 초고층 건축물에50 , 200m

대하여

건축심의시 공공성 및 안전성을 중점 관리하는 것을 주-.

내용으로 초고층 건축기준 을 마련 이르면 내년 초부터,｢｣건축위원회 심의기준으로 활용할 것이라고 밝혔다.

건축기준 마련의 추진배경은

도시경쟁력 강화의 핵심 키워드인 건축문화발전을 위해

세계의 대도시들은 랜드마크로서 초고층 건축을 유도하고

있는 추세로 최근 우리시에서도 용산국제업무단지“ ”,

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상암국제업무센터 및 잠실 제 롯데월드 등 초고층“ ” “ 2 ”

건립이 가시화되고 있어 이를 통한 도시경쟁력 제고가 필요한

시점이다

그러나 현재 초고층 건축에 대한 설계 시설기준 등이, ,

법적 행정적으로 구체화되어 있지 않은 상태로서 서울시에서는‧년 월 초고층 건축물의 기준마련을 추진키로 하고2007 2 ,

한국 초고층 건축포럼 과 업무협약을 체결하여 년“ ” 2008

월까지 총 회에 걸친 전문가포럼 회의를 개최하였다6 7

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국내 외 초고층 건축물 추진실태는 ․국내에는 서울 부산 인천 등을 중심으로 층 이상의, , 100

초고층 건축이 계획 중이거나 공사 중에 있음

제 롯데월드 잠실 층 국제업무센터 마포 상암 층2 ( , 112 ), ( , 130 ),

용산국제업무지구 용산 층 인천타워 인천 송도신도시( , 150 ), ( ,

층 부산 월드비즈니스센터 부산 해운대 층 부산151 ), ( , 106 ),

롯데월드 부산 중구 층 등( , 107 )

최근 아시아를 중심으로 도시 이미지 향상 관광 및 경제,

활성화 등의 사유로 초고층 건축이 활발히 진행 중에 있으며

대표적인 지역으로는 두바이 중국 상해- “UAE ”, “

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푸동지구 일본 록본기 힐 미드타운 영국 런던”, “ ”, “‧카나리워프 등이 도시의 얼굴로 재탄생”

초고층 건축물의 개선방향

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관계법령의 개정 추진 초고층 디자인 가이드라인 시행

초고층 건축물의 특성을 고려한-

각종 법령의 정비를 통하여

안전하고 효율적이며 도시- ,

경쟁력 있는 초고층 건축물 건립

도시의 공공성과 환경 성능- ,

거주자 삶의 질 측면을 고려

건축가의 창의적 노력을-

인정하면서 우리시의 랜드마크가

될 우수한 디자인이 되도록 유도

관계법령 정비 세부개선 내용은초고층 건축물의 정의 신설 건축법 제 조( 2 )

초고층 건축물 이란 층 또는 이상 건축물로 함: “ ” 50 200m

초고층 건축물에 대한 용어의 정의를 통해 피난 및 방재를⇒

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비롯한 관계법령 전반에 대한 적용 구체화 가능

중간 대피층 설치 의무화 건축법 시행령 제 조“ ” ( 34 )

층마다 중간 대피층 설치토록 함 바닥면적: 25 30 “ ” (～

산정 시 제외)

현행 법규상 직접 지상으로 통하는 층만을 피난층으로⇒

인정함에 따라 초고층 건축물의 경우 높이와 규모를 고려할

때 일시에 많은 인원을 피난층까지 대피시키는 데에는

피난계단의 수용 능력과 피난 거리 등 현행 규정으로는 또

다른 인명 피해 초래가 우려됨

직통계단 의 설치 규정 완화 건축법시행령 제 조“ ” ( 34 )

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초고층 건축물 의 직통계단 은 중간 대피층 을: “ ” “ ” “ ”

경유하여 설치 할 수 있도록 함 직통계단이 중간 대피층을-

기준으로 상호 엇갈리게 설치 허용

초고층 건축물에서 직통계단 은 연돌효과와 압력차 등에“ ”⇒

의한 급기 배기 기능의 실효성이 떨어지는 것을 보완하고, ,

중간 피난층으로 연결되는 계단을 포괄적으로 직통계단으로

인정

배연설비 의 설치 규정 완화 건축물의 설비기준 등에“ ” (

관한 규칙 제 조14 )

현행 층 이상 건물로서 판매시설 등은 바닥면적의6⇒

이상 유효면적을 가진 배연창을 설치하거나 배연설비를1/100

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설치토록 되어 있으나 초고층의 경우 화재 및 연기 확산

등의 문제로 배연창 개폐가 곤란하여 예외조항 신설 및

별도기준 수립

피난 전용 승강기 설치 신설 건축법 시행령 제 조“ ” ( 64 )

초고층 건축물 은 피난에 전용되는 승강기 설치 의무화: “ ”

최근 건설되는 초고층 건축물은 승강기를 활용한 피난대책을⇒

수립하고 있음

초고층건축물의 경우 복합용도 허용 건축법 시행령 제 조( 47 )

초고층건축물에서 안전한 방화구획 및 피난계획이:

수립되었을 경우

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동일한 건축물에 다양한 복합용도를 설치할 수 있도록 함.

도시공동화 방지 직주근접 등 사회적 비용절감 효과 등을,⇒

위해 다양한 복합용도 허용으로 자족적인 수직도시로

개발가능

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공개공지 설치기준 완화

초고층 건축물의 경우 현행 조례상 공개공지의 설치 개소:

수 제한 개소 이내 적용 제외(2 )

대규모 대지로 인한 다양한 접근로의 구성을 감안할 때,⇒

개소 이내로 공개공지의 설치개소를 제한하면 다양한2

외부공간 구성에 위축가능성이 높음

부설주차장 설치기준 완화

초고층 건축물로써 교통영향평가에서 인정되는 경우:

주차대수 산정을 탄력적으로 운영

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초고층 디자인 가이드라인 시행 년부터(‘09 )관계법령에서 정하기 곤란한 사항과 건축가의 창의적인

노력을 인정하면서 우수한 디자인을 유도하고자하는 사항은

건축위원회 심의기준으로 활용할 예정이다

피난 안전성 확보를 위하여 방재계획서 제출 의무화“ ”

방재시뮬레이션 결과를 첨부하여 건축심의도서와 함께 제출-

층 이내마다 중간 대피층 설치 권장25 30 “ ” ～

방재시뮬레이션에 따라 설치 면적 및 개소수 확보-

피난 전용 승강기 설치 권장“ ”

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비상전원 방수성능 내화성능 확보 설치 양방향- , , , CCTV ,

통신설비 등

구조분야 내화성능 강화를 위해 철골구조보다는 고강도

콘크리트 구조건축물 유도 폭열에 대한 대책강구( )

초고층의 저층부는 모든 사람들이 이용할 수 있는 공공개념이

요구되는 바 건축심의 신청시 공공환경디자인보고서 를“ ”

제출토록 의무화

공공환경디자인보고서 공개공지 등 저층부 오픈스페이스에:※

지역민을 위한 공공기여방안을 제시하는 것을 골자로 함

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건물의 저층부에는 실내화된 공개공간 아트리움 등 설치를“ ( )

적극 권장

건물의 고층부에는 방문객들이 이용할 수 있는 전망층를

설치하되 입주자부분과 별도의 동선 설치를 검토,

서울시 성능베이스 친환경 에너지 건축물 설계“ ․가이드라인 준수”

건물 온실가스 저감 설계를 고려하여 신 재생 에너지 시설은 ‧건물 에너지 사용량의 이상을 신 재생에너지에 의해10% ·

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생산하도록 권장

옥상층 및 주요시설에 대한 보안시스템 명기 :

안티 테러리즘에 대한 고려・초고층 건축물은 테러의 표적이 될 수 있음을 감안 옥상층,⇒

및 주요 시설에 보안시스템 등 안티 테러리즘 고려방안을

심의 도서상에 기입토록 유도

향후 추진계획서울시에서는 차 지난 월에 국토해양부에 건축법시행령1 7

개정을 건의하였고 그중 개 항목은 반영되어 현재 입법예고7

중 (‘08.11.20 12..11)～

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초고층 디자인 가이드라인 은 금년 말까지 세부기준을“ ”

정하여 년부터 건축위원회의 심의기준으로 활용할2009

계획이다

기대효과초고층 건축기준을 명확히 제시함으로써 예측가능한

행정실현과 미래를 앞서가는 건축정책 추진 가능

초고층 개발사업 시행시 공공성 기여를 위하여 공적공간

확보로 시민편의제공

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안전하고 우수한 건축디자인 유도로 품격 있고 매력 넘치는

도시경관 조성에 기여

초고속 건축물 고강도 콘크리트 구조 의무화' '

서울시 내년부터 적용 중간 대피층 피난전용승강기 설치해야.. ·

내년부터 서울시에 들어서는 초고층 건축물은 고강도

콘크리트구조로 지어야 하면 중간대피층 과 피난전용승강기 도' ' ' '

의무적으로 설치해야 한다.

일 서울시는 이러한 내용을 담은 초고층 디자인 가이드라인 을9 ' '

마련 년부터 건축위원회 심의기준으로 활용키로 했다고2009

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밝혔다.

가이드라인에 따르면 초고층 건축물은 층 이상'50 , 200m

이상 으로 정의하고 해당 건축물은 설립하려고 할 경우'

방재계획서 제출토록 했다.

방재계획서는 피난 안전성 확보를 위한 것으로

방재시뮬레이션 결과를 첨부 건축심의도서와 함께 제출해야,

한다.

초고층 건축물은 고강도 콘크리트구조로만 지을 수 있고,

층 이내마다 중간 대피층 을 만들어야 한다25~30 ' ' .

방수 내화성능 확보 설치 양방향 통신설비 등을 갖춘· , CCTV ,

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피난전용승강기 도 의무적으로 설치해야 된다' ' .

이와 함께 옥상층과 주요시설에 보안시스템 등 안티 테러리즘

고려방안을 심의 도서상에 기입토록 했다.

가이드라인은 또 건물과 건물소유주 주변 공간을 공개하는 등의

내용을 담은 공공환경디자인보고서 를 건축심의 신청시' '

제출토록 했다.

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보고서에는 공개공지와 저층부 오픈페이스에 지역민을 위한

공공기여방안을 제시토록 했다.

건물 저층부에는 아트리움 등 실내화된 공개공간을 설치하고,

고층부는 방문객이 이용할 수 있는 전망층을 설치하되

입주자부분과 별도의 동선을 만들어야 된다.

아울러 건물에너지 사용량의 이상을 의무적으로, 10%

신 재생에너지를 쓰도록 했다· .

시 관계자는 이와 관련 이번 가이드라인은 금년 말까지"

세부기준을 정해 건축위원회 심의기준으로 활용될 예정으로

서울시내 초고속 건축물에 의무적으로 적용된다고 보면

된다 고 말했다" .

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전기설비에 가해지는 진동

진동주파수가 낮고 진폭이 큰 과도진동 또는 충격-. ( )

진동주파수가 높고 진폭이 작은 정상진동이 있다-. .

과도진동 충격( )

주행장치에 설치된 패널에서는-.

급격한 변위 가속도와 같은 영향으로 접속부분 분리, ,

조임부분의 느슨함 계전기의 오동작이 일어날 가능성이,

있으며,

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다음의 대책방법이 있다.

기초부분에 대한 방진대책

운전부분 탈착부분의 느슨함 방지,

내진기기 무접점 기기 의 채택( )

외함의 강성 검토 시뮬레이션 시험에 의한 확인( , )

지진에 대한 대응은

일본건설센터 편 건설 설비의 내진설계 및 공사지침 에-. 「」

나타나 있다.

패널이 넘어지지 않도록 설치조건에 맞추어

내진강도계산 볼트로 가해지는 인발력 전단력 을 실시한 후( , )

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앵커볼트의 수량 크기를 결정할 필요가 있다, .

정상진동

변압기의 진동과 외부기계에서 전파되는 연속적인 진동으로-. ,

다음의 대책방법이 있다.

진동 발생원과 패널 기초와의 분리

단자부분의 느슨함 방지로서 용수철 와셔 톱니부착 와셔나,

더블너트 적용

프레임 공진방지 커버 고정부분의 증가( )

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진동 대책

기본적으로는 항상 진동이 있는 장소는 피하는 것이 좋다-. .

진동이 있는 장소에 설치해야 하는 경우에는-.

완충용 기구를 사용하여 현장 상황에 따라 대응한다.

지진대책 관점에서-.

수신기는 내진설계에 기초하여 고정부분 볼트형태를 결정한,

후 본체 고정을 확실히 한 벽이나 바닥에 설치한다.

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일반적인 진동

전기설비 주변의 진동 발생원

전기기기(1)

회전기 발전기-. ( )

정지기 변압기-. ( )

생산기계(2)

회전기계 로터리 킬른-. ( )

진동기기 진동체-. ( )

배관이나 덕트내 유동체에 의한 것 사일로-. ( )

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자연현상(3)

지진동-.

풍압력-.

진동은 아니지만 변위를 발생하는 것(4)

고저온체 주변의 배선이 받는 열 신축-.

구조물 상호간을 연결하는 확장부분-.

진동감소에 대한 설비설계의 기본방침

초기의 설계도상에서는 예상할 수 없었던 현상이 시설의 운영-.

개시후에 표면화하는 경우도 있다.

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건축물의 용도에 따라서는 진동과 관계가 깊은-.

잡음대책 흡음과 차음 을 포함하여 자세한 대책을 요구하는( )

경우가 많다.

설계 시작시에 주의해야 할 사항.

대응책이 기기로서의 기본 특성을 손상하지 않도록-.

저진동화를 꾀할 것.

설계시에 예상할 수 없는 각종 기기의 진동발생 우려에-.

대해

기계기술자와 사전에 협의할 것.

대응책을 구성하는 부자재는 표준적 일반적인 제품을-. ,

사용하고,

경제적이고 만들기 쉬우며 납기가 짧은 대책일 것 작업의(

용이성).

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 400

수명 안전성 작업성 내환경성 경년 안전성을 유지할 수-. , , , ,

있을

것 신뢰성( ).

리사이클성이 있을 것 환경문제-. ( ).

효과 검증이 가능할 것-. .

강의용081206 PPT 20081206 01.hwp 401

진동에 대한 대책

진동 에너지를 없앤다(1) .

부가무게 계통에 진동 에너지를 흡수시킨다(2) .

진동 에너지와 절연한다(3) .

진동원이 존재하는 구조물의 일그러짐 에너지의 저장능력을(4)

증가시킨다 등이 있다. .

은 제진기술로 댐핑 감소 기술이 대응한다(1) , ( ) .

는 흡진으로 동흡진기 진동을 감소할 목적으로 설치하는(2) , (

용수철 가 대응한다) .

은 진동에서의 절연으로 이른바 방진기술이다(3) .

는 보강이다(4) .

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대응하는 기술을 크게 분류하면-.

과거부터의 수동적 패시브 제진과 제어이론을 구사한( )

능동적 액티브 제진이 있다( ) .

전기설비 공사에서 대응하는 대부분의 대책은 수동적 대응에-.

지나지 않는다.

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바람에 의한 진동

공기의 흐름 속에 있는 건축구조물에서는 그 뒤측에-.

소용돌이가 발생

반류 소용돌이가 형성되어 비정상 유체의 작용에 의해-.

구조물에 진동이 발생한다 이 진동을 소용돌이.

여기진동 카르만 소용돌이 여진 이라 한다( ) .

조명용 등주 피뢰침 안테나에 대한 바람에 의한 동적-. , ,

무게는 전주기부의 피로나 소음 발생으로 이어진다.

해소대책으로는

제진장치를 전주의 정상부분 가까운 부위에 설치한다(1) .

손쉬운 방법으로서 전주 기부의 응력집중부분에 강판으로(2)

보강한다.

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제진장치

카르만 소용돌이 여진에 대한 제진장치로서 자기 댐퍼형-. ,

공기 댐퍼형이 상품화되어있다 입력 가속도가. 0.03[G]

정도이고 파형의 감소는 몇 초 정도이다, .

전주가 받는 진동에는 위에 소개한 바람 무게외 부근의-. ,

교통차량에 의한 교통진동이 있다.

제진장치에 의해 전주의 금속피로나 등체 램프의 수명유지에-. ,

효과가 있다.

보강에 의한 것

지지판으로 응력집중을 분산하기 위하여 전주외곽에 강판을-.

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용접하여 보강하는 방법이 있으나 완화는 할 수 있지만

완전한 해소대책은 되지 않는다.

풍압무게 계산

조명용 등주 피뢰침 지지관 안테나 마스트의 풍압 무게를-. , ,

고려할 경우도 있다.

방진대책으로서의 전기공사 기자재

방진 재료

건축설비 기기에 의한 진동시-. ,

저주파수 영역이 큰 경우에는 금속 스프링을,

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중 고주파수의 성분이 큰 경우에는 방진고무를 사용하는∙경우가 많다.

주파수 영역에 따라 방진고무 방진패드 금속 용수철을 함께-. , ,

사용한다.

방진재에 허용무게 이상의 힘이 가해지면-.

방진효과를 잃음과 동시에 감소를 초래한다.

내진형 고천장용 조명기구

진동이 많은 고천장용 조명기구1

진동이 많은 고천장용 조명기구로 계속 진동이 가해지는-. ,

장소에서 채택한다.

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홀더 상부의 플랜지에 스프링을 설치하고 있어 진동을-.

흡수한다 직부형 파이프 현수형이 있다. , .

수은램프 까지의 각종 홀더를 시중에서 판매하고-. 1,000[W]

있다.

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수직 수평진동용 홀더2 ,

수직 수평 각각에 공진주파수가 발생하는 장소에서의 설치는(1) ,

피한다.

현수무게와도 관계가 있지만 수직 공진주파수에서, 8~15[Hz],

수평공진주파수에서 당으로 공진하였을 경우에는20~30[Hz]

기구가 크게 흔들린다.

등체의 천장면으로의 고정에는 스프링와셔와 지정볼트를(2)

사용한다.

루버는 체인을 사용하여 천장재에 연결한다(3) .

내진형 내충격형 모두 홀더 램프 루버의 조합으로 되어, , ,

있으므로 적절한 조합이 필요하다.

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내진전구

진동 충격에 강한 필라멘트 구조의 백열전구를 시판하고-. ,

있다.

다양한 앵커 필라멘트 지지 를 사용함으로써 싱글코일을-. ( )

채택하고,

코일을 지그재그 형태로 배치함으로써 일반전구에 비해 높은

내진성을 지닌 전구이다.

변압기 차측과 패널내 버스바와의 접속재2

변압기 철심의 자왜현상에 의한 진동이 변압기의 케이스에서-.

부싱을 통해 버스 바에 전파하는 것으로 발생하는 진동,

주파수는 전원 주파수의 은 정수 이다2n(n ) .

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변압기 차측과 패널내 버스 바와의 접속부분에-. 2

가요도체 플렉시블 도체 를 사용하여 진동을 흡수한다( ) .

플렉시블 도체는 편조구리선 을 함께 겹쳐 성형한다-. (100 ) .

와셔

톱니부착 와셔에는 내치형과 외치형이 있다-. .

스프링 와셔는 너트의 느슨함이나 도는 것을 방지할 목적으로

사용하는 것이다 장기간 사용하면 스프링 능력을 잃는 경우도.

있으므로 주의가 필요하다.

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전기설비기술기준 해석에서의 가요전선관 공사

기술기준가요전선관 공사의 요점은-.

가요전선관 공사에 의한 저압 옥내배선에서 가요전선관에

수용하는 전선은 절연전선이고 또한 연선일 것 그리고 관, ,

상호 및 관과 함외의 부속품과는 견고하게 전기적으로 완전히

접속하는 것에 있다.

가요전선관 공사는 가요성과 내충격성의 목적으로 채택한다-. .

전동기의 배선에서 경험법칙적으로 최소한 간편하고,

경제적이며 효과적인 방법으로서 채택하고 있다.

절연전선의 배선에서는 일반적으로 전선의 단면적이 작고

진동에 의한 전단 영향이 나오기 어려운 것으로 판단된다.

가요전선관 공사와 동일한 방법으로 관내에 케이블을-.

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배선하였을 경우 가요전선관 공사가 아니라 케이블 공사이다, .

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전동기의 단자함 부근에서 가요관 또는 가요전선관을-.

사용하는 목적은 외부에서의 기계적 충격으로부터 케이블을

보호하는 것으로 진동으로부터의 회피나 진동을 흡수하는

방법으로서 채택하는 것은 아니다.

공장 시설에서의 진동,

공장 시설에서의 진동 특징1 ,

공장 전기설비가 영향을 받는 진동원은 생산설비 그 자체의-.

진동에 의한 경우가 많다.

기기와 배관계통이 수용되어 있는 건물 구조를 통해 진동의-. ,

전파를 받는다 생산기기나 배관 덕트의 내부를 흐르는 유체. , ,

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분체의 유속 진동이나 흐트러짐 회전기계의 토출압력 변동과,

같이 이른바 기계진동이 중심이다, .

진동 주파수가 낮고 진폭이 큰 충격진동과 진동 주파수가-.

높고 진폭이 작은 떨림진동 이라는 진동이 있다‘ ’

램프 할로겐 전구의 내진성2 HID ,

고압 수은램프 고압 나트륨램프 메탈핼라이드램프 할로겐-. , , ,

전구 중에서 진동 조건이 진폭 주파수 일0.5[mm], 5~20[Hz]

경우

메탈핼라이드 램프 할로겐 전구는 가진시의 수명이,

정격수명에 비해 감소하는 경우가 있다.

고압 나트륨램프는 다소 감소하지만 고압 수은램프는 거의-. ,

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영향을 받지 않는다 그러므로 진동이 우려되는 장소에서는.

고압 수은램프를 채택하는 것이 좋다.

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진동에 의한 고압 나트륨램프의 꺼짐3

램프의 램프 전압은 발광관 내의 금속 증기압에 의해-. HID

결정된다 증기압은 발광관의 온도와 관계하며 온도가. ,

높아지면 램프전압도 상승한다.

고압 나트륨램프는 방전을 지속하고 있는 상태에서 진동을-.

받으면 램프 내에 밀폐되어 있는 나트륨이 고온 구역으로

이동하는 경우가 있다.

나트륨의 증발이 촉진되어 과잉이 됨으로써 램프 전압이-.

상승하여 램프가 꺼지는 경우가 있다 램프 전압의 상승은.

램프의 점등 자세와도 관계가 있다.

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전선 접속부분에서의 느슨함 방지4

전선과 기구단자와의 접속

전선을 나사고정으로 할 경우로 이 부분이 진동으로-. ,

느슨해질 우려가 있는 장소에서는 이중너트 스프링 와셔 또는,

나사의 느슨함방지 기구가 있는 것을 사용할 것.

전선과 기기단자와의 접속

전선과 기기단자와의 접속은 전기적 기계적으로 확실히(a) ,

시행하고 접속점에 인장이 가해지지 않도록 접속한다, .

접점은 충분히 조이고 진동에 의해 느슨해질 우려가 있는(b) ,

경우에는 이중너트 또는 스프링 와셔를 사용한다 로 되어.

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있다.

교량에 첨가 설치된 케이블의 방진5

교량을 통과하는 차량의 무게 바람 무게에 의한 교량의-. ,

진동은 보통 정도라고 한다5[Hz] .

교량에 첨가 설치된 케이블에 그 설치후의 케이블고정-.

방법으로 진동원에서 가능한 한 절연하는 고려가 요구된다.

공사요령 예( )

진동음이 발생하는 기계실에 부상공법 부상 유리벽의 설치 을-. ( )

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채택한 예를 소개한다 전동기에서의 진동 바닥 벽 상호로의. , ,

전파를 절연하고 있다.

금속관의 양끝 전동기 단자함에 이르는 부분에 플렉시블-. ,

튜브를 채택하고 금속관의 바닥 벽으로의 고정에는 금구와, ,

바닥벽 사이에 고무시트 약 가 끼워져 있다( 10[mm]) .

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전력설비 지진방재 대책

우리나라에서는 지진의 크기를 나타내는 지진의 강도 진도 를-. ( )

무감 인체에 느껴지지않고 지진계에만 기록되는(

정도의지진 에서부터 미진 경진 약진 중진 강진 열진 격진) , , , , , ,

등으로 나타내며 일본식으로 표기하고 있다

우리나라는 지진이 자주발생하는 태평양 지진대를 벗어난-.

유라시아 지진대에 속해 있으므로 비교적 지진으로부터

안전지대라고 인식되어왔으나 최근 일본 중국 러시아 등에서, ,

대규모 지진이 발생하고 있는점 등을 감안할 때 우리나라도

일정규모 이상의 지진이 언제든지 발생할 가능성을 내제하고

있다

지진의 피해는 다른 재해에 비하여 파괴의 규모나 인명피해의-.

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정도가 매우 크므로 사전에 이에 대응방안을 강구하여 피해를

최소화하여야 한다

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가 내진대책.

전력부문설비의 설계 시공에서 전력시설물의 내진은-. .

중요시해야 하며 다음과 같은 부분에 중점을 두어야 하며

중 약진에 대하여는 변형전도를 강성 범위내에 억제하여.

지진피해를 최소화하고 대규모 지진에 대해서는 작은 피해는

허용하지만 건축물 전체 붕괴로 인하여 인명손실과

전력시설물의 정지로 인한 피해를 최소로 억제한다

발전설비에대한 내진대책으로 발전소의 주설비 방사능관련1) (

원자로건물 핵연료 저장시설 차냉각시설 등 는, , 1, 2 )

설계지진력 이상으로 유지하여야 한다0.2g

정밀지진 감시설비 설치하여 단계별 발전기 운전계획2)

수립한다

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내진설계기준 강화와 안전점검 진단 실시3) .

각종 시설물 및 구조물별 내진기준을 설정 개별법을 제 개정, .

반영하고 기존 시설물에 대한 안전점검 및 진단실시

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송변전설비에 대한 내진대책4)

송전설비의 풍하중이 지진력보다 훨씬 크므로 내진설계는-

생략

변전설비의 설계가속도 이상유지- 0.2g

고강도 기자재 개발하여 사용한다-

자동 재송전 시스템 추진 배전자동화 등- (SCADA. , FAS )

전력설비의 기자재는 지진에 대해 공진이 없는 설계 시공을5) .

해야한다

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나 지진복구대책.

이재민 수용시설에 대한 전기 공급 계획 수립1)

인원 및 장비를 사전에 지정하여 긴급대응체제를 확립해야-

한다

지진발생시 전력 확보의 우선순위 결정 및 복구2)

전원설비 복구 우선순위는 발전설비 송변전설비 배전설비- , ,

순으로 한다

공급설비 복구 우선순위는 병원 국가공공시설 방송국- , ,

순으로 한다

중요설비에 대해 중 전원을 확보하고 부하전환 능력을 향상3) 2

시킨다

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비상발전차 및 임시선로 기자재를 확보하여 신속한4)

복구태세를 강구한다

전기누전으로 인한 화재예방대책을 강구한다5)

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향후방안3.

그동안 우리나라는 지진이 여년 동안 년평균 회-. 100 16

정도로 비교적 낮은 중진이하의 지진만 발생하여 외국에 비해

지진에 대한 지식과 경험이 부족하다

정부에서는 규모 이상의 강진에 견디도록 설계됐다고-. 7

하지만 이 단층대가 활성층일 경우 이 정도 이상의 큰 지진이

발생할 위험이 충분히 있다

앞으로 원자력 발전소 뿐만아니라 건축물의 전력시설물에-.

대한 내진설계도 새롭게 논의되어야 하고 건축물의

설계강화에 부응하여 우리 전기계에도 보다 구체적이고

실용가능한 내진설계 기준을 시급히 마련해야 한다

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일본기상청 이 년에 정한 진도계(JMA) 1949 (Seismic

는 실감으로만 규정하면 내용이Intensity Scale) [

명확치 않은 결점이 있음 측면에서 결정된 것이고]

우리나라도 이를 이용하고 있으며 그 내용은 다음과

같다

0. :無感인체에 느껴지지 않고 지진계에만 기록되는 정도의 지진

. :Ⅰ 微震정지하고 있는 사람이나 지진에 주의깊은 사람에게만

느껴지는 정도의 지진(0.0008 0.002g)～

. :Ⅱ 輕震많은 사람에게 느껴지며 창문이 약간 움직이는 것을 알 수

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있는 정도의 지진(0.0025 0.008g)～

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. :Ⅲ 弱震가옥이 흔들이고 창문이 덜그럭 거리며 전등처럼 매달려있는

물체가 심하게 흔들리며 그릇 안의 수면이 움직이는 것을 알

수 있는 정도의 지진(0.008 0.025g)～

. :Ⅳ 中震가옥이 심하게 흔들리며 불안정한 꽃병이 넘어지고 그릇 안의

물이넘쳐 흐른다 보행자도 느끼며 많은 사람이 집 밖으로.

뛰쳐 나오는 정도의 지진(0.025 0.08g)～

. :Ⅴ 强震벽이 갈라지고 비석 석등 등이 넘어지며 굴뚝 돌담이, ,

파손되는 정도의 지진(0.08 0.25g)～

. :Ⅵ 烈震무너지는 가옥이 이하이며 산사태가 일어나고 산사태가30%

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일어나고 지면이 갈라지며 사람이 서 있을수 없는 정도의

지진(0.25 0.4g)～

격진. ( ) :Ⅶ 激震무너지는 가옥이 이상이며 산사태가 일어나고 지면이30%

갈라지며 단층이 생기는 정도의 지진 이상(0.4g )

북미지역에서 일반적으로 이용되고 있는 진도계는

년에 제정된 수정 진도계 이며1931 Mercalli (MM)

다음과 같이 계급으로 분류되어 있다12

매우 좋은 조건에 있는 극소수의 사람만이 느낀다①

건물 위층에서 정지해 있는 소수의 사람에게나 느껴진다.②

예민하게 매달린 물건이 흔들린다

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옥내에서 특히 건물 윗층에서 뚜렷하게 느껴지나 많은③

사람들이 지진으로 간주하지 않는다 정지한 차가 조금.

흔들리며 트럭이 지나가는 듯한 진동이 있다 지속시간을 추정.

할 수 있다.

낮에 옥내에서 많은 사람들에게 느껴지나 옥외에서는 소수의④

사람에게만 느껴진다 밤에는 잠을 깨는 사람이 있다 접시나. .

유리창 및 문틀이 흔들리며 삐꺽 거리는 소리를 낸다 무거운.

트럭이 건물과 충돌하는 느낌이 들며 정지한 자동차가 눈에

띄게 흔들린다(0.0015 0.02g)～

거의 모든 사람에게 느껴지며 많은 사람이 잠을 깬다 접시나.⑤

유리창 등이 깨어지기도 하며 석회벽에 금이 가고 불안정한

물체가 넘어진다 나무나 장대등 긴 물체가 흔들리는 것을.

때로 볼 수 있다 추시계가 정지하기도 한다. (0.03 0.04g)～

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모든 사람이 느끼고 놀래서 밖으로 달려 나가는 사람이 많다.⑥

무거운 가구가 움직이고 석회벽이 떨어지며 굴뚝이 파손되는

경우도 있다 가벼운 피해가 발생한다. (0.06 0.07g)～

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모든 사람이 옥외로 달려 나간다 잘 설계 시공된 건물에.⑦

대한 피해는 무시할 수 있을 정도이다 잘 축조된 보통 건물에.

대한 피해는 가볍거나 중간정도이며 부실하게 축조하거나

설계가 잘못된 건축물은 상당한 피해를 입는다 굴뚝들이.

넘어지는 경우도 있으며 운전중의 사람에게도

느껴진다(0.1 0.015g)～

특수하게 설계된 건축물에 대한 피해는 가벼우나 보통으로⑧

견고하게 지은건물도 부분적으로 붕괴되는 상당한 피해를

입으며 부실하게 지은 건물은 큰 피해를 입는다.

판벽널이틀로 부터 튀어나오는 굴뚝 공장에 쌓아 놓은 상품, ,

기둥 기념비 벽 등이 무너진다 무거운 가구가 넘어진다, , . .

모래와 진흙이 소량분출되며 샘물이 변한다 운전자가.

흔들린다(0.25 0.33g)～

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특수하게 설계된 건축물이 큰 피해를 입으며 잘 설계된⑨

구조건물이 기운다 견고한 건물이 부분적으로 붕괴되며 큰.

피해를 입는다 빌딩이 기초로부터 벗어난다 지면이 눈에. .

띄게 갈라지며 매설판이 파괴된다(0.5 0.55g)～

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잘 지은 목조건물이 파괴되는 경우가 생긴다 대부분의 석조.⑩

및 구조물들이기초부터 파괴된다 지면이 심하게 갈라지며.

철로가 휜다 급한 비탈에서 적지 않는 사태가 일어난다. .

모래와 진흙이 이동하며 물이 둑에 튀어 넘쳐

쏟아진다 이상(0.6g )

서있는 건물이 거의 없다 있다 해도 석조건물 뿐이다 교량이. .⑪

파괴되고 모든 지면에 넓은 균열이 발생한다 지하.

매설관들이 전혀 사용 불가능 해 진다 흙이 무너지고.

연약지반에서 사태가 난다 철로가 심하게 굽는다.

전체적인 피해가 발생한다 지면이 파도처럼 출렁이며.⑫

측량선이나 수준면이 변한다 물건들이 공중으로 튀어나간다.

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전력시설물의 내진설계 기법

내진대책

중소지진에 대하여는①

변형전도를 강성범위내에 억제하여 지진피해를 최소로

억제해야 한다.

대지진에 대해②

작은 피해는 허용하지만 건축전체 붕괴로 인하여 인명손실과

전력시설 물의 정지로 인한 피해를 최소한 방지해야한다.

설계시 주의사항

설비의 내진 중요도1)

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전력시설물의 내진성은 건물의 사회적 중요도나 용도를-.

고려해서 등급을 설정한다 중요도 등급의 구분은 단계. 2 5∼

정도로 구분 할 수 있지만 일반적으로 단계 중요도, 3 (

로 분류하여 설명하면 다음과 같다) .ＡＢＣ

중요도① Ａ

건물사용목적에 따라 건물의 기능유지상 중요한 설비나-. ,

재해시의 인명안전확보상에 중요한 설비에 대해 기능유지의

확보를 해야하는 전기설비.

중요도② Ｂ

손상 등으로 인해 인명이나 중요설비기능에 관한 차재해가-. , 2

발생할 염려가 있는 설비에 대해 손상방지나 안전을 고려해서,

정지나 긴급차단의 지진 관제운전을 해야할 사항.

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중요도③ Ｃ

그밖에 설비기능에 관해 다소의 피해가 있-. , 어도 비교적 간단히,

보수 복구가 가능한 것, .

전력시설물을 설계를 할 경우 이러한 등급에 따라 각-. ,

설비별로 중요도를 결정하고 전력시설물의 내진계산을 하여,

적용한다.

건물 및 설비계의 지진반응예측

건물의 지진반응 건물입지장소의 지반조건 건물형상-. , ,

구조종별 건물강성에 따라 다르며 동일건물이라도 층에 따라,

가속도 변위가 다르다 또한 건물내에 설치된 설비들은, . ,

지진입력을 받음으로써 반응치가 변화한다 그러나 이러한. ,

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지진입력을 설계 시공시점에서 정확히 예측하는 것은·

곤란하므로 일반적으로 다음과 같은 개략법으로 설계용,

수평지진 산출을 위한 계수 건물바닥 반응배율을 고려한1 (

계수 로 사용한다) .

설비계의 적정배치

고압 및 특고압기기 및 배선의 배치에 따라서는 지진입력의-. ,

영향정도에 따라 손상 또는 전도로 기능정지 차, 2

재해발생으로 이어질 수 도 있어 고압용기기 및 배선설비는,

적정배선로로 기획해야한다.

구체적인 설계기법은 다음과 같이 들수 있다.

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중요도가 높은 전력용기기는 작용하는 지진력이 비교적 적은,①

건물저층부에 배치 한다 건축물의 내진설계가 잘되어 있는. (

경우)

지진입② 력으로 오동작할 염려가 있는 설비는 작용지진력이 비교적,

적은 아래쪽에 배치한다.

공조③ 위생설비의 다른 설비들에서 지진시 접촉으로 손상을 받지,

않는 경로에 배치한다.

점검 확인 및 보수하기 쉬운 장소에 배치한다, .④

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사용자재의 강도확보

전기설비의 내진성 검시항목으로 자재강도를 들 수 있다 즉-. .

지진입력으로 건물이 반응하고 동시에 건물내 설치된,

설비계도 반응한다.

생기는 분성력 및 변위는 설비계 각부위의 강도를-. ,

검토하는데 중요한 요소가 된다.

분성력에 대해서는 수평지진력으로 자재고정부에 가해지는-. ,

전단력 수평지진력에 의한 것 인장력 지진입력으로 생기는( ), (

분성모멘트에 의한 것 및 이러한 복합된 힘을 계산하고 이) ,

수치을 넘는 허용반응력도 단기 가 있는 자재를 사용한다( ) .

변위에 대해서는 층간변위 에 대해 강도적 탄성범위-. , 1/200

내에 있으며 전기적문제가 없는 설계 시공을 한다, · .

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공진방지5)

전기설비의 기기 및 배선들은 건물의 지진반응에 대해-. , ,

공진이 없는 설계 시공으로 해야한다· .

기능보전6)

지진중에도 운전한다.①

지진② 측정기로 감지하고 지진정도에 따라 기기운전이 자동적으로,

잠시 정지되거나 보수원이 수동으로 잠시 정지시켜 지진후에,

운전재개와 같은 두 가지의 큰 방식이 있으며, 또 지진후의

운전재개에 대해서도,

자동적으로 재운전 개시 가능한 것.③

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점검 확인후 재운전 개시 가능한 것, .④

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내진설계예(3)

기초의 설계1)

수변전설비의 주요기기에는 변압기 차단기 피뢰기 변성기-. , , , ,

콘덴서 발전기 축전지 등이 있고 대개는 콘크리트 기초로, , ,

되어 있다.

모두 정지기기 이므로 동 하중이 가해지는 일은 없지만-. ( )洞설계하중으로서는 기기나 기초자체의 중량에 따르는

수직하중과 풍압과 지진에 의한 수평하중에 관해 안전율 2

이상을 가지도록 설계하지 않으면 안 될 것이다.

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설계상의 문제점으로는

될 수 있는대로 콘크리이트의 소요량이 적을 것.①

홍수 설해 등에 대해서 충전부의 이격거리를 충분히 취할,②

수가 있을 것.

지하수 등에 의한 지반의 변화도 충분히 예측해 둘 것.③

기기의 보수 점검작업에 편리하고 안전한 배치나 형상일· ,④

것.

케이블피트 등이나 다른 구조물과의 관련에 대해서도 충분한⑤

고려를 해야 하며 형상 미관 등도 고려할 필요가 있다, , .

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수변전 설비의 내진 대책 예

변압기

내진대책1).

기초 볼트의 정적 하중이 최대 체크 포인트·

방진 장치가 있는 것은 내진 스 토퍼를 설치·

애자는 공진 파에 견디는 것으로 한다· 0.3G, 3 .

기계적 계전기류의 불필요 동작 대책을 세운다· .

기타 고려사항2).

본체의 공진 주파수는 일반적으로 이상 방진 장치가 있는· 10Hz (

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것은 수 Hz)

내진· 성을 향상시키기 위해서는 기 초 부재를 크게 한다든가 부싱

지지부의 보강 등을 한다.

옥외 애자형 기기

내진대책1).

공진시 동적 하중에 견디는 강도로 한다· .

가대를 포함한 내진 설계 검증을 한다· .

필요에 따라 고강도 애자를 사용한다· .


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공진 주파수는 수 정도· Hz 15Hz∼

규격 등 에서는 정적 수평하중 가· (JEC 2300, 196 ) 0.5G

기준이다.

내진 조건에 따라서는 스테이 애자로 보강할 수도 있다· .

가스 절연 개폐장치(GIS)

내진대책예1).

일반적으로는 기초부를 중심으로 한 정적 내진 설계로 대처할·

수 있다.

가공선 인입의 경우에 푸싱은 공진 을 고려하여 동적 설계를·

한다.

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공진 주파수는 수 정도· Hz 15Hz∼

진동 성상 이 다른 변압기 등과의 접속부는 플랙시블· ( )性狀조인트가 완충 효과가 있다.

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큐비클형 가스 절연 개폐장치(C-GIS)

내진대책 예1).

기본적으로는 스위치 기어와 동일하게 내진설계를 하고 있다· .

반 사이 및 변압기와의 접속에 는 케이블을 사용하고· ( )盤있으며 가요성이 있다.

공진 파의 검증도 실시하고 있다·0.3G, 3 .

기타고려사항2).

일반적으로 스위치 기어 본체 자체는 중심에서· C-GIS 2G

정도의 내진 강도가 있으며 수납 기기의 지지 비반 의, ( )扉盤계전기 내진성 등으로 전체의 내진성이 결정된다.

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베이스의 고정에 유의하면 거의 문제는 없다· .

스위치 기어

내진대책예1).

기초 볼· 트나 베이스와 프레임의 고정 볼트가 인발력과 전단력이 가장

큰 체크 포인트이다.

내진성 향상을 기하기 위해서는 부 재의 강성을 높이고·

기초부를 보강 한다.


몸체를 벽 등에 고정시키는 것도 전도 방지에 유효하다· .

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중량물이나 내진성이 문제가 되는 것은 반고 의· ( ) 1/2懃高이하로 배치한다.

필요에 따라 문멈침점을 늘린다· .

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보호 계전기

내진대책 예1).

정지형 계전기나 디지털 릴레이를 사용한다· .

판의 강성을 높여서 응답 배율을 내린다· .

기초부를 보강한다· .

다른 종류의 계전기를 조합해서 사용한다· .

협조상 가능한 범위에서 타이머를 넣는다· .


변압기의 기계적 보호 계전기에 대해서도 경보만으로·

한다든가 지 진 검출기로 차단 로크하는 등 대 책을,

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강구한다.

수전점 계전기의 동작시한을 늦개 할 것을 전력회사와·

협의하여 결정한다.

설비전반

내진대책 예1).

전기실은 지하층이나저층에 시설한다· .

옥외 기기의 기초는 일체 구조로 한다· .

배관이나 리드선에는 가요성을 부여한다· .

지진시에는 변위량이 큰 것에는 내 진 스토퍼를 설치한다· .

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지진의 탁월 주파수는 지반이나 건물에 따라서 다르나 공진·

유무를 사전에 검토하여 두는 것이 좋다.

자가발전설비

지진시의 운전 조건으로서 전내진형 주로 방재용 발전(

설비 으로 할 것인가 지진 관제형 주로 비상용 예비 발전) . (

장치에 대해서 내진 성능 이하의 감도의 감진기의 동작에

의하여 지진시의 운전을 로크하는 방법 으로 할 것인가 는)

부하의 중요도 건축물과 타설비와의 내진 강도의 밸런스 차, , 2

재해의 가능성 계전기 등의 지진 중의 동작 등을 검토하여,

결정하도록 하고 지진 후에는 안전 확실한 운전을 할 수·

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있는 것으로 한다.

내진 계산에 있어서는 종래의 정적 진도에 대하여 기기를

설치하는 바닥의 지진시 응답이나 바닥에 대한 기기의 응답

배율등 동적 효과를 고려한 수정 진도법에 의하여 행하도록,

구체적인 계산법이 표시되었다.

원동기와 발전기에 방진 장치를 시설할 경우에는 지진 하중이

원동기 발전기의 중심 에 작용한 경우의 수평 방향과, ( ) 2重心연직 방향의 변위에 대하여 유효하게 구속하는 스토퍼를

시설할 것.

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원동기의 배기 냉각수 연료 윤활유 시동용 공기의 각, , , ,

출입구 부분에는 변위량을 흡수하는 가요관을 시설할 것.

보조기 탱크류의 가대 배관류 배전반의 보강 지지 방법을, , , ,

구체적으로 제시하고 있다.

축전지 설비

가대의 내진 설계에 있어서는 축전지 단체의 동 마찰계수를

생각하지 않는다.

앵글 프레임을 나사조임에 의한 마찰력만으로 고정시키는

것은 관통볼트에 의하여 고정시키거나 또는 용접 방식이

바람직하다.

종래에는 전력 공급이 유지되면 다소의 어긋남이나 파손이

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있어도 부득이한 것으로 여겼으나 상정

진도 내에서는 이런 것이 전혀 없어야 한다( ) .想定震度내진 가대의 바닥면 고정은 강도적으로 충분히 견딜수 있도록

처리한다.

전조 상호간의 틈을 없애고 또한 내진 가대를 보강하기( ) , 電槽위해서 전조 정도 를 그룹하여 상하 개소에2 (2 ) 2電槽程度이동 방지틀 스페이서 을 시설 하는 것이 바람직하다( ) .

축전지인출선은 가요성이 있는 접속재로 충분한 길이의 것을

사용하고 자 형으로 배선하는점 등을 고려한다S .

엘리베이터

엘리베이터의 내진설계는 다음과 같다.

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정해진 설계진도를 토대로 한 지진 하중에 대하여 기기의

이동이나 전도없이 구 조 부분에는 위험한 변형이나

레일이탈이 발생하지 않도록 한다.

지진시에 로프나 케이블이 승강로내의 돌출물에 걸리지

않도록 설계한다.

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정전이나 기타 외부요인에 의하여 엘리에비터 운행에 지장이

생길 우려가 있기 때문에 가능한 한 신속하게 가장 빨리 댈

수 있는 층에 정지시키는 지진시 관제운전장치 를「」

설치하는 것이 바람직하다.

기 타

지진대책의 기본은 상정되는 지진력에 설비기기 배선 등이-. ,

손상 이동 전도에 의한 이상을 일으키지 않도록 하는, ,

것이다 지진력에 의한 영향은 층수가 높아질수록 받기 쉽기.

때문에 보다 충분한 대책이 필요하다.

변압기 지진대책 요점

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저압측을 로 접속하는 경우 가요성 도체를 필히1. Copper bar

사용한다.

가요성 도체는 절연커버를 설치한다2. .

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변압기 기초볼트는 바닥면에 견고하게 고정시킬 것 또한3. .

소정수량을 지지방법으로 견고하게 취부할 것 볼트수의.

생략이나 볼트구멍게 비해 볼트 굵기가 너무 작은 경우

볼트의 변형이나 굴절등이 사고가 발생될수 있으므로 주의할

것.

변압기 중량에 의해 내진구 의 배치 개수 크기를4. ( ) · ·耐震具고려한다.

변압기 용량 중량에 의해 적정 방진고무를 설치한다5. · .

변압기에 대한 접속 전선은 진동에 여유가 있게 시설한다6. .

스토퍼와 본체와의 틈은 정상 운전 중에 접촉 되지 않는7.

범위로 하고 스토퍼와 본체와의 접촉면에는 완충용 고무관,

등을 설치한다.

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배관 지진대책

지지재는 이하마다 개 설치한다1. 2m 1 .

단 신축 이음이나 행거 전후는 반드시 지지재로 보강消音器지지할것.

스토퍼와 배기관 상하 좌우 틈은 로 한다 또 러그와의2. , 5 .

틈은 열팽창과 신축 이음 위치를 고려한 후 결정할것. .

기3. 계 앵커의 직경 깊이를 기입할것 발전기 축전지 배전반등, . ( , ,

중량기기는 건물 구조체에 견고 하게 고정시킨다.

지지 강재의 치수 또는 직경을 기입할 것4. .

배기덕트 배기관 기타배관은 지진입력에 견디어 지진시에5. , ,

변형되지 않도록 견고하게 지지하고 또 원동기와 냉각수 연료, , ,

윤활유등의 배관접속부에는 가요관을 사용할 것.

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국내건축물의 내진설계 기준

년 월 일 개정된 건축법에 의하면 건축물은 지진에-. 1986 12 31

대하여 안전한 구조를 가져야 한다고 규정

년 월 일 확정된 건축법시행령 및 시행규칙에 의하면-. 1992 6 1

필요한 경우 지진에 대한 안전여부를 구조계산하도록 기초를

마련했으며 년 월 일 많이 개정했으며 년 특정1996 1 1 , 1988

시설물에 대해 내진설계를 의무화 했다.

연면적 이상 층이상 건축물 경간 이상인1000 3 , 10m①

건축물은 구조계산에 의하여 구조의 안전을 확인하여야 하며

층수가 층 이상인 연면적 인 판매시설 등5 apt, 5000 .

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지진구역 의 지역내에 건축하는 것으로써 당해용도에2②

사용하는 바닥면적의 합계가 이상인 종합병원 병원1000 , ,

통신촬영 시설로써 방송국 및 전신전화국과 발전소,

공공업무시설 바닥면적의 합계가 이상인, 5000

관람집회실 바닥면적의 합계가 이상인 판매 시설은,, 5000

지진에 대한 안정성 여부를 검토하여야 한다 우리나라의.

내진설계 기준에서는 지진 위험도에 따라 전국을 지진구역

의 구역으로 각각의 구역에 대하여 지역계수1,2,3 3 0.04,

로 잠정 규정하고 있다0.08, 0.12 .

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재질 구조에 따른 광섬유 종류,

구조에 따른 분류1.

Single mode type

Multi mode type : Step index type, Graded index

type

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특성

분류

MMF(Multi Mode

Fiber)

SMF(Single Mode

Fiber)

직경Core 50[ ]±3[ ] 10[ ]±3[ ]

직경Clad 125[ ]±3[ ] 125[ ]±3[ ]

분산특성 모드분산 야기 모드분산 없음

굴절율분포 GI, SI SI

대역폭 20 60[Hz]～ 200 2000[Hz]～

도파모드수 개 이상2 개1

단일모드 광섬유1) (SM: Single mode optical fiber)

전파특성 개의 전파모드만 전파: 1․ 모드간 분산이 없다․전송속도 우수․ 광원과의 결합효율이․

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낮다

제조가 어렵고 고가․광학특성 : 수 GHz km․ ․ 초광대역․

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다중모드 계단형 광섬유2) (MMF SI; Step index type)

전파특성 광원과의 결합효율 우수: ․제조가 용이하여 가격 저렴․근거리 단파장용․모드 분산에 의한 전송속도 제한․

광학특성 : 이상30 MHz km․ ․

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다중모드 경사형 광섬유3) (GI; Graded index type)

전파특성 : 여러 경로의 빛이 한곳에 집속․모드분산이 제거되어 속도 증가․제조상 고정밀도의 제어 요구․

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광학특성 : 이상200MHz km․ ․ 광대역․

굴절율 분포에 따른 광섬유 종류4)

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계단형 광섬유 언덕형 광섬유

형 광섬유W 환형 광섬유

재질에 따른 분류2.

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실리카계 광섬유1)

현재 가장 많이 사용되는 광섬유-.

클래딩의 굴절률은 코어보다 작아야 하며 여러 가지 경우의-.

조성이 있을 수 있다.

에서도 변형이 잘 되지 않고 열팽창 계수가 작기-. 1000 ,

때문에 갑작스런 온도 변화에도 깨지지 않는 특성

가시광선 영역에서부터 광통신에서 관심있는 적외선 영역까지-.

빛에 투명하다.

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불소계 광섬유(2)

년에 처음으로 불소계 유리 가 나왔으며-. 1975 (fluoride glass)

파장 영역 특히 에서 투과 손실이 매우0.2 - 8 , 2.55

작다

광섬유들의 손실이 에서 까지 될 수-. 0.01dB/Km 0.001dB/Km

있기 때문에 유망하나 길게 광섬유로 뽑아낼 수 없다는,

단점이 있다.

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희토류계 광섬유(3)

기존의 수동적인 광섬유에 희토류 원소를 첨가하는 경우-.

새로운 광학적 자기적 특성을 갖는 능동적 광섬유가 된다, .

실리카 광섬유의 코어가 아주 작기 때문에 희토류 이온을-.

첨가하여 고이득과 의 장점을 갖는low threshold

광섬유레이저용 광섬유로도 이용할 수 있다.

희토류 이온이 첨가된 실리카 광섬유에서 희토류 이온에-.

따라서 레이저 동작파장이 달라진다.

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플라스틱 클래딩 광섬유(4)

플라스틱 클래딩 광섬유 는-. PCS(Plastic-clad silica fiber)

실리카계 유리로 된 코어에 플라스틱으로 클래딩을 입혀 만든

광섬유

손실은 실리카계 광섬유에 비해서 크나 값싸게 제작할 수-.

있기 때문에 이내의 단거리 전송용으로는 훨씬 경제적인1Km

광섬유이다.

클래딩 재질로는 광섬유의 코팅용으로 흔히 사용하는 실리콘-.

수지나 또는 태플론 FEP(perfluoronated ethlene

가 사용propylene)

코어 직경도 로 아주 크기 때문에-. 110 - 600

광데이터링크로 실용화

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플라스틱 광섬유(5)

코어와 클래딩을 모두 플라스틱으로 만든 플라스틱-.

광섬유(plastic fiber)

견고하고 유연성이 뛰어나기 때문에 높은 광손실에도-.

불구하고 취급하기가 쉬워서 단거리 데이터 링크로 각광을

받고 있다.

코어직경도 로 아주 크기 때문에 값이 싼-. 110 - 1400

를 이용할 수 있으며 따라서 경제적인 시스템이 가능하다LED

재질로는 코어용으로 폴리스테렌-. (polysterene)

클래딩 재질로 가 있다PMMA(poly methyl methacrylate) .

Date post:	31-Aug-2019
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