KR200384708Y1 - 보조피뢰침 - Google Patents

Abstract

본 고안은 낙뢰에 의한 뇌격전류를 흡수하는 피뢰침에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한옥지붕이나 용마루가 있는 건물에 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 보조피뢰침에 관한 것이고, 돌침부의 일측에 피뢰도선이 클립으로 고정된 보조피뢰침에 있어서, 2개의 고정판(101)을 회동가능하게 고정하고, 일측 고정판(101)의 일측에 돌침고정부(103)를 고정판(101)과 수직되도록 형성하며, 돌침고정부(103)에 조정슬릿(104)을 형성하고, 돌침부(107)의 하단을 돌침고정부(103)에 회전가능하게 고정하여 돌침고정축(105)을 형성하며, 돌침부(107)의 일측에 조정슬릿(104)을 통하여 조정나사(106)를 고정하는 것을 특징으로 한다.

Description

보조피뢰침{a subsidiary lightning rod}

본 고안은 낙뢰에 의한 뇌격전류를 흡수하는 피뢰침에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한옥지붕이나 용마루가 있는 건물에 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 보조피뢰침에 관한 것이다.

뇌운이 접근하면 지표에 있는 도전성이 있는 뾰족한 물체 등에서 뇌운을 향해 방전하기 시작하고, 뇌운도 상기 뾰족한 물체등을 향해 방전하기 시작한다. 뇌운과 뾰족한 물체 사이의 기상조건이 좋아지면 공기의 절연이 소실되어 각각의 방전이 연결되는 현상을 낙뢰라고 한다. 이때 뾰족한 물체등의 선단이 예각일수록 뇌운을 향한 방전이 생기기 쉽고, 소위 천둥 유발효과가 높아진다.

주지하는 바와 같이 피뢰침(lightening rod:避雷針)은 낙뢰(落雷)에 의한 충격전류를 대지(大地)로 안전하게 유도함으로써 낙뢰로 인하여 생기는 건물의 화재·파손 및 인축(人畜)에 대한 상해를 방지할 목적으로 설치하는 것이다.

이러한 피뢰침은 돌침부(突針部)·피뢰도선(인하도선)·접지전극(接地電極)의 세 부분으로 구성된다.

돌침부의 돌침은 구리 또는 용융아연도금을 한 철 또는 강(鋼)으로 된 지름 12 mm 이상 막대기를 사용하는 것이며, 피뢰도선은 구리를 사용하는 것은 단면적 30 mm² 이상, 알루미늄을 사용하는 것은 50 mm² 이상의 도선을 사용한다. 또한 접지전극은 두께 1.4 mm, 면적 0.35 m² 이상의 강판, 두께 3 mm 이상, 면적 0.35 m² 이상의 아연도금철판 또는 이와 동등 이상의 접지효과가 있는 막대기 모양 등을 사용하여 접지저항이 10Ω 이하가 되도록 지하에 매설하게 된다.

종래의 피뢰침은 낙뢰에 의한 천둥 방전 전류를 선단에서 받아 흡수하고, 지중으로 어스 방전시키는 것이고 또한 선단에서 흡수할 수 없었던 다른 뇌격전류를 피뢰침을 중심으로 한 일정구역 바깥으로 비산시킨다. 또한 공지의 연구결과에서 피뢰침은 앞이 뾰족할수록 코로나 방전하기 쉬워져 천둥 유발 효과가 높아지고, 낙뢰를 받은 때의 흡수율이 높아지는 것으로 알려져 있다. 그래서 피뢰침의 선단은 천둥 유발을 촉구하기 위해 뾰족한 침 형상인 것이 바람직하고, 프랭클린 로드라고 불리는 원추형상의 첨침이 일반적으로 사용된다. 피뢰침은 상술한 바와 같이 선단이 예각일수록 천둥유발효과가 높아지고, 또한 뇌격전류의 흡수율이 높아지는데, 반대로 흡수되지 않는 비산 천둥전류의 비산구역이 좁아지기 때문에 일반적으로 선단각도를 90도 전후로 형성하여 최저한의 안전성을 확보한다.

피뢰설계의 방식은 다양한 방법이 연구되어 왔고, 대표적인 것으로는 프랭클린 돌침방식이 있다. 이 설계방식은 1752년 벤자민 프랭클린이 낙뢰현상에 대한 연구를 시작하던 초창기의 기술을 근거로 하여 적용하기 시작한 가장 기초적인 피뢰설계방식이다. 피뢰범위는 피보호 대상 상부로 돌출된 피뢰침의 꼭지점에서 하향각에 의해 깔데기 형태로 형성되며, 이 깔데기 내부를 보호범위로 본다. 하향각도는 최대 45도를 기준으로 피뢰침 높이에 따라 작아지며 피보호물의 높이 60m 까지만 적용할 수 있다. 프랭클린 피뢰돌침은 그 적용 근거가 기술적으로 취약하고 설치가 간단하여 상대적으로 높이가 낮고 소규모의 구조물 보호에 적용할 수 있다.

그 다음에 패러데이 케이지 방식이 있는데, 프랭클린 돌침 방식과 같이 기술적으로 근거가 매우 취약한 설계방식으로 설치 및 비용적인면에서 비경제적이다. 피보호 구조물 전체를 전도성 도체로 덮어주므로서 피보호 구조물을 직격뇌로부터 보호해 준다는 개념이다. 많은 나동선 또는 동띠를 노출시켜 배치하여야 하므로 미관상 문제가 많고 각 지선에 뇌전류가 흐를 경우 피보호구조물 내부의 민감한 전자장비에 전자기적인 유도를 발생시킬 위험이 있다.

회전구체법은 피보호구역의 설정에 있어서 가상의 구를 보호해야할 구조물의 외곽선을 따라 대입하여 2개의 접촉면 내부를 피보호구역으로 간주하고 이 접선에 피뢰돌침 또는 가공지선등을 설치하는 설계방식으로 일반적인 구조물에 대해서는 반경 45M의 구를 적용하여 93%의 보호확률로서 설계하고 위험물 저장소등에 대하여 반경 20M의 구를 적용토록 권장하여 좀 더 높은 확률로 설계하고 있다. 이 설계방식의 가장 큰 문제점은 피보호 구조물의 모든 위치에서 형상에 관계없이 뇌운하에서 동일하게 전계가 집중되어 스트리머발생 가능성도 동일하다고 간주하는 점이다. 따라서 높은 빌딩의 넓은 수직벽면이나 수평 지붕면에도 전계집중에 따른 낙뢰 피격가능성의 차이에 대한 고려없이 수많은 돌침을 배열해야하는 결과를 초래한다.

회전구체법에 의하면 그 보호범위에 따라 보조피뢰침을 다수개 세워야 하고, 보조피뢰침과 어스선 사이에는 피뢰도선으로 연결한다. 이때 한옥지붕이나 용마루가 있는 건물의 경우 보조피뢰침을 설치하기가 용이하지 않고, 보조피뢰침을 용마루에서 제일 높은 곳에 설치하는 것이 효율적이나 용마루 지붕의 기울기 차이에 따라 별도의 보조피뢰침 설치기구를 따로 제작하여야 하는 문제가 있다.

최근에는 건축물의 성능 및 미관 향상을 위하여 외부 노출 시설물의 디자인을 개선하고자 하는 시도가 있으며, 이는 돌침방식에서 수평도체와 보조피뢰침을 혼용하는 방식으로 개선되고 있다. 그리고 독립접지 방식에서 공용접지 방식으로 바뀌고, 독립접지에서 환상접지방식으로 바뀌고 있다.

보조피뢰침은 설치하고자 하는 지붕의 형상에 관계없이 설치할 수 있어야 하지만, 현재까지는 이러한 설치용이성을 고려한 보조피뢰침이 없었다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 한옥지붕이나 용마루같이 중앙이 돌출된 지붕 등 설치하기가 어려운 곳에 용이하게 설치할 수 있고, 설치된 보조피뢰침의 돌침부가 수직 상향되도록 조절할 수 있는 보조피뢰침을 제공하고자 하는 목적을 가지고 있다.

본 고안은 전술한 목적을 달성하기 위하여 돌침부의 일측에 피뢰도선이 클립으로 고정된 보조피뢰침에 있어서, 2개의 고정판을 회동가능하게 고정하고, 일측 고정판의 일측에 돌침고정부를 고정판과 수직되도록 형성하며, 돌침고정부에 조정슬릿을 형성하고, 돌침부의 하단을 돌침고정부에 회전가능하게 고정하여 돌침고정축을 형성하며, 돌침부의 일측에 조정슬릿을 통하여 조정나사를 고정하는 것을 특징으로 하고, 2개의 고정판의 사이를 힌지로 고정하거나, 2개의 고정판 사이에 용마루안착부를 개재하고, 고정판과 용마루안착부의 양단부를 힌지로 고정하는 것을 특징으로 하는 보조피뢰침을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 보조피뢰침(100)은 2개의 고정판(101)이 회동 가능하게 고정되고, 일측의 고정판(101)에 돌침고정부(105)를 형성하여 구성된다.

돌침고정부(103)는 고정판(101)에 수직을 이루도록 형성되며, 일측에 조정슬릿(104)이 형성된다. 돌침부(107)의 하단은 돌침고정부(103)의 일측단에 회전가능하게 고정되어 돌침고정축(105)을 형성하고, 돌침부(107)는 돌침고정축(105)을 중심으로 조정슬릿(104)의 길이만큼 회전한다. 조정슬릿(104)은 돌침고정축(105)을 원점으로 하여 회전시킨 호의 형상으로 형성한다.

상기 돌침고정부(103)의 상단 일측에는 수평도체를 설치할 수 있다.

조정슬릿(104)이 위치하는 돌침부(107)에 조정슬릿(104)을 관통시켜 조정나사(106)를 고정한다. 따라서 조정나사(106)를 조으면 조정슬릿(104)의 주위를 조정나사의 머리부가 압착하여 더이상 돌침부(107)가 회전되지 않게 고정된다. 조정나사(106)를 풀면 돌침부(107)가 회전 가능하게 되어 정확한 수직의 위치를 찾아서 고정된다.

한옥지붕이나 용마루가 설치된 지붕의 경사도에 따라 2개의 고정판(101) 사이의 각도가 달라지게 되고, 돌침고정부(103)의 기울기도 달라지게 된다. 이때 조정나사(106)를 풀어서 돌침부(107)를 회전시켜서 수직을 이루도록 고정한다.

도 2는 용마루가 있는 지붕에 적용되는 보조피뢰침을 도시하고 있으며, 2개의 고정판(101) 사이에 아래를 향하여 개구된 대략 Π자 형상의 용마루안착부(109)를 형성한다. 용마루안착부(109)는 고정판(101)의 단부에 힌지(110)로 결합되어 고정판(101)이 회동 가능하다.

용마루안착부(109)는 용마루의 크기에 맞추어 그 폭과 높이가 결정되고, 지붕의 기울기는 고정판(101)을 회전시켜 맞춘다. 고정판(101)의 회전에 의하여 돌침부(107)가 수직에서 이탈하면, 조정나사(106)를 풀어 수직을 맞춘다음 조여 돌침부가 수직이 되도록 고정한다.

보조피뢰침(100)을 구성하는 고정판과 돌침고정부 등은 전도성이 좋은 동판으로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 고정판(101) 아래에는 건물 내부에로의 절연을 위하여 절연체를 설치한다.

돌침고정부(103)에 고정되는 돌침부(107)의 일측에 피뢰도선(1)을 고정클립(108)으로 고정하여 돌침부(107)에 의하여 유도된 낙뢰가 피뢰도선(1)을 통하여 접지부(2)로 이동한다. 피뢰도선(1)은 절연체인 피뢰도선용 지지구(10)에 의하여 견고하게 고정되어 있으므로 건물 내부로 전달이 되지않고 접지부(2)까지 이동이 용이하다.

이상과 같이 본 고안은 경사가 있는 지붕 정상에 용이하게 보조피뢰침을 고정할 수 있고, 지붕의 경사도에 따라 돌침부의 수직을 조정하여 맞출 수 있는 효과가 있다. 용마루가 있는 지붕의 경우 용마루에 해당하는 부분에 걸쳐 안착 시킬 수 있도록 형성하여 용마루에 관계없이 보조피뢰침을 설치할 수 있는 효과가 있고, 고정된 보조피뢰침은 안정적으로 지지되어 있어서, 낙뢰에 의한 충격에도 견고하게 고정되어 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 보조피뢰침을 도시한 사시도.

도 2는 본 고안의 보조피로침의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 3은 본 고안의 보조피뢰침이 설치되는 사용 상태도.

도 4는 종래의 프랭클린돌침 방식의 보호범위를 나타내는 개략도.

도 5은 종래의 회전구체법에 의한 보호범위를 나타내는 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

1 : 피뢰도선 2 : 접지부

10 : 피뢰도선용 지지구 100 : 보조피뢰침

101 : 고정판 102 : 힌지

103 : 돌침고정부 104 : 조정슬릿

105 : 돌침고정축 106 : 조정나사

107 : 돌침부 108 : 고정클립

109 : 용마루안착부 110 : 힌지

Claims (3)

1. 돌침부의 일측에 피뢰도선이 클립으로 고정된 보조피뢰침에 있어서,

   2개의 고정판(101)을 회동가능하게 고정하고, 일측 고정판(101)에 돌침고정부(103)를 고정판(101)과 수직되도록 형성하며, 돌침고정부(103)에 조정슬릿(104)을 형성하고, 돌침부(107)의 하단을 돌침고정부(103)에 회전가능하게 구성하여 돌침고정축(105)을 형성하며, 돌침부(107)의 일측을 조정슬릿(104)을 통하여 조정나사(106)로 고정하는 것을 특징으로 하는 보조피뢰침.
2. 제 1 항에 있어서, 2개의 고정판(101)의 사이를 힌지(102)로 고정하는 것을 특징으로 하는 보조피뢰침.
3. 제 1 항에 있어서, 2개의 고정판(101) 사이에 용마루안착부(109)를 형성하고, 고정판(101)과 용마루안착부(109)의 양단부를 힌지(110)로 고정하는 것을 특징으로 하는 보조피뢰침.