KR101139841B1 - 돌출부를 구비하고 세라믹 담체를 내재한 접지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가요성의 접지판을 갖는 접지장치에 관한 것으로, 변두리부위가 돌출된 다수의 통공을 갖는 가요성의 접지판이 원기둥형상으로 성형되면서 되고, 이 접지판에 나트륨 이온이 생성되는 충진제가 내재됨으로써, 설치장소의 환경에 맞춰 최적의 접지저항 값에 따라 반경을 자유로이 선택할 수 있고, 접지판의 형태 및 기하학적인 구조와, 충진제에 의해 접지저항이 현저히 저감하도록 된 것이다.

Description

돌출부를 구비하고 세라믹 담체를 내재한 접지장치{Grounding device having projecting parts on the body and including ceramic carriers therein}

본 발명은 접지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접지봉 몸체 다수의 돌출부가 형성되고, 그리고 접지저항을 감소시키는 충진제가 내재되도록 한 접지장치에 관한 것이다.

일반적으로 접지(ground)기술은 통신장비, 전자계측장비, 피뢰장비 및 전력장비 등을 과부하나 낙뢰 등의 서지 전압을 대지로 방사하여 보호하기 위한 기술이다. 이러한 접지기술은 낙뢰와 같은 자연적인 서지 전하(surge signal)와, 정전기 및 노이즈 등의 인위적 요인 등의 강력한 펄스(pulse)로부터 고집적회로로 구성된 전기 및 전자장비의 파손이나 오작동 등의 장애를 최소화하기 위한 필수적인 기술이다. 이 접지기술이 적용된 접지지스템은 낙뢰 등과 같은 순간적이면서 강한 서지로부터 전기 및 전자장비를 보호하기 위해 항상 적정값 이하의 접지저항 값이 유지되어야만 한다. 이때의 일반적인 접지저항(R)은 아래 [식 1]로 나타낸다.

[식 1]

R = ρ×f

여기서, ρ는 대지저항률(단위 Ω?m)이고, f는 전극의 형상과 기하학적 구조에 의해 결정되는 함수이다. 특히, 접지전극이 원기둥형상인 접지봉일 경우 접지저항(R)은 아래 [식 2]의 드와이트(Dwight)식에 의해 보정된다.

[식 2]

여기서, l은 접지봉의 길이(단위 m)이고, r은 접지봉의 반경(단위 m)이다. 따라서, 접지저항을 낮추기 위한 요인 중의 하나로, 도 1에서 보는 바와 같이 접지봉(10)의 반경을 크게 하여 단면적을 넓힐 수 있다.

하지만, 종래에는 접지봉(10)이 통상적으로 정해진 규격으로 대량 생산되는 동파이프가 이용되기 때문에 작업현장의 환경에 맞춰 접지봉(10)의 반경을 선택하는데 많은 제약이 있었고, 접지봉(10)의 반경을 크게 할수록 구입 비용이 급격히 증가하게 되는 문제점이 있었다.

상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 제1목적은, 상기 접지 장치가 매설되는 접지봉을 포함하며, 표면적이 증가되고 전하밀도가 높아져 대지와의 단위 전하(potential) 차이가 커지게 되어 전하의 방사 효율이 향상되도록 상기 접지봉의 몸체에 다수의 돌출부를 구비한 접지장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제2목적은, 접지봉에 다수의 통공이 형성되면서 통공의 테두리가 돌출부로서 돌출되어 표면적이 증가되고, 전하밀도가 높은 돌출된 변두리부위와 대지와의 단위 전하(potential) 차이가 커지게 되어 전하의 방사 효율이 향상되도록 한 가요성의 접지판을 갖는 접지장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제3목적은, 상기 접지봉을 가요성을 갖는 판형상의 접지판으로 성형함으로써, 작업현장에 따라 접지저항을 현저히 저감시킬 수 있는 최적의 반경을 갖도록 성형하도록 된 가요성의 접지봉을 갖는 접지장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제4목적은, 물유리 및 무기재료가 혼합되어 소성 성형된 충진제가 대지의 저항률을 감소시켜 접지저항이 현저히 저감되도록 한 가요성의 접지판을 갖는 접지장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 접지 장치가 매설되는 접지봉을 포함하며 상기 접지봉의 몸체에 다수의 돌출부를 구비한다.

또한 본 발명은 피접지체에 접합되는 접지판을 포함하는 접지장치에 있어서, 접지판은 가요성을 가지고, 양단부가 상호 부착되어 소정의 직경을 형성한다.

또한, 접지판의 표면은 표면적을 증가시키기 위해 엠보싱 처리된다.

여기서, 접지판은 일방향으로 돌출되어 표면적이 증가되도록 변두리부위가 형성된 다수의 통공이 형성된다.

또한, 접지판에는 수분흡수율을 향상시켜 접지저항을 낮추고 접지품질을 향상시키기 위한 충진제가 충전된다.

이때, 충진제는 물유리와 무기재료를 10~30 : 70~80 중량비로 혼합되어 400~900의 온도로 소성되어 제조된다.

여기서, 무기재료는 황토, 제올라이트, 벤토나이트, 칼소나이트 중 어느 하나 이상을 포함한다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 접지봉 몸체에 일방향으로 돌출된 돌출부가 다수 형성됨으로써(예로서, 엠보싱처리하여 표면적을 크게 함으로써), 돌출된 부위를 통해 대지로 방사되는 전하의 방사효율이 대폭 향상되고, 또한 추가적으로 통공의 형성으로 제작비용이 저감되는 효과가 있다.

또한, 가요성을 갖는 접지판이 작업 현장에 따라 원하는 반경의 원기둥형상으로 성형됨으로써, 종래의 반경이 규격화된 접지봉을 이용하여 접지저항 값을 산출하여야 하는 것과는 달리 설치장소의 환경에 맞춰 최적의 접지저항 값에 따라 반경을 자유로이 선택할 수 있는 효과가 있다.

또한, 접지판의 표면을 엠보싱처리하여 표면적을 크게 함으로써, 전하의 방사효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 접지봉에 밀착, 부착, 내재(內在) 또는 주위에 배치되는 충진제가 물유리와 수분의 반응으로 생성된 나트륨 이온(Na+)에 의해 pH 8~11의 농도를 장기간 유지함으로써, 대지 저항률이 장기간 동안 현저히 저감되는 효과가 있다.

도 1은 일반적으로 접지전극의 단면적에 따른 전하의 방사상태가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 접지장치에서 가요성을 갖는 접지판을 도시하며, 돌출부를 부분확대된 것이 개략적으로 도시된 도이다.
도 3은 도 2의 접지판으로 원기둥 형상을 만드는 과정을 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 접지판이 원기둥형상으로 성형된 상태에서 접지선이 설치된 상태가 도시된 정면도 및 측면도이다.
도 6은 도 2의 접지판이 원기둥형상으로 성형된 상태에서 연속 설치된 상태가 도시된 정면도이다.
도 7은 도 6에서 접지판들의 연결부위가 확대 도시된 정면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 접지판이 지중에 매설된 상태가 도시된 상태도이다.
도 9는 본 발명에 따라 성형된 충진제가 도시된 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가요성의 접지판을 갖는 접지장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 접지장치에서 가요성을 갖는 접지판을 도시하며, 돌출부를 부분확대된 것이 개략적으로 도시된 도이고, 도 3은 도 2의 접지판으로 원기둥 형상을 만드는 과정을 도시한 사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 2의 접지판이 원기둥형상으로 성형된 상태에서 접지선이 설치된 상태가 도시된 정면도 및 측면도이고, 도 6은 도 2의 접지판이 원기둥형상으로 성형된 상태에서 연속 설치된 상태가 도시된 정면도이며, 도 7은 도 6에서 접지판들의 연결부위가 확대 도시된 정면도이고, 도 8은 도 2에 도시된 접지판이 지중에 매설된 상태가 도시된 상태도이며, 도 9는 본 발명에 따라 성형된 충진제가 도시된 사시도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 접지판(100)은 가요성을 갖는 재질로 소정 크기의 판형상으로 제작된다. 따라서, 접지판(100)은 작업현장의 특성에 맞춰 접지저항을 최소로 할 수 있는 반경을 선택하여 원기둥형상으로 성형된다. 이때, 접지저항 값은 상기 [식 1]에 의해 산출된다. 이때, 적정한 접지저항 값을 미리 산정한 상태에서 반경을 구할 수 있고, 이를 반복 계산하여 접지판(100)의 최소 제작 비용 및 최저 접지저항 값이 만족할 수 있는 반경을 구하게 된다. 이때, 접지판(100)의 재질은 동판(銅版)으로 하는 것이 바람직하고, 이는 동판이 충분한 가요성을 가지고 있으면서 변두리부위가 돌출된 통공(110)을 형성하는데 매우 유리하기 때문이다. 물론, 동판 이외의 다른 재질이 이용될 수도 있다. 또한, 접지판(100)에는 다수의 통공(110)이 형성되고, 이때 통공(110)의 변두리부위가 돌출된다. 여기서, 표면적이 클수록 방사효율이 향상되므로, 변두리부위의 돌출된 높이를 높게 할수록 좋다. 또한, 돌출된 변두리부위는 전하밀도가 높은 부위로, 돌출된 변두리부위와 대지의 단위 전하 차이가 커지게 되고, 이로 인해 전하의 방사 효율이 향상된다. 이러한, 변두리부위가 돌출되도록 통공(110)을 형성하기 위해 펀칭(punching)을 포함한 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 도 3을 보면 상기 접지판(100)을 감아져서 원기둥을 형성하는 것을 도시한 사시도 이다. 미리 접지판(100)에 타격하여 변두리에 돌출부를 함께 갖는 통공(110)을 형성하고 이를 감아서 윈기둥 형태로 접지봉을 만드는 것이다.

본 접지판(100)은 접지봉을 만드는 바람직한 실시예로서 원기둥 외에도 직육면체 다면체, 원통 형태등 다양한 형태의 접지봉을 만들수 있다. 본 발명의 주요한 특징인 돌출부는 기존의 원기둥 봉형태의 접지봉을 직접 가공 엠보싱처리하여 만들 수 있으나 접지판 형태로서 성형하는 것이 바람직하다. 접지봉을 그 내부에 충전제를 충전하고 대지에 매설하여 사용할 때 돌출부를 형성하는 것과 함께 관통 구멍 또는 통공을 형성하여 사용하는 것이 바람직하며 또한 표면적 증가를 위해서도 접지봉 내부를 중공으로 하고 다수의 통공을 만드는 것이 바람직하다. 이때 엠보싱으로 돌출부를 형성하고 통공을 별개로 만들수 도 있으나, 도2 및 도3에서 설명한 것과 같이 넓은 면적의 접지판에 돌출부와 통공을 한번의 타격 가공 또는 엠보싱 가공을 통해 만들면 효율적으로 쉽게 만들 수 있다. 접지판(100)의 재질은 기존의 접지봉의 재질을 모두 사용할 수 있으나 타격이나 통공 형성등을 고려할 때 동판이 바람직하다. 또한, 도면으로 제시되지는 않았지만, 접지판(100)의 표면을 일방향으로 볼록하게 하거나 양방향으로 볼록하게 하는 엠보싱 처리를 통해 표면적을 넓힐 수도 있다.

또한, 도 4 및 도 5에서는 접지판(100)의 가요성을 이용하여 원기둥형상으로 성형한 훈, 접지선(130)과 연결된 상태가 도시되어 있다. 물론, 접지판(100)의 반경은 설치 현장의 특성에 맞춰 최적의 접지저항 값을 갖도록 선정되고, 이 반경을 갖도록 성형된다. 여기서, 접지판(100)의 일단부 또는 양단부에 연결부재(120)가 설치되고, 이 연결부재(120)를 통해 접지선(130)과 연결된다.

또한, 도 6은 원기둥형상으로 성형된 접지판(100)이 연속 배치되어 연결된 구조가 도시되어 있다. 여기서, 접지판(100) 상호 간의 연결을 위해 접지선(130)의 연결시 사용되는 연결부재(120)가 이용된다. 접지판(100) 상호 간의 연결부위를 확대해 보면, 도 7에서 보는 바와 같다. 연결부재(120)는 일단부가 접지판(100)의 일단부에 1개소 이상 나사 또는 볼트 등으로 결합되고, 타단부가 접지선(130)과 결합된다. 또한, 2개의 접지판(100)이 연결된 경우 도 7에서와 같이, 연결부재(120)의 접지판(100)에 결합되지 않은 타단부끼리 결합된다.

한편, 원기둥형상으로 성형된 접지판(100)의 내부에 도 9의 충진제(200)가 충전된다. 여기서, 충진제(200)는 물유리와 무기재료가 혼합되어 소정의 온도로 소성 성형하여 만들어진다. 이때, 물유리는 수분과 반응하여 나트륨 이온(Na+)을 생성하고, 이 나트륨 이온에 의해 충진제(200)의 pH 농도가 8~11을 유지하게 된다. 또한, 무기재료는 다수의 기공이 함유되어 높은 수분흡수율을 가지고 있어 항상 충분한 수분을 물유리에 제공하게 된다. 여기서, 물유리와 무기재료의 혼합비는 10~30 : 70~90 중량부이다. 또한, 물유리와 무기재료가 혼합된 상태에서 400~900의 온도에서 소성 형성된다. 이렇게 만들어진 충진제(200)는 다수의 기공이 형성된 세라믹 담체(carrier, 擔體)이다. 이 충진제(200)에 의해 대지 저항률이 현저히 저감하게 되고, 이로 인해 전하 방사효율이 향상하게 된다.

이처럼, 본 발명에서는 접지저항을 감소시키기 위한 대지 저항률과, 접지판(100)의 형태 및 기하학적 구조의 2가지 요인에 대해 각각 상응하는 충진제(200) 및 가요성 접지판(100)을 제시한다. 이들 충진제(200) 및 접지판(100)은 설치 현장의 환경에 따라 단독 또는 병행 설치될 수 있고, 상호 보완하거나 보조하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시 예들은 모든 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100...접지판 110...통공.
120...연결부재 130...접지선,
200...충진제.

Claims (5)

1. 접지 장치에 있어서,
   상기 접지 장치는 매설되는 접지봉을 포함하고,
   상기 접지봉은, 관통 통공이 구비된 돌출부가 판재 자체에 형성된 판 형태의 접지판을 몸체로 하여 구성되며, 그리고
   상기 접지봉이 상기 접지판을 직육면체 형태, 다면체 형태, 원통 형태, 또는 소정의 직경으로 감아져서 형성되는 형태로서 형성되는 것,
   을 특징으로 하는 접지 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 접지 장치가 수분 흡수율을 개선하고 유지하여 접지저항을 낮추고 접지품질을 향상시키도록, 상기 접지봉의 내측에 충진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 충진제는 세라믹 담체로서,
   물유리 10~30 중량부; 및 무기재료 70~90 중량부;를 포함하여 수분과 반응하여 Na⁺ 이온을 생성하며, 400～900℃에서 고체상으로 소성 형성되는 것을 특징으로 하는 접지 장치.

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