접지저항은 무엇으로 정해지나요? What determines earth resistance?
접지극에서 대지로 퍼져 나가는 전류는 접지극 바로 주변의 흙을 지나며 대부분의 저항을 만납니다. 그래서 접지저항은 토양 저항률 ρ에 비례하고, 흙과 닿는 길이나 둘레가 길수록 작아집니다. 부속서 D는 이 관계를 아래의 간단한 식으로 줍니다.
Current leaving an electrode meets most of its resistance in the soil close to it, so resistance is proportional to the soil resistivity ρ and decreases with the length or perimeter in contact with soil. Annex D gives simple formulas:
| 접지극Electrode | 추정식Formula | L의 뜻L is |
|---|---|---|
| 수평 매설도체 (깊이 약 1 m)Horizontal conductor | R = 2ρ / L | 트렌치 길이 · trench length |
| 기초·환상 접지극Foundation / ring | R = 2ρ / L | 건물 둘레 · building perimeter |
| 판 (윗면 깊이 약 1 m, 세워서)Plate | R = 0.8ρ / L | 판 둘레 · plate perimeter |
| 수직 접지봉Vertical rod | R = ρ / L | 봉 길이 · rod length |
| 매설 금속주Buried metal column | R = 0.366·ρ/L·log₁₀(3L/d) | 매설 길이, d: 원통 지름 |
예: 저항률 500 Ω·m 토양에 3 m 접지봉 1개 → R = 500/3 ≈ 167 Ω. 같은 땅에 20 m × 15 m 건물의 기초접지극(둘레 70 m) → R = 2 × 500/70 ≈ 14.3 Ω. 기초접지극이 훨씬 유리한 이유입니다.
Example: one 3 m rod in 500 Ω·m soil gives about 167 Ω; a foundation electrode around a 20 m × 15 m building (70 m perimeter) gives about 14.3 Ω.
여러 접지봉의 병렬 합성 Parallel rods
부속서 D는 간격 권고만 있고 합성 식은 없어, 이 계산기는 공학적 근사를 씁니다. 거리 s만큼 떨어진 접지봉은 서로의 전위를 상호저항 Rm만큼 올립니다. 모든 접지봉이 같은 전위가 되도록 연립방정식을 풀어 합성 저항을 구하고, 이용률 η = R1/(n·R)로 1/n 대비 효율을 보여줍니다. 접지봉 1개의 저항 R1은 부속서 D 값을 그대로 씁니다.
- 등가 반구 (기본):
Rm = ρ/(2πs). 접지봉을 한 점에서 전류가 나가는 반구로 봅니다. BS 7430의 λ 계수법과 같은 형태이며, 가까운 간격에서 상호저항을 약간 크게 잡아 보수적입니다. - 선전류 (Dwight): 봉 길이 L 전체에 전류가 고르게 흐른다고 보고 이웃 봉의 평균 전위를 적분합니다.
Rm = ρ/(4πL²)·[2L·asinh(2L/s) − √(4L²+s²) + s]. 먼 간격에서는 ρ/(2πs)·(1 − L²/3s²)이 되고, s에 봉 반지름을 넣으면 Dwight의 단일봉 식ρ/(2πL)·(ln(8L/d) − 1)이 됩니다. 계산 과정에 이 단일봉 값을 부속서 D 값과 함께 보여줍니다.
두 모델의 차이는 보통 수 % 이내입니다(예: 봉 4개 일렬, 간격 = 봉 길이에서 이용률 약 75 % 대 77 %).
Annex D gives only spacing advice, so an engineering approximation is used: rods raise each other's potential by a mutual resistance Rm, and solving for equal potential gives the combined resistance and utilisation η = R1/(n·R). Rm is either the equivalent hemisphere ρ/(2πs) (default, BS 7430 form, slightly conservative) or Dwight's uniform line-current model; the difference is usually a few per cent.
실무 목표값 Practical targets
KEC 142.5의 변압기 중성점 접지(1항 가: 150/I; 1항 나: 혼촉 시 저압 대지전압이 150 V를 넘으면 1초 초과 2초 이내 자동 차단 300/I, 1초 이내 자동 차단 600/I; I는 고압·특고압측 1선 지락전류로 실측값, 곤란하면 선로정수 등으로 계산), 피뢰시스템 접지 권고값 10 Ω(KS C IEC 62305-3 5.4.1, 가능한 한 저주파 측정 기준, 의무가 아닌 바람직한 값), 통신설비 접지 10 Ω(예외 각 호에 해당하면 100 Ω), 그리고 2021년에 폐지된 구 판단기준의 종별 접지값(제1종 10 Ω, 제3종 100 Ω, 특별 제3종 10 Ω)을 고를 수 있습니다. 구 종별 값은 발주처가 아직 요구하는 경우를 위한 참고값입니다. 법령은 바뀔 수 있으므로 적용 전 현행 조문을 확인하세요.
Presets include KEC 142.5 transformer neutral earthing (150/I, 300/I or 600/I), 10 Ω for lightning protection (IEC 62305-3 5.4.1, desirable at low frequency, not mandatory) and telecommunications, and the former Korean earthing classes withdrawn in 2021, kept for clients that still specify them. Check current regulations before use.
측정값으로 토양 저항률 역산 Back-calculating ρ
모든 추정식(병렬 합성 포함)은 ρ에 비례하므로, 같은 접지극을 시공해 측정한 저항 R측정으로 ρ추정 = ρ가정 × R측정 / R계산을 구할 수 있습니다. 이 값은 그 땅의 "등가" 저항률로, 같은 부지의 추가 접지극 설계에 쓰면 좋습니다.
All formulas are proportional to ρ, so ρ_est = ρ_assumed × R_measured / R_calculated gives the equivalent resistivity of the site for further designs.
TT 계통의 판정 TT systems
TT 계통에서는 고장전류가 설비 접지극을 지나 대지로 흐르므로, 누전차단기로 보호할 때 RA × IΔn ≤ 50 V를 만족해야 합니다(KS C IEC 60364-4-41 411.5.3). RA는 접지극 저항과 보호도체 저항의 합입니다.
In TT systems the fault current flows through the installation electrode, so with RCDs RA × IΔn ≤ 50 V must hold (IEC 60364-4-41, 411.5.3).
자료 출처 Sources
KS C IEC 60364-5-54:2021 부속서 D(표 D.54.1, D.54.2, D.3.2, D.4)와 KS C IEC 60364-4-41:2017 411.5.3을 계산용으로 썼으며, 규격 표를 그대로 싣지 않았습니다. 병렬 합성은 규격 밖의 공학적 근사입니다.
Values from IEC 60364-5-54 Annex D and IEC 60364-4-41 411.5.3 are used for calculation only; the parallel-rod method is an engineering approximation outside the standard.