[논문]철근콘크리트 구조물 내의 철근을 활용한 피뢰설비 인하도선의 설치방법에 관한 연구

이영철; 이주철

doi:10.5207/jieie.2013.27.7.101

철근콘크리트 구조물 내의 철근을 활용한 피뢰설비 인하도선의 설치방법에 관한 연구
A Study on the Installation Method of Down Conductors of the Lightning Protection System, using Rebar in Reinforced Concrete Structures 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.27 no.7, 2013년, pp.101 - 107

이영철 (대한전기협회) , 이주철 (대한전기협회)

Abstract ▼ AI-Helper

IEC Standards on lightning protection system specify the use of natural components as down conductors. This paper provides an analysis of problems revealed from our field investigation and survey conducted for the relevant experts in the construction site where natural components are used as down conductors. It also considers a suitable condition for installing natural components as down conductors in accordance with the latest version of the standard. As a result, when rebars of reinforced concrete are used as down conductors, vertical bars consisting of rebars of which thickness is not less than D13($127mm^2$) should be connected by welding, clamps or bound joints, using appropriate connection components conforming to IEC Standards. The lashed joints, however, shall not be applied for down conductors.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에 건축물의 피뢰설비에 관한 국제표준인 IEC 62305를 도입한지 10년이 지난 현재 인하도선으로 자연적 구성부재를 사용하는 현장의 실태조사와 관련 전문가에 대한 설문조사결과를 토대로 문제점을 분석하고 2012년에 개정 고시된 KS C IEC 62305 표준에 따라 자연적 구성 부재를 인하도선으로 사용할 때의 적합한 설치 조건을 고찰하고자 한다.
본 연구에서는 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에 건축물의 피뢰설비에 관한 국제표준인 IEC 62305를 도입한지 10년이 지난 현재 인하도선으로 자연적 구성부재를 사용하는 현장의 실태조사와 관련 전문가에 대한 설문조사결과를 토대로 문제점을 분석하고, 2012년에 개정 고시된 KS C IEC 표준에 따라 자연적 구성 부재를 인하도선으로 사용할 때의 적합한 설치 조건을 고찰하였다. 그 결과 철근콘크리트내의 철근을 인하도선으로 사용하고자 할 때는 피뢰시스템의 등급의 최적 간격에 따른 인하도선 수를 결정하고, 굵기가 D13(127㎟) 이상인 철근으로 구성된 수직 바와 수평바를 IEC 표준에 적합한 접속부품을 사용하여 용접접속, 죔쇠접속 또는 묶음 접속하고, 수직 바의 전기적 연속성은 측정전류 10A, 측정전압 4～24V인 측정 장비로 측정한 최상부와 대지면 사이의 전기저항이 0.

제안 방법

인하도선의 사용에 대한 현장실태 조사를 위해 아파트 건축현장 3개소, 오피스 빌딩 건축현장 2개소 등 5개소에 대하여 방문면접조사를 실시하였다. 그 결과 전용의 인하도선으로 구리도체를 사용하고 이와 병행하여 철근을 사용하는 곳 3개소, 건축용 철근을 전용의 인하도선으로 사용하는 곳 2개소로 나타났다.
죔쇠접속에 대한 철근의 굵기별 접촉저항을 확인하기 위해 IEC 표준에 따른 전기적 연속성 측정장비를 이용하여 접촉저항 측정시험을 실시하였다. 용접접속은 접속능률이 탁월하고, 묶음접속은 시공성이 낮아 현장에서 사용하지 않는 편이므로 채택하지 않았다.

대상 데이터

4월에 걸쳐 실시하였다. 설문은 방문, 전화, E-mail 등에 의하였으며, 80개소 중 51개의 응답이 있었다.
시험편은 건축현장에서 주로 사용하고 있는 철근으로 D10(71㎟), D13(127㎟), D16(199㎟) 3종류의 굵기이고, 길이는 30cm, 접속면의 길이는 12cm로 하였다. 시중에서 구입한 죔쇠는 전기적, 기계적으로 충분하도록 그림 9와 같이 2개씩을 사용했다.
그림 8은 철근의 전기적연속성 측정 장면이며 외측의 큰 크립은 전류 공급 단자이고, 내측 작은 크립은 전압측정 단자이다. 시험편은 건축현장에서 주로 사용하고 있는 철근으로 D10(71㎟), D13(127㎟), D16(199㎟) 3종류의 굵기이고, 길이는 30cm, 접속면의 길이는 12cm로 하였다. 시중에서 구입한 죔쇠는 전기적, 기계적으로 충분하도록 그림 9와 같이 2개씩을 사용했다.
인하도선 사용에 대한 설문조사는 국내 전기관련 산업 중에 설계․감리․유지․관리 등의 분야에 종사하는 전기기술자 51명을 대상으로 2013.3월∼2013.4월에 걸쳐 실시하였다.

성능/효과

인하도선의 사용에 대한 현장실태 조사를 위해 아파트 건축현장 3개소, 오피스 빌딩 건축현장 2개소 등 5개소에 대하여 방문면접조사를 실시하였다. 그 결과 전용의 인하도선으로 구리도체를 사용하고 이와 병행하여 철근을 사용하는 곳 3개소, 건축용 철근을 전용의 인하도선으로 사용하는 곳 2개소로 나타났다.
본 연구에서는 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에 건축물의 피뢰설비에 관한 국제표준인 IEC 62305를 도입한지 10년이 지난 현재 인하도선으로 자연적 구성부재를 사용하는 현장의 실태조사와 관련 전문가에 대한 설문조사결과를 토대로 문제점을 분석하고, 2012년에 개정 고시된 KS C IEC 표준에 따라 자연적 구성 부재를 인하도선으로 사용할 때의 적합한 설치 조건을 고찰하였다. 그 결과 철근콘크리트내의 철근을 인하도선으로 사용하고자 할 때는 피뢰시스템의 등급의 최적 간격에 따른 인하도선 수를 결정하고, 굵기가 D13(127㎟) 이상인 철근으로 구성된 수직 바와 수평바를 IEC 표준에 적합한 접속부품을 사용하여 용접접속, 죔쇠접속 또는 묶음 접속하고, 수직 바의 전기적 연속성은 측정전류 10A, 측정전압 4～24V인 측정 장비로 측정한 최상부와 대지면 사이의 전기저항이 0.2Ω 이하인 조건을 충족하여야 한다.
시험편에 측정시험 결과는 표 5와 같으며, 단면적은 작으나 표면상태가 깨끗한 D13이 단면적은 크나 산화피막이 형성된 D16에 비하여, 접촉저항이 2배정도 높아 시료의 표면상태가 영향을 크게 미치는 것으로 나타났다. 따라서 시공시에 접속부의 상태에 주의할 필요가 있다.

후속연구

향후 국내 실정에 적합한 인하도선 수의 결정기준의 설정에 관한 연구가 필요하며, 철근콘크리트내의 철근을 인하도선으로 사용할 때의 접속방법과 철근의 굵기를 관련 기준 등에 명문화할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인하도선의 역할은?	건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에서 피뢰설비는 국제표준과 부합화된 KS C IEC 62305시리즈 표준 등피뢰설비와 관련된 한국산업표준에 적합하게 설치하도록 정하고 있다. 이 표준에서 외부피뢰시스템의 일부를 구성하고 있는 인하도선은 수뢰부에 포착된 뇌전류를 접지전극으로 흘려보내기 위한 것으로, IEC 표준에서는 건축물의 철골, 철근 등의 자연적 구성부 재가 인하도선에 상응하는 크기, 전기적 연속성, 시공 방법 등이 조건에 부합되면 이를 인하도선으로 사용할 수 있다. 2012년에 개정 고시된 피뢰설비에 관한 한국산업표준에서는 자연적 구성부재를 전용의 인하 도선으로 사용하기 위한, 도체의 크기, 전기적 접속능률 강화를 위한 구체적 접속방법 등을 제시하고 있다.
	피뢰설비는 어떠한 규정에 근거하여 설치되는가?	건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에서 피뢰설비는 국제표준과 부합화된 KS C IEC 62305시리즈 표준 등피뢰설비와 관련된 한국산업표준에 적합하게 설치하도록 정하고 있다. 이 표준에서 외부피뢰시스템의 일부를 구성하고 있는 인하도선은 수뢰부에 포착된 뇌전류를 접지전극으로 흘려보내기 위한 것으로, IEC 표준에서는 건축물의 철골, 철근 등의 자연적 구성부 재가 인하도선에 상응하는 크기, 전기적 연속성, 시공 방법 등이 조건에 부합되면 이를 인하도선으로 사용할 수 있다.
	KS C IEC 62305시리즈 표준에서 외부시스템을 구성하는 일부에는 무엇이 있는가?	건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에서 피뢰설비는 국제표준과 부합화된 KS C IEC 62305시리즈 표준 등피뢰설비와 관련된 한국산업표준에 적합하게 설치하도록 정하고 있다. 이 표준에서 외부피뢰시스템의 일부를 구성하고 있는 인하도선은 수뢰부에 포착된 뇌전류를 접지전극으로 흘려보내기 위한 것으로, IEC 표준에서는 건축물의 철골, 철근 등의 자연적 구성부 재가 인하도선에 상응하는 크기, 전기적 연속성, 시공 방법 등이 조건에 부합되면 이를 인하도선으로 사용할 수 있다. 2012년에 개정 고시된 피뢰설비에 관한 한국산업표준에서는 자연적 구성부재를 전용의 인하 도선으로 사용하기 위한, 도체의 크기, 전기적 접속능률 강화를 위한 구체적 접속방법 등을 제시하고 있다.

참고문헌 (11)

KS C IEC 62305-3, Protection against lightning-Part 3 : Physical damage to structures and life hazard, 2012.
JLPA, Standards Design of the lightning protection system, 2009.
IET, Lightning protection, 2010.
DEHN + SOHNE, Lightning Protection Guide, 2012.
IEC 62561-2, Lightning protection system components (LPSC)-Part 2: Requirements for conductors and earth electrodes, 2012.
KS C IEC 61557-4, Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures - Part 4: Resistance of earth connection and equipotential bonding, 2013.
IEC 62561-1, Lightning protection system components (LPSC)-Part 1: Requirements for connection components, 2012.
NAPA, National Electrical Code, 2011.
A. Lammert, J. Meppelink, Effect of a direct stroke into the reinforced concrete, 27th ICLP, Avignon-France, 2004.
D. Kokkinos, N.Kokkinos, Effect of direct lightning strike in the down conductors embedded into the reinforcement, 28th ICLP, Ganazawa-Japan, p.1304-1309, 2006.
Kihong Lee, Experimental Verification on the Use of Steelwork as a Down-Conductor in Lightning Protection System, Journal of KIIEE, Vol.25, No.9, p94-99, 2011.

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