한 줄 요약 In one line
접지저항은 대부분 접지극 바로 주변의 흙에서 생기므로, 토양 저항률에 비례하고 흙과 닿는 길이(둘레)에 반비례합니다.
Most earth resistance lies in the soil close to the electrode, so it is proportional to soil resistivity and inversely proportional to the length in contact with soil.
토양 저항률 Soil resistivity
토양 저항률 ρ [Ω·m]는 흙의 종류, 수분, 온도에 따라 수십 배 차이가 납니다. KS C IEC 60364-5-54 부속서 D는 토양 종류별 범위(표 D.54.1)와 대략적인 평균(표 D.54.2: 50 / 500 / 3000 Ω·m)을 줍니다. 예를 들어 점토질 모래는 50~500 Ω·m로 열 배 차이가 납니다. 가장 좋은 방법은 현장에서 웨너 4전극법 등으로 측정하는 것입니다.
종류별 추정식 (부속서 D) Estimates by electrode type
수평 매설도체·기초접지극 R = 2ρ/L, 판 R = 0.8ρ/L(L은 둘레), 수직 접지봉 R = ρ/L. 토양 100 Ω·m에서:
| 접지극 | R [Ω] |
|---|---|
| 접지봉 3 m | 33.33 |
| 접지봉 6 m | 16.67 |
| 수평 접지선 20 m | 10.00 |
| 판 1 m × 0.5 m(둘레 3 m) | 26.67 |
| 기초접지극 20 × 15 m(둘레 70 m) | 2.86 |
건물 기초의 철근을 이용한 기초접지극이 둘레가 길어 가장 유리합니다. 접지봉을 두 배로 길게 박으면 저항은 절반이 됩니다. 목표 10 Ω을 접지봉 하나로 얻으려면 L = ρ/R = 10 m가 필요해, 현실적으로는 여러 개를 병렬로 박거나 기초접지극을 씁니다.
여러 개를 박으면 Rods in parallel
접지봉은 가까이 있으면 서로의 전위를 올려(상호저항) 합성 저항이 1/n보다 큽니다. 부속서 D에는 합성 식이 없어, 이 사이트는 각 봉을 등가 반구로 보고 상호저항 ρ/(2πs)를 넣는 공학적 근사를 씁니다. 이용률 η = R1/(n·R)은 1/n 대비 효율입니다.
| 간격 s | 2개 합성 R | 2개 η | 4개(일렬) 합성 R | 4개 η |
|---|---|---|---|---|
| 1.5 m | 22.0 Ω | 76 % | 14.0 Ω | 60 % |
| 3 m | 19.3 Ω | 86 % | 11.2 Ω | 75 % |
| 6 m | 18.0 Ω | 93 % | 9.8 Ω | 85 % |
3 m 봉 하나는 33.3 Ω입니다. 간격을 봉 길이(3 m) 이상으로 두면 효율이 좋아지지만, 4개를 일렬로 박아도 1/4(8.3 Ω)까지는 내려가지 않습니다.
결빙·건조층 Frozen and dry layers
얼거나 마른 표층은 저항률이 수천 Ω·m까지 올라 거의 전류를 흘리지 못합니다. 결빙 깊이 1 m라면 3 m 봉은 유효 길이 2 m로 보아 R = 50.0 Ω으로 커집니다. 부속서 D는 이런 위험이 있으면 봉을 1~2 m 더 길게 하라고 권합니다.
얼마면 충분한가 How low is low enough
- TT 계통: 누전차단기로 보호할 때 RA × IΔn ≤ 50 V(60364-4-41 411.5.3). 300 mA면 RA ≤ 167 Ω, 30 mA면 1667 Ω
- 변압기 중성점: 국내는 KEC 142.5의 150/I(차단 시간에 따라 300/I, 600/I)
- 피뢰시스템: 가능하면 10 Ω 이하가 바람직(KS C IEC 62305-3 5.4.1, 의무는 아님)
실무 팁과 자주 하는 실수 Tips and common mistakes
- 부속서 D 식은 최초 추정용입니다. 시공 후 반드시 측정하고, 측정값으로 그 땅의 등가 저항률을 거꾸로 구해 두면 다음 설계에 쓸 수 있습니다.
- 건조한 계절과 겨울에 저항이 가장 커지므로, 측정 시기도 기록합니다.
- 접지극 저항 계산기에서 토양·배치·목표값(KEC, 피뢰 등)을 바꿔 보고, 측정값으로 저항률을 역산할 수 있습니다.