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A 피뢰 시스템(LPS) 은 낙뢰가 떨어지는 지점, 낙뢰 전류가 접지로 유도되는 방식, 위험한 전위차를 제한하는 방법, 그리고 전도되거나 유도된 서지가 전기 및 전자 장비에 미치지 못하게 하는 방법 등 네 가지 문제를 관리하기 위한 통합된 조치 세트입니다.
따라서 수뢰부, 인하도선, 접지 시스템, 등전위 본딩 조치 및 서지 보호 장치(SPD)는 각각 다른 역할을 수행합니다. 수뢰부 하나만으로는 완전한 LPS가 아닙니다. 접지 전극 하나만으로도 완전한 LPS가 아닙니다. SPD 또한 구조적 피뢰를 대체할 수 없습니다.
실질적인 질문은 “어떤 단일 장치가 낙뢰를 막는가?”가 아닙니다. 질문은 다음과 같습니다:
노출된 구조물에서 장비 인터페이스로 이어지는 모든 경로에 보호 조치가 할당되었으며, 적용 가능한 설계 규칙에 따라 검증되었는가?
피뢰 시스템이란 무엇인가?
국제 전기 기술 용어집(International Electrotechnical Vocabulary)에서는 LPS를 구조물과 그 내부를 낙뢰의 영향으로부터 보호하기 위해 사용되는 완전한 시스템으로 정의합니다. 실제로는 이 완전한 시스템에 프로젝트별 위험 평가를 통해 선정된 구조적 및 내부적 조치가 포함될 수 있습니다.
IEC 62305-1:2024 구조물, 설비, 내용물 및 인명을 보호하기 위한 일반 원칙을 수립합니다. 이는 물리적 손상 및 인명 위험을 다루는 조치와 전기 및 전자 시스템의 고장을 다루는 조치를 구분합니다. 이러한 구분은 낙뢰의 주 전류를 건물 주변으로 안전하게 흘려보내는 것만으로는 제어 패널, 데이터 포트 또는 인버터에 유입되는 과도 전압을 자동으로 차단할 수 없기 때문에 중요합니다.
| 보호 기능 | 일반적인 조치 | 해결되는 주요 문제 | 이는 다음을 증명하지 않습니다 |
|---|---|---|---|
| 낙뢰 부착 제어 | LPS 설계에 의해 선택된 수뢰부 막대, 도체, 메쉬 또는 마스트 | 낙뢰를 위한 의도된 부착 지점을 제공합니다 | 안전한 전류 경로, 본딩 또는 장비 보호 |
| 낙뢰 전류 전도 | 인하 도선 및 그 연결부 | 낙뢰 전류를 접지 시스템으로 전달 | 허용 가능한 접촉/보폭 전압 조건 또는 낮은 장비 전압 |
| 접지 | 전극 및 상호 연결된 접지 구성 | 전류를 분산시키고 공통 기준 전위에 기여 | 모든 금속 설비가 본딩되거나 모든 케이블이 서지 보호됨 |
| 전위차 제어 | 등전위 본딩, 분리 및 적절한 인터페이스 | 위험한 스파크 및 측면 섬락 위험 감소 | 인입 전원 및 신호 라인이 적절한 과도 전압 제한을 갖추도록 함 |
| 서지 보호 조치 | 조정된 SPD, 차폐, 배선, 본딩 및 보호 구역 설계 | 내부 시스템에 도달하는 전도 및 유도 스트레스 감소 | 구조물이 직격뢰의 물리적 영향으로부터 보호되도록 함 |
이 5개의 행은 유용한 엔지니어링 맵이며, 5개의 상호 교환 가능한 제품이나 표준 기반 설계를 대체하는 것이 아닙니다.
완전한 보호 개념은 외부 낙뢰 경로를 본딩 및 보호 구역으로 들어오는 전기 인터페이스와 연결합니다.
5개 경계에 걸친 낙뢰 보호 작업
건물 수준의 검토는 5개의 경계로 나눌 때 더 명확해집니다. 각 경계는 서로 다른 고장 모드, 증거 출처 및 책임 분야를 가집니다.
| 경계 | 설계 질문 | 일반적인 증거 | 정지 조건 |
|---|---|---|---|
| 1. 낙뢰 부착 | 낙뢰가 어디에 부착될 수 있으며, 의도된 수뢰 시스템이 어떻게 구조물을 보호할 것인가? | 건물 형상, 노출, 위험 평가, LPS 설계 도면 | 확인된 직격뢰 위험에 대해 적절한 구조적 LPS 설계가 없음 |
| 2. 낙뢰 전류 경로 | 전류가 수뢰부 시스템에서 접지까지 연속적이고 적절한 경로를 통해 흐를 수 있는가? | 도체 경로, 연결 상세, 구성 요소 문서, 점검 기록 | 불연속적이거나 손상되었거나 검증되지 않은 전류 경로 |
| 3. 본딩 및 이격 | LPS와 금속물 또는 설비 사이에 위험한 전위차가 발생할 수 있는가? | 본딩 계획, 이격 평가, 인입 설비 도면 | 미해결된 측면 섬락 또는 접촉/보폭 전압 위험 |
| 4. 인입 서비스 | 서지 에너지가 전원, 데이터, 제어, 안테나 또는 기타 전도성 라인을 통해 유입될 수 있습니까? | 전체 서비스 인벤토리, 접지 구성, 구역 경계, SPD 계획 | 하나의 전도성 인입 경로가 보호 개념에서 누락됨 |
| 5. 장비 인터페이스 | 잔류 스트레스가 연결된 장비와 호환됩니까? | 장비 내성 정보, SPD 보호 데이터, 설치된 도체 경로, 조정 증거 | 보호 수준 또는 협조는 장비 단자에서 입증될 수 없습니다 |
이 5단계 경계 모델은 흔히 발생하는 범위 오류를 방지합니다. 어떤 프로젝트는 옥상에 피뢰침이 눈에 띄게 설치되어 있으면서도 신호선 보호를 누락할 수 있습니다. 또 다른 프로젝트는 주 배전반에 대형 SPD를 갖추고 있으나 위험 평가에서 요구함에도 불구하고 외부 LPS가 없을 수 있습니다. 세 번째 사례는 둘 다 갖추고 있더라도 본딩이 불량하거나 보호되지 않은 도전성 설비가 두 시스템을 연결할 수 있습니다.
모든 경계에 할당된 조치, 증거 소유자 및 검증 기록이 있을 때만 시스템이 완성됩니다.
외부 LPS와 내부 보호는 서로 다른 역할을 합니다
외부 LPS: 차단 및 도통
외부 LPS는 낙뢰와 구조물 간의 물리적 상호작용을 다룹니다. 수뢰부 시스템은 건물의 형상과 요구되는 보호 등급에 대해 승인된 설계 방식을 사용하여 배치됩니다. 인하 도선은 해당 차단 네트워크를 의도된 전류 경로를 통해 접지 시스템에 연결합니다.
IEC 62305-3:2024 는 LPS를 통한 구조물의 물리적 손상 방지 및 LPS 근처에서의 접촉 전압과 보폭 전압으로부터 인명을 보호하는 내용을 다룹니다. 또한 설계, 설치, 검사 및 유지보수 경계도 다룹니다. 정확한 수뢰부 배치, 도체 치수, 간격, 이격 거리 및 접지 설계는 프로젝트별 엔지니어링 작업으로 남아 있어야 하며, 일반적인 블로그 다이어그램에서 가져와서는 안 됩니다.
내부 피뢰: 전위차 제어
낙뢰 전류가 흐를 때 건물의 각 부분은 서로 다른 전위로 상승할 수 있습니다. LPS와 구조용 강재, 배관, 케이블 트레이, 전기 설비 또는 기타 도전성 시스템 사이에서 위험한 불꽃 방전이 발생할 수 있습니다.
내부 피뢰는 등전위 본딩을 사용하며, 설계상 필요한 경우 전기적 분리 또는 기타 적절한 인터페이스를 사용합니다. 접지와 본딩은 서로 관련이 있지만 동의어는 아닙니다. 접지 전극만으로는 임펄스 발생 시 모든 관련 도전성 부품이 적절하게 조정된 전위를 유지한다고 보장할 수 없습니다.
서지 보호 조치: 내부 시스템 보호
외부 전류 경로가 정상적으로 작동하더라도 전기 및 전자 시스템은 스트레스를 받을 수 있습니다. 낙뢰 전자기 임펄스(LEMP), 인입 설비의 전도 전류 및 전자기 결합은 모두 구조물 내에 과도 전압을 발생시킬 수 있습니다.
IEC 62305-4:2024 구조물 내 전기 및 전자 시스템에 대한 서지 보호 조치를 다룹니다. 이러한 조치에는 조정된 SPD, 본딩, 차폐, 라인 배선 및 보호 구역 개념이 포함될 수 있습니다. 올바른 조합은 위험 평가, 전자기 환경, 설치 및 보호 대상 장비에 따라 달라집니다.
낙뢰 영향이 전기 장비에 도달하는 경로
설계 검토 시 세 가지 경로를 분리하여 유지해야 합니다:
- 직류 경로: 낙뢰가 구조물이나 외부 피뢰 시스템(LPS)에 떨어지면 전류가 설계된 도체와 접지 시스템을 통해 흐릅니다.
- 전도 서지 경로: 과도 전압이 전력, 통신, 안테나, 제어 또는 기타 금속 설비를 통해 유입되거나 유출됩니다.
- 유도 또는 결합 경로: 급격하게 변화하는 전자기장이 인근 배선 루프, 케이블 시스템 또는 장비 인터페이스에 전압을 생성합니다.
지중 전력선이 있다고 해서 낙뢰 관련 노출이 자동으로 모두 제거되는 것은 아닙니다. 외부 피뢰 시스템(LPS)이 있다고 해서 인입선을 검토할 필요가 없는 것도 아닙니다. 반대로, 배전반에 연결된 SPD는 지붕에 떨어지는 낙뢰를 차단할 수 없으며 구조적 전류 경로를 대체할 수도 없습니다.
SPD가 할 수 있는 것과 할 수 없는 것에 대한 더 구체적인 질문은 VIOX 가이드를 참조하십시오. 서지 보호기는 번개로부터 보호해 주나요?.
구성 요소 선정에 앞서 위험 평가가 선행되어야 합니다
모든 건물에 동일한 보호 조치나 피뢰 등급이 요구되는 것은 아닙니다. 결정 사항은 구조, 위치, 점유 상태, 서비스, 내용물, 피해 결과 및 적용 규정에 따라 달라집니다.
IEC 62305-2:2024 는 낙뢰 위험을 평가하고 평가된 위험을 허용 가능한 수준 이하로 줄이는 조치를 선택하기 위한 절차를 제공합니다. 일반적인 제품 목록이 해당 과정을 대체할 수는 없습니다.
구성 요소를 지정하기 전에 최소한 다음 사항을 수집하십시오:
- 건물 평면도, 입면도, 건축 자재 및 옥상 설비;
- 적용 가능한 방법에서 사용하는 지리적 및 환경적 노출 정보;
- 점유 상태, 인명 안전, 연속성, 화재 및 자산 피해 결과에 대한 입력 데이터;
- 모든 인입 및 인출 금속 설비;
- 기존 LPS, 접지 및 등전위 본딩 도면;
- 전력 시스템 전압, 접지 방식 및 예상 고장 전류 정보;
- 민감한 장비 위치 및 가용 임펄스 내성 정보;
- IEC 62305, NFPA 780, UL 96A 또는 기타 지역 규정의 적용 가능한 국가 채택 사항;
- 기존 점검, 수정 및 유지보수 기록.
이러한 입력 데이터가 누락된 경우, 카탈로그 값만으로 피뢰침 배치나 SPD를 선정하는 것은 시기상조입니다.
LPZ는 보호 작업이 변경되는 지점을 설명합니다
낙뢰 보호 구역(LPZ) 개념은 건물을 하나의 균일한 보호 공간이 아닌 일련의 전자기 환경으로 취급합니다. 외부 구역에서 점점 더 보호되는 내부 구역으로 선이나 물체가 이동함에 따라 노출 정도가 변합니다.
구역 경계에서 설계자는 다음을 고려합니다:
- 직접적인 낙뢰 전류나 그 일부가 이 경계를 넘을 수 있는가?
- 어떤 전원, 데이터, 신호, 안테나 또는 제어 라인이 이 경계를 넘는가?
- 경계에서 도전성 설비는 어떻게 본딩되는가?
- 어떤 서지 전류와 전압 스트레스가 잔류할 수 있는가?
- 다음 구역의 장비에는 어느 정도의 내성 수준이 요구되는가?
이후 해당 경계에 할당된 임무에 맞춰 SPD를 선정하고 상위 및 하위 조치와 조정합니다. 이 다이어그램은 개념적 구조를 나타낸 것이며, 모든 프로젝트에 정확히 세 개의 장치가 필요하다는 보편적인 지침은 아닙니다.
보호 구역 경계를 넘나드는 모든 전도성 서비스 라인을 고려해야 합니다. 전원 도체만 보호할 경우 다른 진입 경로가 열려 있을 수 있습니다.
VIOX 가이드: 유형 1, 유형 2 및 유형 3 SPD 각기 다른 시험 의무를 설명합니다. 별도의 SPD 조정 가이드 여러 유형을 순차적으로 배치하는 것만으로는 전압, 에너지, 거리 또는 고장 조정이 보장되지 않는 이유를 설명합니다.
SPD의 적합한 위치와 부적합한 위치
SPD는 명시된 조건 하에서 과도 전압을 제한하고 서지 전류를 분기합니다. IEC 프레임워크에서 AC 저전압 SPD 제품 요구 사항 및 시험 방법은 다음을 다룹니다. IEC 61643-11:2025, 하는 동안 IEC 61643-12:2020 위치 및 조정을 포함한 선정 및 적용 원칙을 다룹니다.
SPD 사양은 여전히 다음 사항과 일치해야 합니다:
- AC, DC, 태양광 또는 신호 라인 애플리케이션;
- 시스템 전압 및 최대 연속 작동 조건;
- 접지 방식 및 요구되는 보호 모드;
- 설치 경계에서의 예상 임펄스 부하;
- 장비에서의 전압 보호 목표;
- 단락 및 필수 백업 보호 조건;
- 도체 배선 및 연결 길이;
- 상류/하류 협조 증거;
- 국가 규정 및 정확한 제조업체 지침.
SPD는 누락된 구조적 LPS, 부적절한 본딩 네트워크, 지속적인 과전압, 일반적인 과부하 또는 단락을 수정하지 않습니다. 또한 모든 낙뢰 상황에서 장비의 생존을 보장하지도 않습니다.
데이터 또는 제어 라인이 동일한 장비로 들어오는 경우 전원 보호만으로는 불완전할 수 있습니다. 해당 신호 서지 보호기 선택 가이드 문서는 해당 회로에 대한 인터페이스, 신호, 접지 및 설치 입력을 다룹니다.
표준 맵: 시스템 규칙 및 제품 규칙
| 문서 | 이 결정의 주요 범위 | 이를 ~로 사용하지 마십시오 |
|---|---|---|
| IEC 62305-1:2024 | 일반 원칙 및 전체 낙뢰 보호 프레임워크 | SPD 또는 LPS 구성 요소에 대한 제품 인증 |
| IEC 62305-2:2024 | 구조물별 낙뢰 위험 관리 | 모든 건물에 동일한 LPS가 필요하다는 보편적 진술 |
| IEC 62305-3:2024 | 물리적 손상, 인명 위험 및 구조적 LPS 조치 | 저전압 SPD 제품 테스트 표준 |
| IEC 62305-4:2024 | 내부 전기/전자 시스템을 위한 서지 보호 조치 | 독립형 SPD 데이터시트 또는 범용 배치도 |
| IEC 61643-11:2025 | AC 저전압 SPD에 대한 요구 사항 및 테스트 방법 | 완전하게 설치된 LPS가 올바르게 설계되었음을 증명하는 자료 |
| IEC 61643-12:2020 | AC 저전압 SPD 선정 및 적용 원칙 | 정확한 제품 모델에 대한 인증 |
| NFPA 780 / UL 96A | 북미 구조물 LPS 설치 프레임워크(채택 여부 및 프로젝트 상황에 따름) | 적용 가능한 전기 규정 또는 제품 인증 증빙의 대체물 |
그리고 VIOX IEC 61643 표준 가이드 은 더 심층적인 제품-표준 맵을 제공합니다. 북미 지역 작업 시, 적용 가능한 판본, 채택된 규정, 인증 요건 및 관할 당국을 확인해야 합니다. 해당 UL 피뢰 설비 적용 가이드 마찬가지로 구성 요소를 완전한 설치물로 취급하기보다는 전체 전기 시스템 설계, 본딩, 적용 표준 및 검사를 강조합니다.
프로젝트 인계 체크리스트
이 체크리스트를 사용하여 책임과 증빙 자료를 명확하게 유지하십시오.
LPS 설계자 또는 전문가용
- 위험 평가 및 필수 보호 조치;
- 수뢰부 커버리지 및 구조적 부착 방식;
- 낙뢰 전류 경로 및 접지 설계;
- 본딩 및 이격 거리 평가;
- 접촉, 보폭 및 위험한 스파크 발생 고려 사항;
- 옥상 장비 및 인입 서비스와의 조정;
- 채택된 표준에 따른 점검 및 유지보수 요구 사항.
전기 설계자 또는 패널 제작자를 위한
- 단선 결선도 및 접지 방식;
- 모든 전원, 데이터, 제어, 안테나 및 통신 인입부;
- LPZ 또는 동등한 보호 경계;
- 장비 내성 목표;
- SPD 위치에서의 예상 단락 조건;
- 설치된 도체 경로 및 연결 제약 조건;
- 전력 및 신호 보호 경로 간의 조정.
SPD 공급업체를 위한
- 시스템 유형 및 공칭/최대 연속 전압;
- 필요한 SPD 테스트 등급 또는 Type 및 임펄스 내량;
- 보호 모드 및 접지 방식;
- 필요한 전압 보호 레벨 또는 장비 목표;
- 경계에 필요한 방전 전류 선언;
- 단락 및 백업 보호 요구 사항;
- 상태 표시, 원격 신호, 외함 및 교체 필요성;
- 대상 시장에 필요한 정확한 문서.
VIOX는 낙뢰 및 서지 보호 설계의 SPD 부분을 공급합니다. 엔지니어와 기술 구매자는 다음을 검토할 수 있습니다. VIOX SPD 제품군 시스템 경계와 필요한 증거가 정의된 후, 또는 다음으로 문의하십시오. [email protected] 위의 전기 입력 사항과 함께. 구조적 LPS 설계, 설치 및 검증은 해당 프로젝트 표준 및 지역 규정에 따라 작업하는 유능한 전문가가 수행해야 합니다.
