개요
전기기능사 전기설비 과목에서 접지공사는 공개 문항만 42개에 이르는 빈출 단원이다. 「전선 및 기계기구의 보안공사」 대단원 안에서 문항 비중이 큰 편이고, 문제 유형도 일정하게 반복된다. 접지공사는 기기의 금속제 외함 등을 대지와 도통되는 전극에 연결해, 지락이나 낙뢰 때 생기는 이상 전류를 흙으로 흘려 보내는 시설이다. 한마디로 사람을 지키고 보호 계전기를 확실히 동작시키기 위한 안전 설비다. 시험은 접지의 목적, 접지전극 매설 깊이, 보호도체 색별, 접지 부속과 측정기 이름을 나눠 묻는다. 특히 목적을 고르는 문항과 「목적이 아닌 것」을 고르는 문항이 되풀이되므로, 방향을 먼저 가려내는 습관이 점수를 만든다.
접지의 목적과 원리
접지의 핵심은 방류다. 낙뢰나 지락으로 이상 전류가 흐르면, 접지는 그 전류가 대지로 빠져나가는 경로를 만들어 기기 외함의 전위 상승을 억제한다. 목적을 정리하면 감전 방지, 이상 전압 억제, 대지전압 저하, 보호 계전기 동작 확보로 모은다. 변압기 중성점 접지의 이유를 따로 물으면 고저압 혼촉 방지가 답이다. 고저압 혼촉이란 고압 전로와 저압 전로가 우연히 접촉해 저압측에 위험한 전압이 실리는 사고를 말한다. 중성점을 접지해 두면 혼촉 사고 때 저압측의 대지전압 상승을 억제하고 보호장치가 빠르게 동작해 위험을 끊는다.
방향을 뒤집은 보기가 함정의 중심이다. 「전로의 대지 전압을 상승시킨다」, 「전로의 대지 전압 감소를 방지한다」 같은 서술은 접지의 목적이 아니다. 접지는 위험한 전압 상승을 누르는 쪽이지, 발생시키거나 지키는 쪽이 아니다. 전압 변동 방지 보기도 그럴듯해 보이지만 접지의 몫이 아니다.
외울 값과 규격
접지공사는 숫자로 묻는 문항이 많다. 값들을 한 표로 모아 정리한다.
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 접지전극 매설 깊이(사람이 접촉할 우려가 있는 곳) | 지표면 아래 0.75 m 이상 |
| 지중 매설 금속제 수도 관로의 접지극 사용 조건 | 대지와의 저항 3 Ω 이하 |
| 접지도체 최소 단면적(고장전류 미발생 시) | 구리 6 ㎟, 철 50 ㎟ 이상 |
| 동판 접지극 | 두께 0.7 ㎜, 면적 900 ㎠ 이상 |
| 보호도체(PE)의 색 | 녹색-노란색 줄무늬 |
| 고압·특고압 피뢰기 접지저항 | 10 Ω 이하 |
| 피뢰 시스템 접지선 굵기 | 구리선 16 ㎟ 이상, 철선 50 ㎟ 이상 |
| PEN 도체 최소 단면적 | 구리 10 ㎟, 알루미늄 16 ㎟ 이상 |
| 15 kV 이하 특고압 가공 전선로 접지 | 1 km마다 합성 저항 30 Ω 이하(각 접지점 300 Ω 이하) |
매설 깊이 문항은 사람이 접촉할 우려가 있는 곳이라는 조건을 달고 0.6, 0.65, 0.7, 0.75를 보기로 놓아 75 ㎝ 자리를 노린다. 색별 문항은 갈색, 흑색, 회색을 섞어 놓고 줄무늬 하나만 정답으로 만든다. 동판 접지극은 두께와 면적 두 수치가 함께 나오므로 짝으로 외운다.
접지봉 규격도 값 문항의 단골 소재다. 12 ㎜-50 ㎝ 접지봉은 리드선 4 ㎟, 12 ㎜-100 ㎝는 16 ㎟, 14 ㎜-100 ㎝는 16 ㎟, 16 ㎜-180 ㎝는 25 ㎟로 짝을 이룬다. 굵기와 길이가 바뀐 보기를 내므로 순서까지 붙여 외운다. 접지도체 최소 단면적은 「구육철오」로 소리 내어 외우면 구리 6 ㎟, 철 50 ㎟가 한 번에 떠오른다.
접지 저항을 낮추는 대책도 묻는다. 접지 저항은 토양의 수분과 온도가 좌우하는 대지 저항률의 영향을 가장 크게 받는다. 저항을 낮추려면 방전 면적을 넓혀야 하므로 접지판 면적을 늘리는 것이 대책이고, 면적을 줄이는 보기는 거짓이다.
주상변압기 2차측 접지저항 식
고압 주상변압기 2차측 중성점 접지저항은 지락전류를 나누는 상수가 조건에 따라 세 단계다. 특별한 조건이 없는 기본값은 150을 지락전류로 나눈 값이다. 혼촉이 일어났을 때 2초 이내에 자동으로 차단하는 장치가 있으면 상수가 300으로 커지고, 1초 이내에 차단하면 600까지 커진다. 빨리 끊는 회로일수록 허용 접지저항이 넉널해진다.
식을 읽는 법을 익혀 두자. 세 값 모두 150, 300, 600이라는 상수를 지락전류로 나눈 값이 허용 접지저항이다. 지락전류가 커지면 저항 값은 작아진다. 나누는 수가 커지니 반비례다. 상수가 한 단계 커질 때마다 같은 지락전류에서 허용 저항 상한이 두 배씩 넉널해진다. 짝은 「기본 150, 2초 300, 1초 600」이다. 차단 시간 조건과 상수를 서로 바꿔 놓은 함정이 실제로 나오므로 조건까지 통째로 외워야 한다.
측정기와 부속의 이름
접지 저항을 재는 기기는 어스테스터다. 회로시험기, 변류기, 검류기는 접지 저항용이 아니므로 보기로 자주 등장한다. 콜라우시 브릿지법으로도 접지 저항을 잰다는 사실까지 챙겨 두면 한 문제가 더 잡힌다. 절연 저항은 메거로 잰다는 대비도 함께 해 두자. 이름에 접지가 붙었다고 답이 되는 것이 아니라, 무엇을 재는 기기인지로 골라야 한다.
시설 자체를 생략할 수 있는 경우도 문항 소재다. 제3종 접지공사의 생략 요건을 묻는 기출도 나온다. 규정이 정한 기준을 갖춘 저압 기계기구에 대해서는 시설을 생략할 수 있다. 구체적인 생략 요건은 규정 원문을 따라야 하므로 여기서는 생략 여부를 묻는 문항이 나온다는 점만 챙겨 둔다.
학습 체크포인트
첫째, 저항 네 가지의 크기 방향을 뒤집는 함정이다. 절연 저항은 누설전류를 막는 벽이므로 클수록 좋다. 접지 저항, 도체 저항, 접촉 저항은 전기가 흐르는 길이므로 작을수록 좋다. 문항은 이 넷을 한 보기에 섞어 「클수록 좋을 것은？」로 물어온다. 접지공사 단원이라는 이유로 접지 저항을 고르면 틀린다. 왜 틀리기 쉬운가 하면, 단원 이름과 저항 이름이 겹쳐 정답처럼 보이기 때문이다.
둘째, 「아닌 것」 문항의 조건 누락 함정이다. 「접지를 하는 목적이 아닌 것은？」 형에서 보기 하나가 이상 전압의 발생처럼 방향을 뒤집어 놓는다. 문제가 아닌 것을 요구하는지 먼저 확인해야 한다. 목적 문항을 맞힌 뒤에도 긍정형으로 착각해 반대로 답하는 실수가 잦다.
셋째, 단위 환산 함정이다. 매설 깊이 0.75 m를 75 ㎝로 보기에 숨겨 두거나, ㎟와 ㎠를 바꿔 놓는 수가 있다. 구리 6 ㎟와 동판 900 ㎠처럼 단위가 비슷한 값이 많아 숫자만 외우면 걸린다. 값과 단위를 붙여서 외우는 것이 대책이다.