전력공급계통과 접지시스템의 관계
우기철 잦은 낙뢰발생에 따른 피해예방 대책
최근 지구온난화와 기상이변으로 낙뢰의 발생 횟수와 낙뢰 용량의 크기도 커지는 경향을 보이고 있는데, 이를 입증이라도 하듯이 기상청의 2007년도 낙뢰연감 발표 자료에 따르면 대한민국에서 발생한 낙뢰 횟수는 1,555,230회였다.
2009년 강원지방기상청에 따르면 올해 들어 지난 6월 16일까지 8개 관측소에서 관측된 천둥·번개가 친 날은 44일이었다. 지난해 대비 40% 이상 늘어난 수치다. 특히 지난 6월 2일~3일에 있었던 낙뢰(그림-1)는 춘천 강릉 속초 영월 철원 화천 양구 등에서 많은 낙뢰사고를 발생 시켰다.
그림1
강원일보의 6월18일자 사설에서는 이런 낙뢰피해에 대하여 방재시스템이 턱없이 미흡하다고 지적했고, 방재당국은 현재까지 단 한 번도 낙뢰 피해에 대해 조사한 적이 없는 것으로 알려졌으며 올여름 방재대책도 제대로 마련하지 않아 분명하게 내놓지 못하는 실정이기 때문에 주민들의 불안감이 높아지자 지난 16일 시·군에 최근 3년간 낙뢰 피해 상황을 조사하라는 공문을 내려 뒤늦게 피해 현황과 실태 분석에 나서고 있다고 했다.
낙뢰는 광개토대왕이 중원을 호령 할 때도 발생했고 프랭클린이 연을 날릴 때도 그리고 21세기 첨단정보화시대에도 낙뢰는 여전히 발생하고 있다. 낙뢰는 천둥 번개를 동반하여 두려움을 줄 수도 있지만 더 큰 문제는 낙뢰로 인해서 발생하는 직접적인 피해이다. 그림-2에서와 같이 1세대 접지피뢰기술인 피뢰침은 인명과 건축물을, 2세대접지피뢰기술인 기능성 접지봉과 피뢰침으로 인명과 시설물을 보호대상으로 하고, 현재 21세기는 낙뢰로부터 보호를 하여야 하는 중요한 대상이 첨단 전자통신 정보화설비들이다. 이런 전자통신정보화설비들은 저전압으로 동작되는 첨단 반도체로 구성되어 있어서 낙뢰에 매우 취약하다.
그림2
그러면 이러한낙뢰로부터 소중한 인명을 보호하고 고가의 설비를 보호 할 수 없었던 문제점과 향후 개선 대책에 대하여 알아본다.
먼저 한국이 낙뢰피해가 많이 발생하는 원인과 그 이유는 다음과 같다.
첫째, 국내 접지 및 피뢰기술규격의 오류이다. 2005년도 이전의 한국산업규격의 접지피뢰기술규격은 국제기술규격(IEC, IEEE)에 부적합한 독립접지방식을 채택하였었다. 이는 매우 중요한 사항으로 전 세계 대부분의 국가에서는 Y결선 방식의 중성선이 있는 전력공급계통을 채택하고 있고, 이와 같은 전력공급계통에서는 공통접지방식을 채택하는 것이 적합한 접지방식이다. 이와 같이 우리나라가 잘못된 접지방식을 채택하게 된 것은 일본의 접지방식을 잘못 도입한 것이 발단이다. 일본은 델타 결선의 전력공급계통으로 중성선이 없는 방식이기 때문에 독립접지방식이 적합했지만 한국은 Y결선의 중성선이 있는 전력공급계통이기 때문에 일본식이 아닌 전 세계가 채택한 공통접지가 적합한 접지방식이지만 독립접지방식을 채택한 것이 많은 낙뢰피해를 발생시키는 원인이 되고 있다.
*일본 및 한국의 전기연감 자료에 따르면 3선 델타 결선전력공급방식 채택국가는 일본, 북한, 소말리아, 온두라스 등 9개국 정도이다. 한국은 Y 결선전력계통이었고, 접지방식도 2005년 KSC-IEC로 공통접지방식으로 개정이 되었다.
둘째, 피뢰침에 대한 잘못된 인식이다. 漢字 문화권인 한국과 일본, 대만은 避雷針이 낙뢰를 피하게 해주는 것으로 인식하여 피뢰침을 설치하면 낙뢰피해를 입지 않는 것으로 잘못 인식을 하고 있는데 이것이 낙뢰피해를 키우는 가장 큰 요소 중에 하나이다. 피뢰침은 낙뢰를 피하게 하는 것이 아니고 오히려 낙뢰를 끌어당기는 역할을 하는 것이다.
ICLP(International Conference on Lightning Protection)에서는 비 재래식피뢰침의 과대광고에 대하여-낙뢰를 유도하는 성능이 있다는 피뢰침과 또 낙뢰를 몰아낸다는 피뢰침-주의와 경고를 하고 있다. 피뢰침 제조업체에서 광고하고 있는 기능에 대하여 이론과 과학적으로 입증되지 않았고, 또한 한국산업규격, 미국, 영국, 독일, 일본 등 대부분의 국가와 국제기술규격에서도 기능성 과대광고를 하고 있는 피뢰침이 특별한 기능이나 성능이 있다고 인정하지 않는다.
이와 같은 비재래식 피뢰침이 과대광고와 같이 기능을 한다고 해도 그 기능에 문제가 있다. 그 문제는 첫째 항에서와 같이 공통접지방식과 독립접지방식은 피뢰침 설치에 있어서도 매우 중요한 사항으로 독립접지방식은 피뢰침을 독립하여 설치한다. 이와 같이 피뢰침을 독립하여 설치하는 것은 프랭클린 시대 즉 19세기에 인명과 건물을 보호하고자 할 때나 적합한 방식이었지만 지금 첨단전자통신 정보화설비를 보호하여야 하는 21세기에는 부적합한 피뢰방식이다. 국제기술규격과 대부분의 전 세계국가에서는 피뢰침 접지를 보호대상인 전자통신설비의 접지와 공통으로 연결하는 공통접지방식으로 한다. 즉 낙뢰를 비재래식 피뢰침으로 유도를 하였다하더라도 그 유도된 낙뢰는 전자통신설비의 접지와 연결되기 때문에 악영향을 준다는 것이다. 또 몰아낸다는 피뢰침의 접지도 전자통신설비접지와 연결되어 있고, 따라서 몰아낸다는 피뢰침의 반대극성의 전하를 피보호설비가 갖게 되어 매우 높은 전압이 유기 되어 더 많은 낙뢰피해를 발생시키는 원인이 되고 있다.
향후 개선 대책으로는 다음과 같은 것이 필요하다.
첫째, 2005년도 개정이전의 한국산업규격(KSC)인 독립접지방식으로 시설된 접지 및 피뢰설비에 대하여 개정된 한국산업규격(KSC-IEC)에 적합하게 공통접지방식으로 개선을 하여야 한다.
둘째, 관계기관에서는 개정된 공통접지방식과 피뢰설비규격에 대하여 적극적인 홍보와 교육을 통하여 올바를 낙뢰 방재시스템을 갖추도록 하여야 한다.
셋째, 피뢰침에 대하여 잘못된 기술과 인식을 바로 잡을 수 있도록 교육과 홍보가 필요하다.
넷째, 개정된 KSC-IEC 규격에 적합하게 하위 관계기술규격(한국전기안전공사, 내선규정, 통신기술규격 등)의 개정이 절실히 요구된다.
다섯째, 상기와 같이 독립접지방식의 접지설비를 공통접지방식으로 개선하는데 있어서 예상되는 문제점을 확인하여 기술적으로 신뢰성 있고 또 경제적인 방법으로 개선 할 수 있도록 관계기관에서는 기술규격과 규정에 적합한 기술적 자료를 제공하여야 할 것이다.
이상과 같은 최소한의 개선대책을 수립하는데 있어서도 쉬운 일 만은 아닐 것이나 국가적인 경제손실을 예방하고 예산을 절감할 수 있는 중요한 분야 이기에 반드시 개선이 될 수 있기를 바라는 충정으로 이 글을 올린다.