KR101102991B1

KR101102991B1 - 피뢰용 탄소 접지봉

Info

Publication number: KR101102991B1
Application number: KR1020110009259A
Authority: KR
Inventors: 이윤걸
Original assignee: 이윤걸
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-01-05

Abstract

본 발명은 접지선(10)을 이용하여 대지에 접지하는 피뢰용 접지봉에 있어서: 상기 접지선(10)과 전기적으로 연통되도록 금속재를 이용하여 헤드(22)와 나선(24)을 지니는 구조로 형성되는 중심봉(20); 상기 중심봉(20) 상에 동심상으로 고정되고, 외주면에 요철(35)을 지니는 탄소봉(30); 및 상기 탄소봉(30)의 양단에서 신속한 방전을 유도하도록 결합되는 방전판(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 전체 외형의 크기에 비하여 전기 전도성이 양호한 형태를 구비함으로써 낙뢰에 대비한 고 기능성과 함께 경량화 설계에 의한 설치 용이성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Description

피뢰용 탄소 접지봉{Carbon grounding bar for lightning arrester}

본 발명은 피뢰용 탄소 접지봉에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전체 외형의 크기에 비하여 전기 전도성이 우수한 중심봉에 탄소소재를 절약하는 동시에 중량이 축소되도록 요철을 지는 탄소봉의 양단에 신속한 방전을 유도하도록 각각 헤드와 너트에 의해 고정되는 방전판을 구비함으로써 낙뢰에 대비한 고 기능성과 함께 경량화 설계에 의한 설치 용이성을 향상할 수 있는 피뢰용 탄소 접지봉에 관한 것이다.

인명에 대한 사고예방과 각종기기 및 설비에 대한 고장이나 누설전류 같은 노이즈와 자연재해인 낙뢰로 인한 피해를 미리 예방하는 차원에서 접지를 실시하게 된다. 이와 같은 접지에 있어서 전기 전도성이 좋은 금속재들을 이용하여 대지와 접하게 설치함으로써 인명과 기계에 영향을 미치는 노이즈를 대지로 흘려 보내주는 방식이 보편적이다.

근래 IT를 비롯한 첨단산업의 발전으로 인해 각종 소형/고가의 첨단장비들이 속속 출시되면서 건축물 내외부에 설치되고 있으며, 이러한 장비들은 회로간의 간섭이나 회선간의 누설전류로 인한 고장원인 등을 해소하기 위한 접지가 필수적이다. 이에 더하여 낙뢰의 서지전류로부터 보호가 가능하도록 전기 전도성이 양호한 탄소재질을 이용하려는 시도가 있다. 이와 관련되는 선행특허로서, 한국 등록특허공보 제0852473호의 "탄소접지봉", 한국 공개특허공보 제2009-0105646호의 "고방사 탄소접지장치 및 그 설치방법" 등이 알려져 있다.

한국 등록특허공보 제0852473호는 탄소로 구성되며 다각형의 형상으로 형성된 탄소몸체와; 상기 탄소몸체를 관통되며 일단이 피뢰도선에 연결된 제1도전봉과; 일단이 상기 탄소몸체의 측면에 돌출되고 타단이 상기 탄소몸체의 내부에 함입된 제1도전봉에 접촉되거나 또는 서로 연결되는 제2도전봉을 구비하는 통상의 탄소접지봉에 있어서, 상기 탄소몸체는 상부 또는 하부 중 적어도 어느 하나에 덮개부를 더 구비하며, 상기 덮개부는 일측에 체결구가 형성되고, 상기 탄소몸체에는 상기 체결구와 결속되는 체결돌기를 더 포함하는 구성을 제안한다. 이에 따라, 제1도전봉으로 유도된 뇌전류를 탄소몸체보다 전도율이 좋은 제2도전봉으로 신속히 유도시켜 빠르게 뇌전류를 대지로 방유시킬 수 있는 효과를 기대한다.

한국 공개특허공보 제2009-0105646호는 접지선과 연결되어 과도전류를 접지하기 위해 대지에 매설되는 접지장치에 있어서, 스테인리스로 이루어지고, 일측단부에 측면과 일체로 연장되어 구성되는 뾰족한 형태의 침부와, 외측면에 요입된 형태로 구성되는 일개이상의 방사침고정구가 형성된 스테인리스봉; 상기 스테인리스봉의 외주연 중심부를 감싸도록 형성되고, 수분흡착능력이 뛰어난 탄소 입자를 압착하여 이루어진 탄소압축봉; 상기 탄소압축봉을 관통하여 스테인리스봉에 고정되고, 재질은 스테인리스로 이루어진 긴 원뿔형태의 스테인리스방사침;을 포함하여 구성되고, 상기 접지선은 스테인리스봉에 용접하여 결합된 구성을 제안한다. 이에 따라, 간단한 구조로 이루어져 생산성이 우수하고, 접지장치를 다수개 연설할 수 있어 접지력을 향상시킬 수 있는 효과를 기대한다.

상기한 선행특허에 의하면 탄소재질을 사용하여 전기 전도성을 향상하는 기능성의 향상을 기대할 수 있기는 하지만, 탄소재질을 기반으로 하면서 다방면의 효능을 최대한 발휘하기 위한 개선의 여지는 크다

상기와 같은 종래의 기술에 착안하여 개량하기 위한 본 발명의 목적은, 전체 외형의 크기에 비하여 전기 전도성이 우수한 중심봉에 탄소소재를 절약하는 동시에 중량이 축소되도록 요철을 지는 탄소봉의 양단에 신속한 방전을 유도하도록 각각 헤드와 너트에 의해 고정되는 방전판을 구비함으로써 낙뢰에 대비한 고 기능성과 함께 경량화 설계에 의한 설치 용이성을 향상할 수 있는 피뢰용 탄소 접지봉을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 접지선을 이용하여 대지에 접지하는 피뢰용 탄소 접지봉에 있어서: 상기 접지선(10)과 전기 전도성이 우수한 금속재를 이용하여 헤드(22)와 나선(24)을 지닌 볼트의 구조로 형성되는 중심봉(20); 상기 중심봉(20) 상에 동심상으로 고정되고, 탄소 소재를 절약하는 동시에 중량을 축소하도록 외주면에 요철(35)을 지니는 탄소봉(30); 및 상기 탄소봉(30)의 양단에서 신속한 방전을 유도하도록 결합되고, 금속재를 사용하고 탄소봉(30)의 관통과 유사한 크기의 체결공(46)을 지니며 방전판 외경의 크기가 상기 탄소봉(30)보다 작아도 되며, 각각 헤드(22)와 너트(26)에 의하여 상기 탄소봉(30)과 긴밀한 접촉 상태를 유지하는 방전판(40);을 포함하고, 상기 탄소봉(30)은 외주면에 접지저항 저감재(57)를 도포하여 수분이 적은 지역에 사용하며, 상기 방전판(40)은 2개의 탄소봉(30)을 결합하는 타원형 방전판(41), 3개의 탄소봉(30)을 결합하는 삼각형 방전판(42), 4개의 탄소봉을 결합하는 사각형 방전판(43)으로 구성하면 접지 용량에 대응하여 상기 탄소봉(30)의 증설이 용이하게 하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 탄소봉은 99% 고밀도 탄소원료를 사용하여 원통형으로 소결 성형되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 방전판은 외주면에 뿔 모양의 다수의 파형편을 구비하고, 뽀족한 부분으로 방전하는 전기적 특성에 의해 피뢰용 탄소 접지봉의 성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 변형예에 따르면 상기 방전판은 다수의 탄소봉을 일체로 결합하는 구조로 연장되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 중심봉의 일단에 흡수공과 배액공을 지닌 튜브를 더 구비하며, 튜브의 내부에 무기염을 충진한 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 피뢰용 탄소 접지봉은 전체 외형의 크기에 비하여 전기 전도성이 우수한 중심봉에 탄소소재를 절약하는 동시에 중량이 축소되도록 요철을 지는 탄소봉의 양단에 신속한 방전을 유도하도록 각각 헤드와 너트에 의해 고정되는 방전판을 구비함으로써 낙뢰에 대비한 고 기능성과 함께 경량화 설계에 의한 설치 용이성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 요부를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 설치상태를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 변형예를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 요부를 나타내는 구성도이다. 본 발명은 접지선(10)을 이용하여 대지에 접지하는 피뢰용 접지봉에 관련된다. 피뢰설비의 접지는 크게 피뢰침용 접지와 보안기나 기기의 접지로 구분되는 바, 본 발명은 낙뢰 서지로부터 각종 기기의 보호를 요하는 어느 분야에나 적용되도록 한다.

본 발명에 따르면 상기 접지선(10)과 전기적으로 연통되도록 중심봉(20)이 금속재를 이용하여 헤드(22)와 나선(24)을 지니는 구조로 형성된다. 중심봉(20)은 금속재 중에서도 전기 전도성이 우수한 순동 및 스테인레스 등을 사용하며 일단과 타단에 각각 헤드(22)와 나선(24)을 지닌 볼트의 구조로 형성한다. 나선(24) 상에는 너트(26)를 개재하여 접지선(10)을 고정하지만, 접지선(10)을 고정하는 방식은 반드시 이에 국한되지 않는다.

또, 본 발명에 따르면 외주면에 요철(35)을 지니는 탄소봉(30)이 상기 중심봉(20) 상에 동심상으로 고정된다. 탄소봉(30)의 외주면에 요철(35)을 형성하는 것은 성능을 향상하면서 탄소소재를 절약하는 동시에 중량을 축소하여 설치작업의 용이성을 향상한다. 종래의 경우 동일한 규격에 있어 상대적으로 고가이면서 실제 공사시 성인1명이 들기조차 힘든 중량으로 생산된다. 요철(35)은 각형 또는 반원형의 단면으로 연속적으로 이어지는 것이며 대지와 닿는 면적이 상당히 증가할 수 있어 저항을 낮추는 것으로 나타난다.

이때, 상기 탄소봉(30)은 99% 고밀도 탄소원료를 사용하여 원통형으로 소결 성형된다. 99% 고밀도 탄소원료를 소결한 후에 원통형으로 절삭하면서 외주면의 요철(35)과 중심의 관통공이 형성되도록 한다. 물론 탄소봉(30)을 완제품에 가까운 형태로 소결하면 요철(35)과 관통공의 가공시간을 줄일 수 있다. 어느 경우에나 탄소봉(30)이 99% 고밀도 탄소원료를 사용하기 때문에 도전성 시험에서 1옴 이하의 낮은 저항률을 확인할 수 있었다.

또, 본 발명에 따르면 상기 탄소봉(30)의 양단에서 방전판(40)이 신속한 방전을 유도하도록 결합된다. 방전판(40)은 금속재(순동이나 스테인레스 등)를 사용하고 탄소봉(30)의 관통공과 유사한 크기의 체결공(46)을 지닌다. 방전판(40)의 외경 크기는 탄소봉(30)보다 작아도 무방하다. 이와 같은 방전판(40)은 각각 헤드(22)와 너트(26)에 의하여 탄소봉(30)과 긴밀한 접촉 상태를 유지한다.

이때, 상기 방전판(40)은 외주면에 다수의 파형편(48)을 구비하는 것이 바람직하다. 방전판(40)의 외주면에 뿔모양의 파형편(48)을 형성하면 뾰족한 부분으로 방전하는 전기적 특성에 의해 피뢰용 탄소 접지봉의 성능 향상을 기대할 수 있다. 파형편(48)에서 각각의 뿔의 크기는 모두 균일한 것으로 도시하지만, 실제 제조에 있어서 부분적으로 탄소봉(30)의 외경보다 크게 돌출시킬 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 변형예를 나타내는 구성도이다. 본 발명의 변형예로서, 상기 방전판(40)은 다수의 탄소봉(30)을 일체로 결합하는 구조로 연장될 수도 있다. 도 3(a)처럼 2개의 탄소봉(30)을 결합하는 타원형 방전판(41), 도 3(b)처럼 3개의 탄소봉(30)을 결합하는 삼각형 방전판(42), 도 3(c)처럼 4개의 탄소봉(30)을 결합하는 사각형 방전판(43) 등으로 구성하면, 접지 용량에 대응하여 탄소봉(30)의 증설이 용이하다. 물론 방전판(41)(42)(43)의 체결공(46)과 파형편(48)에 대한 구성은 전술한 도 1과 동일하다.

또한, 도 2의 본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 설치상태를 나타내는 모식도를 참조하면, 상기 중심봉(20)의 일단에 흡수공(52)과 배액공(53)을 지닌 튜브(51)를 더 구비하며, 튜브(51)의 내부에 무기염(55)을 충진한 것을 특징으로 한다. 이는 전해질봉의 역할을 하는 보조체(50)를 탄소봉(30)과 연결하는 것으로서, 순동 파이프 구조의 튜브(51)를 탄소봉(30)의 일단에서 중심봉(20)의 헤드(22)와 결합되도록 한다. 튜브(51)는 양쪽 끝단에 수분흡수를 위한 흡수공(52)과 전해질의 배출을 위한 배액공(53)이 형성된다. 튜브(51)의 내부에는 천연광물의 무기염(55)을 가득 채운다. 이에 따라, 땅속의 수분이 흡수공(52)에서 흡수(공급)되고 배액공(53)으로 전도성액체가 흘러나오게 되는데 이렇게 흘러나온 전도성액체는 또 다시 탄소봉(30)과 작용하여 더욱 더 낮은 저항을 유지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 피뢰용 탄소 접지봉의 설치에 있어서, 시공하고자 하는 대지에 약 1M정도로 터파기를 하고, 탄소봉(30)의 조립체를 대지와 완전히 밀착되도록 가로로 눕히고, 탄소봉(30)의 외주면에 접지저항 저감재(57)를 도포한다. 단, 수분이 적은 지역에서는 접지저항 저감재(57)를 물과 혼합하여 믹싱 후 충진해도 무방하며, 반대로 수분이 많은 지역 에서는 접지저항 저감재(57)를 사용하지 않아도 무방하다.

종래의 탄소봉의 경우 탄소에 시멘트계 재료와 기타재료를 첨가시켜 자체의 전기저항이 키로옴(kΩ) 또는 메가옴(mΩ)으로 높은 저항을 나타내므로 현장에서는 반드시 물을 첨가시켜서 시공하도록 한다. 아울러 반드시 수분이 존재하는 경우에만 낮은 저항을 얻게 되므로 비가 충분히 오지 않은 상태(마른땅)에서는 낙뢰가 발생시 효과적으로 낙뢰를 방전/방출 시키는데 어려움이 있음은 물론 역으로 올라오는 서지로 인해 또 다른 2차 피해에도 노출이 될 가능성이 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 접지선 20: 중심봉
22: 헤드 24: 나선
26: 너트 30: 탄소봉
35: 요철 40, 41, 42, 43: 방전판
46: 체결공 48: 파형편
50: 보조체 51: 튜브
52: 흡수공 53: 배액공
55: 무기염 57: 접지저항 저감재

Claims

접지선(10)을 이용하여 대지에 접지하는 피뢰용 탄소 접지봉에 있어서:
상기 접지선(10)과 전기 전도성의 금속재를 이용하여 헤드(22)와 나선(24)을 지닌 볼트의 구조로 형성되는 중심봉(20);
상기 중심봉(20) 상에 동심상으로 고정되고, 탄소 소재를 절약하는 동시에 중량을 축소하도록 외주면에 요철(35)을 지니는 탄소봉(30); 및
상기 탄소봉(30)의 양단에서 신속한 방전을 유도하도록 결합되고, 금속재를 사용하고 탄소봉(30)의 관통에 대응하는 크기의 체결공(46)을 지니며 방전판 외경의 크기가 상기 탄소봉(30)보다 작아도 되며, 각각 헤드(22)와 너트(26)에 의하여 상기 탄소봉(30)과 접촉 상태를 유지하는 방전판(40);을 포함하고,
상기 탄소봉(30)은 외주면에 접지저항 저감재(57)를 도포하며, 상기 방전판(40)은 2개의 탄소봉(30)을 결합하는 타원형 방전판(41), 3개의 탄소봉(30)을 결합하는 삼각형 방전판(42), 4개의 탄소봉을 결합하는 사각형 방전판(43) 중 어느 하나로 구성될 경우 접지 용량에 대응하여 상기 탄소봉(30)의 증설이 용이하게 하고,
상기 방전판(40)은 외주면에 뿔 모양의 다수의 파형편(48)을 구비하고, 뾰족한 부분으로 방전하는 것을 특징으로 하는 피뢰용 탄소 접지봉.
제1항에 있어서,
상기 탄소봉(30)은 99% 고밀도 탄소원료를 사용하여 원통형으로 소결 성형되는 것을 특징으로 하는 피뢰용 탄소 접지봉.
삭제
제1항에 있어서,
상기 방전판(40)은 다수의 탄소봉(30)을 일체로 결합하는 구조로 연장되는 것을 특징으로 하는 피뢰용 탄소 접지봉.
제1항에 있어서,
상기 중심봉(20)의 일단에 흡수공(52)과 배액공(53)을 지닌 튜브(51)를 더 구비하며, 튜브(51)의 내부에 무기염(55)을 충진한 것을 특징으로 하는 피뢰용 탄소 접지봉.