피뢰침에 대하여

안녕하세요? 오늘은 건축물에 설치된 피뢰침에 대하여 포스팅하겠습니다. 아시다시피 피뢰침은 건축물을 번개로부터 보호해 주는 역할을 하는 장치입니다. 매우 단순하지만 약간의 원리와 기준이 있고 잘 알지 못하는 설비와 연결이 되어 있습니다. 이것에 대해서 설명드리겠습니다. 

1. 피뢰침의 발명

미국 100달러

위 지폐는 미국 100달러입니다. 그림에 새겨진 사람은 벤자민 프랭클린이라는 미국의 유명한 정치인입니다. (대통령으로 오해하시는 분들이 계신데 대통령 아닙니다) 가난한 집에서 태어나 자수성가한 인물로 정치인이면서도 발명까지 했다고 합니다. 특히 오늘 말씀드릴 피뢰침을 발명한 사람으로 유명합니다. 

벤자민 프랭클린의 연실험

프랭클린은 번개가 전기인지 확인하기 위해 연을 날린 다음 번개가 쳐서 연 아래쪽의 키에 모였을 때 그것에 손을 대서 확인했다고 합니다. 현대인이 위의 모습을 보면 미쳤다고 할 것입니다. 너무 위험하기 때문이죠. 번개의 전압이 10억 볼트에 이르기 때문에 저런 행동을 하면 목숨을 잃을 것이 뻔하기 때문이죠. 

운이 좋게도 프랭클린은 죽지 않았습니다. 저 실험은 1752년에 행해진 실험이었습니다. 우리 민족이 1960년대만 해도 머리에 이가 득실거리고 배속에 기생충이 가득했으니 저 시대에 얼마나 미개했을지 수준을 생각해 보고 접근해야 합니다. 그렇지만 당시에 비슷한 실험을 하던 사람이 목숨을 잃고 말았습니다. 

2. 건물 옥상의 피뢰침

피뢰침

위 사진은 제가 근무하고 있는 곳에 있는 피뢰침입니다. 피뢰침의 끝이 뾰족한 이유는 전기에 대해서 이해를 먼저 해야 합니다. 번개는 음전하(-)이고 대지는 양전하(+)입니다. 그런데 이 양전하가 뾰족한 곳에 집중되기 때문에 번개는 뾰족한 곳으로 먼저 가게 됩니다. 그래서 나무 같은 곳에 번개가 잘 떨어지게 되지요. 이런 원리 때문에 피뢰침은 가능한 한 뾰족하게 만든 것입니다. 

수평도체

하지만 넓이가 매우 넓은 건물의 경우 피뢰침이 보호하지 못하는 곳이 있을 수밖에 없습니다. 그렇다고 옥상 곳곳마다 피뢰침을 세울 수도 없는 노릇이죠. 그래서 위와 같이 수평 도체를 설치하여 피뢰침의 역할을 대신하게 합니다. 피뢰침과 수평 도체의 설치기준은 보호각법과 회전구체법에 의해 설치됩니다. 이것도 깊게 들어가면 어려우니 간단하게만 설명드리겠습니다. 

 

보호각법

보호각법은 피뢰침 하부의 원뿔각부분은 번개로부터 보호된다는 것입니다. 보통 피뢰침의 높이가 높아지면 보호각이 작아지고 피뢰침의 높이가 낮아지면 보호각이 커집니다. 

회전구체법

회전구체법은 45.75m직경의 가상의 구를 굴려서 접촉하는 모든 부분에 피뢰침을 설치하게끔 하는 기준입니다. 피뢰침도 이런 2가지 기준으로 설계를 하여 설치가 됩니다. 

3. 접지 단자함

큰 건물의 1층을 유심히 보시면 왼쪽과 같은 접지 단자함을 볼 수 있습니다. 안을 열어보니 'Lightning Counter'라고 쓰여 있습니다. 피뢰침에 벼락이 얼마나 맞았는지 횟수를 세는 장치입니다. 벌써 3번을 맞은 것인지 표기가 되어 있습니다. 솔직한 제 생각은 '저렇게까지 장비를 해야 하나?' 입니다. 시대가 좋아져서 별 기기들이 다 나와 있습니다. 

 

4. 절연 수막 처리봉 및 접지극

접지 단자함 하부에는 오른쪽의 수막 처리봉이 있습니다. 이것은 땅속의 물이 모세관 현상으로 접지선과 지하의 좁은 틈을 타고 올라오게 되는데 이것을 막아주는 역할을 합니다. 고무로 절연 피복이 된 원판이 모세관 현상으로 올라오는 물을 차단시켜 주는 역할을 합니다. 그래서 수막처리봉입니다. 

수막처리봉을 지나서 대망의 접지극이 나오게 됩니다. 여기서 접지극은 반드시 기준저항을 만족해야 합니다. 피뢰침의 접지저항은 1종 접지공사로 진행이 되며 기준저항값은 10Ω 이하로 해야 합니다. 또한 다른 전기 기기의 접지는 서로 병렬로 연결하는 경우가 많은데 피뢰침은 다른 접지극과 병렬로 연결하면 않됩니다. 만약 병렬로 연결하면 번개의 에너지가 너무 커서 접지극을 통해 전기 기기에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.  

여기까지 피뢰침에 대해서 알아보았습니다. 단순히 옥상에 침이 있고 땅에 접지극만 있는 줄 알았는데 좀 더 많은 기구들이 있는 것을 확인하였습니다. 이상으로 피뢰침에 대한 포스팅을 마치겠습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다. 즐거운 하루 보내세요.