접지저항 저감제(Grounding Resistances Powder) 시공방법

접지저항 저감제(Grounding Resistances Powder) 시공방법

 

 

1. 접지저항 저감제 시공방법

저감제의 성상에 따라 저감처리의 효과를 유사접지체로서 또는 대지저항률의 감소를 위해 사용방법이 결정된다. 어떻든 저감제는 접지전극 부근에 시공하게 되는데 시공에 있어서 저감제의 시공향상은 편평보다 편장쪽이 유리하다. 물론 이것은 막대모양 접지전극을 위한 저감제를 유사접지체로서 이용하는 경우이다.

 

시공방법으로서 생각할 수 있는 것은 대별해서 유입법과 체류조법이 있으며 그림 Fig01와 같다.

그림 Fig01에서 유입법의 (a)는 막대모양 전극에 대한 것으로 타입할 구멍에 저감제를 유입하는 방법인데 토질에 따라서는 보링하는 경우도 있으나 이때에도 전극의 틈새에 저감제를 주입한다. (b)는 막대모양 전극 대신에 선모양, 띠모양 전극을 포설하는 경우로 보링공법으로 구멍을 뚫어 전극을 설치한 후 그 속에 저감제를 유입시킨다. (c)는 전극 주위에 고리모양으로 홈을 파서 그 속에 저감제를 유입시키는 방법이 있는데 이것을 구법이라 한다.

 

< Fig01. 유입법 과 체류조법 >

 

한편 체류조법(a)는 접지전극의 주위에 저감제를 넣어 되메우기를 하는데 구덩이의 바닥면, 벽면은 밀도가 큰 진흙 등으로 어느 정도의 수방을 하여 물의 침입을 막는 동시에 저감제가 흩어지는 것을 막는 역할도 갖게 한다.

또, (b)는 그물 모양 전극의 경우이다. 이상시공방법에 대하여 기술하였으나 그 방법에는 저감제 종류나 전극의 종류, 그리고 공사지점의 토질에 따라 다양하고 또 작업성이나 효과의 측면도 고려하여야 하므로 한마디로 어느 것이 좋다고 말할 수는 없다.

 

 

2. 저감제가 구비해야 할 조건

저감제를 사용할 때는 다음 항목을 만족해야 할 필요가 있다. 즉,

① 안전할 것

②전기적으로 양도체일 것

③지속성이 있을 것

④전극을 부식시키지 않을 것

⑤작업성이 좋을 것

 

등인데, ①은 공해에 대하여 ②, ③은 감소효과에 대하여 ④, ⑤는 관리, 경제효과에 대해 각각 고려해야 할 문제를 내포하고 있다. 다음은 이들 항목에 대해 기술 하기로 한다.

 

1) 안전성

접지저항은 화학적 처리를 한 것이기 때문에 사람과 가축, 식물에 대한 안전성이 염려되는데 토양을 오염시켜 생명체에 유해한 것을 사용해서는 안된다. 원래 토양의 오염원인이 되는 물질에는 카드뮴이나 동으로 대표되는 바와 같이 그 물질이 토양에 함유된 경우에 확산, 분해되지 않고 장기간 잔류해서 영향을 미치는 것이 있다. 오염원인 물질에는 아연 등의 중금속류, PCB(폴리염화비닐) 등의 유기화합물이 있고 이 밖에 질소 및 그 화합물, 황산염 등도 토양 속에 다량으로 유입했을 경우에는 토양오염의 원인이 된다. 또 황산소다와 같은 무기화합물은 중금속류와 비교해서 토양 속에서 축적성은 적으나 다량인 경우가 위험하다.

그런데 여기서 저감제의 뿌리가 볼 수 있는 토질안정처리제에 대해 약간 언급하면 안정처리법은 다음과 같이 분류된다.

 

  ① 포틀랜드 시멘트에 의한 방법

②석회 혹은 석회.플라이아슈에 의한 방법

③역청재에 의한 방법

④화학적 재료에 의한 방법

 

처리제에 쓰이는 첨가제의 효과는 크게 나누어 흙의 접착효과(흙입자간의 접착제로서 사용한다)와 흙의 함수량조절효과(흙입자에 작용하는 것으로 보수와 방수제가 있다)가 있는데 이 첨가제에는 여러 가지가 있으나, 주된 성분으로 무기질에는 폴트랜드 시멘트, 소석회, 규산(소다) 황산, 알루미늄, 탄산소다, 황산소다, 염화나트륨, 황산마그네슘, 황산동, 염화마그네슘, 염화칼슘, 황산암모늄, 초산나트륨, 황산칼륨 등이 있다.

이들은 실험실에서 무해한 것일지라도 토양 속에서 다른 물질과 반응하여 유해한 물질로 될 수 이으므로 가급적이면 유기물질은 쓰지 않는 것이 바람직하다.

 

2) 도전성

저감제는 주위의 토양에 비해 저항률이 작다. 즉 도전도가 좋아야 한다. 접지저항 저감제로서 필요한 첫째 성분은 물을 다량으로 함유하고 또 이것을 쉽사리 빠지게 하지 않는 성분을 말한다. 이하 이러한 재료를 체류제라 부른다. 이 체류제로서 실제 쓰이고 있는 것에는 적토 및 벤트나이트(팽윤성이 풍부한 점토의 일종)가 있다.

이들 재료가 물을 함유했을 때의 저항률은 대략 10[Ω.m]정도로 숴위 고저항률 지대(10³[Ω.m]이상) 저항률의 1/100정도이다(표 2.9참조). 따라서 이들 주가지 재료는 이것만으로도 나름대로의 감소효과를 얻을 수 있는데 이것에 전해액을 혼합하면 더욱 효과적이다. 저감제로서 필요한 도전도는 금속과 같을 필요는 없고 높은 것이 좋다.

 

< 표01. 각종 물질의 저항률 정도표 >

물론 강전해질이라 해도 그 전기전도가 분자(이온)전도이기 때문에 자유전자에 의해 전기가 전도되는 금속에 비하면 그 저항률은 훨씬 높아 표 2.9와 같이 동이 10-3[Ω.m] 정도의 저항률인데 비해 가장 좋은 전해액이라도 그 저항률은 10-2[Ω.m]정도이다. 그러나 이것이 합성수지를 이용한 체류제와 같이 사용하면 저항률이 올라가 10-1[Ω.m] 정도이다. 그러나 고저항률 지대의 저항률에 비하면 만분의 1이므로 접지저항 저감제로서의 효과는 충분히 기대할 수 있다.

 

3) 지속성

접지전극에 저감제 처리를 한 경우 그 직후는 접지저항이 크게 감소하여 처리전보다 수십[%] 낮은 접지저항이 지속된다. 이것은 저감제가 완벽하게 효과를 나타내는 경우이다. 그러나 실제로는 저감제가 토양속에서 그성분이 흩어지거나 해서 효과가 감소되는 경우도 있다. 여기서는 어떤 겔모양의 저감제를 써서 감소효과가 지속되는 경우를 조사한 자료를 소개하고자 한다.

 

< Fig02. 실험지점의 대지구조 >

 

실험지점의 대지구조는 그림 Fig02처럼 지표 아래6[m] 정도에 대지저항률이 극단적으로 작은 곳에 있어서 이 지점에 막대모양 전극(길이5.3[m], 선모양 전극(길이 10[m], 매설깊이 0.75[m])을 포설해서 각기 저감제 처리를 하여 접지저항의 경년변화를 살펴보았는데(그림 Fig03 막대모양의 전극의 경우) 그림에서 전극 A는 100[%], B는 20[%]의 저항비를 나타내고 있다.

 

 < Fig03. 막대모양 전극의 경년변화 >

 

이것은 처리효과가 나타난 것으로 처리후의 경년변화를 보면 약간 상하의 변화가 있고 점차 증가하는 경향은 볼 수 있으나 처리전의 접지저항에 비하면 역시 낮다.

매설지선의 경우는 그림 Fig04와 같다. 이 그림은 1년간의 계절변동도 함께 고려되고 있는데 처리전과 처리직후의 저항비는 19[%]이다.

 

이 그림에서 A는 저감제 처리를 하지 않은 경우의 접지저항, B는 처리가 된 경우이다. 처리하지 않은 경우 계절의 영향을 직접적으로 받고 있는 것이 뚜렷한 반면에 저감제로 처리한 전극은 1년을 통해서 거의 일정한데 그림 Fig03과 Fig04를 보면 처리하지 않은 경우 어느 것이나 뚜렷하게 겨울에는 저항이 높고 여름에는 낮다. 이것은 토양의 수분함유율이 겨울에는 낮고 여름에는 높다는 것을 나타내고 있다.

이것에 대해 화학처리를 한 접지극은 접지저항이 계절변동의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 알 수 있다.

 

  < Fig04. 매설지선의 경년변화 >

 

4)부식성

접지전극 주변에 저감제를 처리한 경우는 그림 Fig05와 같다. 접지전극이 저감제로 처리된 경우의 부식은 일반적인 토양속에서의 부식과는 다음과 같이 그 양상이 다르다.

① 보통의 토양은 그 물리적, 화학적 성질이 장소에 따라 현저하게 다르나 저감제인 경우 비교적 균질하게 유지되어 이것은 부식을 억제하는 효과를 갖는다.

 

 < Fig05. 저감제 처리상황 >

 

② 보통의 토양은 통기성이 있어 공기중의 산소가 전극 표면에 닿아 부식을 촉진하는데 저감제 처리를 한 경우나 겔의 존재로 통기성이 나쁘기 때문에 부식의 진행이 억제되는 효과가 있다.

③ 저감제 겔 속에 함유되어 있는 성분에 의해 복극작용 및 부동태피막의 파괴가 일어나 부식이 촉진된다.

이상과 같이 저감제 겔의 존재는 접지전극의 부식을 촉진하는 효과 억제하는 효과의 양쪽을 가지고 있다.