KR100688602B1 - 접지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중에 매설된 접지 박스에 다층으로 이루어진 절연동판을 연결하여 뇌격전류가 역류되는 것을 방지하도록 축적 전하의 분산이 이루어지도록 한 접지 시스템을 개시한다.

본 발명은 낙뢰를 유도하는 피뢰침과, 케이스 내부에 권취된 동판으로 구성된 권상 접지박스와, 지중에 매설하는 접지전극을 연결하여서 된 공지의 것에 있어서, 절연된 다수의 박판체로 된 판상 접지박스 양단을 전기 피뢰침과 권상 접지 박스 사이에 연결하여서 된 접지 시스템을 구비한다.

이와 같은 본 발명은 낙뢰가 피뢰침으로 유입시 판상 접지박스 및 권상 접지박스를 통하여 지하에 매설된 접지전극으로 빠져나가는 과정에서 접지전극에 의한 방전용량의 한계로 인하여 역류하는 전하가 발생하더라도, 권상 접지박스의 극판에 전하가 1차 분산되고, 이 경우에도 권상 접지박스의 권상 극판에 의한 전하의 수용 용량이 부족한 경우 잉여 전하를 판상 접지박스에 의하여 수용할 수 있도록 하여서 된 것이다.

이에 따라, 본 발명은 피뢰침으로 유입된 낙뢰가 접지전극으로 방전된 후 남은 전하를 권상 접지박스 및 판상 접지박스의 극판에 의하여 순차로 분산 수용할 수 있게 되는 것이어서, 방전 낙뢰의 역류로 인한 기기나 인명의 손실을 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

접지 박스, 절연동판, 절연판, 동판, 케이스

Description

접지 시스템{Earth System}

도1은 종래의 접지 박스를 보인 단면도.

도2는 본 발명에 의한 판상 접지 박스를 보인 사시도.

도3은 본 발명에 의한 판상 접지 박스의 구조를 보인 분해사시도.

도4는 본 발명에 의한 접지 시스템이 설치된 상태를 보인 단면도.

도5는 본 발명에 의한 접지 시스템의 다른 실시예를 보인 사시도.

도6은 본 발명에 의한 접지 시스템의 다른 실시예를 보인 단면도.

도7,8은 본 발명에 의한 접지 시스템을 건물의 옥상에 설치한 상태를 설명하는 예시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 판상 접지 박스 11: 박판체

12: 돌기부 13: 통공

14: 절연판 15: 체결수단

16: 밀폐형 외함 17: 도선

20: 권상 접지 박스 21: 케이스

22: 단자 23: 동판

24: 뚜껑 25: 접지수단

30: 접지봉 31: 강봉

32: 절연재

본 발명은 접지 시스템에 관한 것으로, 접지전극으로 방전되는 뇌격전류가 역류됨을 방지하기 위한 접지 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 피뢰침을 설치하여 낙뢰가 떨어졌을 때 뇌격전류가 지면에 매설된 접지전극을 통하여 대지로 방류되도록 하여, 낙뢰가 내린 지점의 전위 가 위험 수준까지 상승됨을 방지하여 피해를 예방하도록 한다.

이러한 피뢰장치는 건물의 옥상 등에 설치되어 낙뢰를 유도하는 피뢰침과, 이 피뢰침에 연결되어 접지 박스와 연결되는 피뢰도선과, 지중에 매설된 접지 전극으로 이루어지는바, 실제로는 접지 전극에 의하여 극히 짧은 시간에 지면으로 방전시키기 위하여 "0"에 가까운 이상적 접지저항이 확보되어야 하지만, 실제로는 대부분의 경우 이상적 접지저항의 확보가 불가능하므로, 낙뢰에 의한 뇌격전류가 짧은 순간에 지면에 흡수되지 못하고 남은 잉여 전하가 주변의 기기나 인체에 전달되어 심각한 피해를 일으키는 사례가 빈번한 것이다.

아울러, 이러한 접지전극은 접지 저항 뿐만 아니라, 대전류의 서지 전력용량을 흡수하지 못하면, 막대한 전하가 일부만이 접지 전극으로 방전되고, 나머지 전하가 역류하면서 피뢰도선, 접지 전극에서 일부분에서 집중적인 고열이 발생되어 폭발되거나 주변의 변압기, 모바일폰 등에 전달되어 폭발 현상이 발생하는 등의 위험이 있는 것이다.

그러므로, 현실적으로 접지 전극의 저항이 "0"이 되도록 설치하기 어려우며, 접지 전극에서 순간적으로 방전시킬 수 있는 전하량이 한정되어 있다는 점에 착안하여, 본 출원인은 대한민국 특허등록 제353695호(발명의 명칭: 접지 박스, 이하 '인용발명'이라 함)에 의하여 피뢰침과 접지 전극사이에 연결할 수 있는 권취된 동판을 구비하여서 된 접지박스를 제안하였으며, 이를 도1로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 인용발명은 상측이 개방되고 일측에 단자(101)가 형성되며 내주연에 절연층(102)이 형성된 케이스(100)와, 상측에 단자(101)가 형성되고 내측에 절연층(102)이 형성되며 케이스(100)의 개방된 상측을 폐쇄하는 뚜껑(103)과, 상기 케이스(100)에 삽입되며 일면에 절연층(104)이 형성된 동판(105)과, 상기 동판(105)과 단자(101)를 접속시키는 연결판(106)으로 이루어진 것이다.

이와 같은 인용발명은 접지 박스가 설치된 건물에 낙뢰가 내리면 상기 낙뢰의 뇌격전류는 돌침부에서 수뢰되고, 이어서 피뢰도선을 타고 흐르며 접지 박스의 뚜껑(103)에 형성된 단자(101)를 통하여 동판(105)의 외측 선단으로 이동되며, 이 외측 선단에서 동판(105)의 내측 선단측으로 흐르게 되고, 동판(105)의 내측 선단에서 케이스(100) 저면에 형성한 단자(101)를 통하여 접지(107)로 이동되어 대지로 방류 소멸된다.

이러한 과정에서 인용발명은 많은 양의 뇌격전류를 모두 접지 전극으로 방전 시키는 것이 아니라, 절연된 동판(105)에 일부가 저장되고, 일부는 접지 전극에서 방전되는 것이므로, 뇌격전류가 피뢰도선측으로 역류하지 아니하는 것이며, 접지전극으로 방전된후 동판(105)에 저장된 나머지 전하도 대지로 방류되어, 인명과 재산을 낙뢰로부터 보호할 수 있게 된다.

이와 같이 하여 인용발명은 낙뢰가 내릴 때 뇌격전류에 의한 많은 전하를 일부는 신속하게 흡수 저장하였다가 대지로 방류시키고, 일부는 직접 접지 전극으로 방전시키게 되는 것이어서, 피뢰도선으로 재차 역류되는 뇌격전류 전하가 없게 되고, 이에 따라 뇌격 전류의 역류로부터 건물 및 변압기, 모바일폰 또는 건물 내부의 인명을 보호할 수 있게 되는 것이다.

반면에, 최근에는 지구온난화와 기상이변으로 1999년 연간평균 낙뢰일수는 30일 미만이었으나 2001년 이후에는 40일을 넘고 있으며, 매년 낙뢰 발생빈도가 증가하고 있는 실정이다. 그 결과, 강력한 뇌격전류를 동반한 대형 낙뢰 발생 빈도도 증가하고 있으며, 이러한 경우 일시에 엄청난 뇌격전류가 흐르면서 인용발명에서와 같은 접지 박스로도 수용되지 않아 역류하면서 각종 사고가 발생할 수 있는 가능성을 배제하기 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 접지 박스에서 뇌격전류의 방류시 미처 방류되지 못한 뇌격전류가 표면적이 넓은 다수의 박판체에 일시 분산되어 역류를 방지할 수 있도록 한 접지 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 낙뢰를 유도하는 피뢰침과, 케이스 내부에 권취된 동판으로 구성된 권상 접지전극과, 지중에 매설하는 접지 전극을 연결하여서 된 공지의 것에 있어서, 박판체 양측에 형성된 돌기부와, 돌기부에 형성된 통공과, 다수의 박판체 사이에 배치되는 절연판과, 통공을 관통하여 이를 체결하기 위한 체결수단으로 구성된 판상 접지박스와, 전기 피뢰침과 권상 접지 박스 사이에 전기 판상 접지박스의 체결수단을 연결하여서 된 것이다.

이와 같은 본 발명은 수뢰된 뇌격전류의 방류시에 일부는 접지 전극으로 방전되고, 미처 방류되지 못한 나머지 전하가 권상 접지박스와 판상 접지박스에 분산 저장되는 것인바, 특히, 판상 접지박스는 간단한 절단 설비에 의하여 그 규격을 설치 개소에 따라 충분히 크게 제작할 수 있어서, 권상 접지 박스에서 저장되지 못한 잉여 전하가 판상 접지 박스의 많은 박판체들에 고루 확산되어, 외부로 역류됨을 방지할 수 있게 되는 것이어서, 역류 방지 효과가 탁월하게 되는 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이 본 발명은 전류가 잘 흐르는 동 재질을 이용하여 두께가 얇은 다수의 박판체(11)를 형성하고, 이들의 양측에 돌출되게 형성된 돌기부(12)에 소정의 직경을 가지는 통공(13)을 형성하며, 상기 박판체(11)와 동일한 폭을 가지며, 그 길이는 짧게 형성하되, 전류가 통하지 않는 비전도성 재질로 이루어진 절연판(14)을 개재한 판상 접지박스(10)를 구비한다.

이때, 박판체(10)와 절연판(14)은 그 두께를 0.3 ~ 0.5㎜ 정도로 형성하고, 각각 30여장 정도를 번갈아 가면서 적층시키는 것이 바람직하며, 체결수단(15)을 이들 양측의 통공(13)에 끼워 체결하고, 이들을 밀폐형 외함(16)에 넣은 후 체결수단(15)에 도선(17)을 연결하여 밀폐형 외함(16) 밖으로 인출한다.

아울러 인용발명과 동일하게 권상 접지 박스(20)는 케이스(21) 내부에 절연층을 형성하고 측면과 저면에 다수개의 단자(22)를 형성하며, 상기 측면에 형성한 단자(22)와 내부의 권취된 동판(23)의 외측면을 접속하고, 케이스(21)의 상측을 덮는 뚜껑(24)을 구비하며, 상기 동판(23)의 권취된 부분 중 내측으로 위치되는 일측 선단은 케이스(21)의 바닥에 형성한 단자(22)와 연결되게 하고, 외측으로 위치하는 타측 선단은 뚜껑(24)에 형성한 단자(22)와 연결한다. 이와 같이 한후, 피뢰침(1)과 판상 접지박스(10)의 도선(17) 그리고, 권상 접지박스(20)의 단자(22) 그리고 접지 수단(25)을 순차 연결하되, 특히, 접지수단(25)은 지면 내층의 충분한 깊이에 매설됨으로써 접지 저항이 최소화되도록 하여야 함은 물론이다.

또한, 이러한 본 발명에서는 밀폐형 외함(16)에 액상이나 겔상, 고상으로 된 절연재(32)를 채워 넣음으로써, 절연 내력을 확보하고, 박판체(11)의 부식을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 건물의 상단에 설치된 피뢰침(1)에 낙뢰가 내리게 되면 상기 낙뢰 속에 포함되어 있는 뇌격전류는 피뢰침(1)을 통하여유입되고, 이어서 피뢰도선에 연결된 판상 접지 박스(10) 및 권상 접지 박스(20)를 거쳐 접지 수단(25)으로 흐르게 되는 바, 본 발명에서는 낙뢰에 의한 전하가 접지 수단(25)을 통하여 지면 내층으로 방류되는 한편, 잉여 전하는 접지 수단(25)의 방 전 용량 한계로 인하여 역류하여 권상 접지 박스(20)에 유입되어 단자(22)를 통하여 동판(23)으로 분산된다. 이때, 주지하는 바와 같이, 권상 접지 박스(20)는 그 권취된 동판(23)에 의하여 캐패시턴스가 증가하는 효과가 발생하고, 이에 의하여 평판형으로 된 것에 비하여 2배의 용량을 얻을 수 있게 되어, 이에서 많은 양의 전하가 저장될 수 있다.

반면에, 이러한 권상 접지 박스(20)는 그 제작시 동판(23)과, 절연층(23a)을 함께 감아 설치하여야 하는데, 이러한 과정에서 그 부피가 커지게 되므로, 충분한 용량 확보에 어려움이 있다. 그러므로, 본 발명에서는 판상 접지박스(10)에 내장된 박판체(11)의 규격과 매수를 늘리고, 그 사이에 절연판(14)을 끼워 조립하는 단순한 형태로 판상임에도 불구하고 많은 량의 전하가 확산될 수 있는 공간을 확보하여 많은 전하를 분산시켜 수용할 수 있게 되는 것이다.

그러므로, 본 발명은 권상 접지박스(20)에서 수용하지 못한 잉여 전하를 표면적이 넓은 판상 접지 박스(10)의 박판체(11)에서 분산, 수용할 수 있게 되는 것이므로, 잉여 전하가 외부로 전도되어 변압기나 각종 기기 또는 인명에 피해를 입히게 됨을 방지하게 되는 것이다.

또한, 이러한 본 발명에 의한 박판체(11)는 밀폐형 외함(16)에 절연재로 절연되어 수용되어 있다. 그러므로, 이를 도면으로 도시한 바와 같이 지층에 반드시 매설하여야 할 필요는 없으며, 필요에 따라 건물의 상단에 설치된 피뢰침 인근의 건물옥상에도 설치가능하며, 이 경우 매설을 위한 작업이 불필요하며, 필요시 보수가 용이하게 되는 잇점이 있다.

또한, 본 발명은 도6으로 보는 바와 같이, 접지수단(25)을 접지봉(30)으로 할 수도 있다. 이러한 경우에는 접지봉(30)에 저감제를 넣어 접지 저항을 감소시킬 수도 있음은 물론이다. 또한, 이러한 접지봉(30)은 그 재질이 구리로 된 것이 대부분이며, 이러한 경우 해머로 타격하여 지면에 박으면, 그 상단이 변형되어 손상될 우려가 있다. 그러므로, 이에 강봉(31)을 끼워 강봉(31)을 해머로 타격하여 접지봉(30) 하단의 예부가 지면에 쉽게 파고 들수 있도록 하고, 그 내부에 저감제를 넣은 후 상단에 도선을 연결하고, 마감처리하여 시공을 완료할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에서는 이러한 접지봉(30) 외에도 다양한 형태의 전극을 갖는 접지 수단을 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에서는 밀폐형 외함(16)을 스테인레스 스틸로 하거나 절연성능과 내구성이 우수한 세라믹등 무기질 재료로 할 수도 있음은 물론이다.

아울러, 본 발명에서는 도7로 보인 바와 같이, 본 발명에 의한 접지 시스템(10,20)을 건물의 옥상에 설치하고, 그 접지봉으로 향하는 도선만을 접지봉으로 향하도록 할 수도 있는 것이며, 이러한 경우에는 지면을 굴착하여 접지시스템을 매설할 필요가 없으므로, 시공이 간편하게 되는 잇점이 있다.

또한, 본 발명에서는 도8로 보인 바와 같이, 대형 건물에는 복수개의 접지시스템(10,20)을 설치하여 충분한 보호가 가능하도록 할 필요가 있으며, 도7,8로 보인 두 경우에 물을 담은 대형 용기에 접지선을 담가 두어도 유사 접지 수단으로 활용할 수 있음을 도시하였다.

이와 같이 하여 본 발명은 다수의 박판체에 의한 낙뢰 전하의 확산되는 추가 수용 능력 확보로 인하여 권상 접지 박스의 전하 수용 능력을 가일층 증가시킬 수 있게 되어 접지 수단에서 일시에 뇌격 전류가 방전되지 않은 대부분의 경우에 상당 부분을 저장하였다가 접지 수단으로 완만하게 방전 가능하게 되는 것이어서, 역류가 방지되어 건물이나 인명의 손상 및 피해를 주지 않고 안전하게 방전 완료할 수 있으며, 이들에 과다한 뇌격전류가 흐르더라도 역류하는 전류의 발생을 단계적으로 차단할 수 있게 되어 강력한 낙뢰에 하여 발생할 수 있는 인명과 재산의 손상을 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 낙뢰를 유도하는 피뢰침(1)과, 케이스(21) 내부에 권취된 동판(23)으로 구성된 권상 접지박스(20)와, 지중에 매설하는 접지봉(30)을 연결하여서 된 공지의 접지 시스템에 있어서,

   박판체(11) 양측에 형성된 돌기부(12)와, 돌기부(12)에 형성된 통공(13)과, 다수의 박판체(11) 사이에 배치되는 절연판(14)과, 통공(13)을 관통하여 박판체(11)와 절연판(14)을 체결하기 위한 체결수단(15)과, 박판체(11)와 절연판(14)을 수용하기 위한 밀폐형 외함(16)과, 박판체(11) 양단에 형성되며 밀폐형 외함(16) 외부로 인출되어 피뢰침(1)과 권상 접지 박스(20)에 연결되는 도선(17)으로 구성됨을 특징으로 하는 접지 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   밀폐형 외함(16) 내부에 액상, 고상, 겔상의 절연재(32)를 내장하여서 됨을 특징으로 하는 접지시스템.

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