ICLP & KERI 자료로 피뢰침에 대한 올바른 이해

ICLP 소개: 조명전기설비학회지에서 ICLP를 소개한 자료의 글 인용 함.

ICLP(International Conference on Lightning Protection)는 40여년의 전통을 가진 주로 유럽에서 2년마다 개최되어 왔으며, 뇌 보호분야의 학문과 기술의 발달에 크게 기여한 명실상부한 국제학술회의이다. 특히 IEC/TC81 위원들을 주축으로 학술회의가 이루어져 왔으며, 뇌보호시스템에 관한 IEC KSC 61024 규격의 작성에 학술적으로 기초자료를 제공하는 큰 역할을 하였다. 생략.

아래는 ICLP에서 기능성 피뢰침에 대한 업체의 허위 과대광고와 판매에 대한 경고메시지입니다.

ICLP Scientific Committee의 경고 메시지가 여러 형태의 ESE피뢰시스템의 판매와 판매 촉진을

중단시키지 못했다. 그래서 아직도 비재래식(일반 돌침형 피뢰침이 아닌 ESE, DAS, IPG, CTS 등)

피뢰침의 문제가 계속되고 있다.

낙뢰를 유도하는 것을 철저히 높인다고 주장하는 광역 피뢰침(ESE) 시스템과 이온 프라즈마 발생기(IPG)뿐만 아니라 구조물 보호를 위해 낙뢰를 방지한다고 주장하는 전하 이송 시스템(CTS) 및 분산 어레이 시스템(DAS)도 아직 생산되며 장착되고 있다.

이러한 피뢰침들은 국제전기표준회의(IEC)의 낙뢰 보호 표준의 요구 조건에 부적합 하고, 국제전기표준회의(IEC)의 주장에 의하면 이런 ESE, DAS, CTS, IPG 피뢰침들은 효율적이 아니라서 사용상에 위험이 있기 때문에 그러한 피뢰침 시스템들은 폐기되어야 한다.

*이온방사 광역피뢰침(ESE)-조기이온방사를 하여 낙뢰를 유도한다는 일명 □광역형 피뢰침□

*분산형 피뢰침(DAS)-이온중화로 낙뢰 자체를 몰아낸다고 홍보 하는 일명□정전분산형 피뢰침□

이런 상황에서, 2004년 낙뢰보호 국제회의(ICLP)동안에 As. E. Pedersen 박사가 초청 발표한 논설은 가장 중요한 것이기에 여기에 소개한다.

기술적인 관점:

지난 수 년 동안 낙뢰 보호의 효율을 향상시키기 위해 대단한 노력이 헌신되었고 많은 가능성이 제안되었다. 많은 해 동안 방사능 피뢰침이 사용되었지만 보통의 피뢰침에 비해 장점을 보여주지 못했으며 대개의 국가에서도 이 목적으로 방사능 물질을 사용하는 것을 이제 포기를 하였다.

레이저 발사로 낙뢰를 유도하는 피뢰시스템은 전기적으로 추진되는 정교하고 민감한 구성을 포함하기 때문에 아주 특별한 상황의 낙뢰 보호 이외에는 실질적인 사용이 곤란하다. 추가하여, 아직 이 방법은 수반하는 섬광을 보장하는 확신을 얻는데 어려움을 보여 왔다.

광역 피뢰침(ESE) 시스템은 초기 낙뢰의 섬광을 자극하고 유도해서 통상의 피뢰침의 경우 보다 더 넓은 지역을 보도하도록 특수한 피뢰침에 초기 방전의 방사(스트리머)를 이용하려고 시도하였다. 초기 스트리머 방사라는 이름이 보통 피뢰침에 내리는 것보다 미리 ESE 피뢰침에 내리는 스트리머를 뜻한다는 것과 그 것이 강점의 척도라는 것은 나타낸다고 하더라도, 이 강점은 실지로 두 가지 형태의 피뢰침에 내리는 모든 형태의 방전의 최초 출현 단계 시간의 차이에 의해 결정되며 이 해석은 끝이 최소의 굴곡 반경(뾰쪽함)을 갖는 피뢰침(일반형 돌침)이 유리하다.

이런 ESE 피뢰침의 가설은 논리적인 것처럼 보여도 현장에서의 실제 경험은 섬광을 유도하는 것은 극히 복합적이고, 가설에서 예상하는 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 보여 주었다. 이 복잡성의 징후는 로켓-유도 낙뢰의 경험에서 명백하다. 적당한 단계에 낙뢰를 유도하고자 하는 대단한 노력에도 불구하고 로켓에서 끌리는 전선에 의한 전계 안에 발생한 극단적인 영향에도 관계없이 섬광이 나타나는 것으로 자주 실패를 하는 결과로 아주 긴 스트리머 및 리더가 생성된다.

긴 스트리머가 생성되는 또 다른 경험은 극단적으로 긴 스트리머를 경험하는 초고압(EHV) 및 극초고압(UHV) 스위칭 충격시험에서도 발견되며, 이 시험에서는 푸른 하늘에 자주 그 종단이 생기거나 부수되는 방전을 발생시키지 않고 시험 대상으로부터 먼 지상에 종단이 가끔 생긴다. 그러므로, 초기 스트리머의 개념은 통상의 피뢰침 대비 ESE 피뢰침의 강점을 결정하는 변수로서 충분하지 않고 부적합하다. 더욱이, 몇 연구(예를 들면 □Z. A. Hartono 및 Charles B. More 외□에 의한)는 몇 번의 잘못된 방해와 그리고 낙뢰의 종단이 ESE 피뢰침 근처에 생긴 것을 보여주었고 통상의 프랭클린 피뢰침과 ESE 피뢰침을 평행하게 자연 낙뢰에 노출시켜서 비교한 시험은 ESE 업체에서 주장한 특성 때문에 예상했던 것과는 다르게 ESE 피뢰침이 일반피뢰침보다 유리하지 않은 것으로 나타났다.

비재래식 피뢰침(ESE, DAS, CTS, IPG)이 주장한 특성에 대한 신뢰성

Gaetano Doizetti의 □사랑의 만능약□(L'Elisir d'amore)이라는 오페라에서, 돌팔이 의사 Dulcamara는 사랑 문제를 포함한 모든 종류의 고통에 대해 높은 가격을 받고 약을 판다. 간단히 예기하면, 이 약은 특별한 방법으로, 주로 사람들이 그 것을 믿기 때문에, 효과가 나타나는 것 같다.

실제 생활에서는 그와 같은 종류의 일을 막기 위해 불성실하거나 사기성의 광고에 반해 제조업자나 판매자는 광고하는 특성을 증명할 수 있어야 한다는 조건으로 법이 제정되었다.

그러므로 논쟁은 □이것이 효과가 있다고 나는 확신 한다□나 □나는 이것이 효과가 있다고 믿는다□는 충분하지 않다는 것이다. 대개의 국가가 제품 책임 및 제품 신뢰성에 관한 법률을 제정하였으나, 그 법은 항상 지켜지지는 않는다.

알려진 화장품 크림의 광고는 피부가 10 년 젊어진다고 약속한다. 이것이 사실이라면, 10 살 이하의 아동은 사용을 못하도록 경고가 주어져야 한다. 이 광고는 위험하지 않기 때문에 이 광고가 법을 어기고 있어도 아무도 반대하지 않는 것 같다. 이와 반대로, 안전 문제가 개입되어 있으면 제품을 수락하는데 강력한 요구가 존재 한다.

예를 들면, 판매되기 전에 엄격한 요구 조건이 충족되어야 하고, 수도 없는 많은 시험이 수행되어야 하는 신약 수락의 경우가 그렇다. 또 다른 예로서, 피대와 멜빵의 실제 인장 강도에 대한 지식은 그런 피대나 멜빵이 충분히 높은 안전 허용 오차를 가지고 어떤 부하에 사용될 수 있는지 평가하기 위해서 필요하다. 나는 모든 사람이 실제 인장 강도 시험을 하는 것은 필요 불가결한 것이라는 것과 다른 변수, 예를 들면 탄성 계수를 측정하는 방법으로 인장 강도를 간접적으로 평가하는 것은 충분하지 않다는 것에 동의할 것이라고 생각한다.

따라서 안전이 문제가 되거나 안전이 개입되어 있는 부품이나, 장치나 시스템에 대한 관련 표준은 중요하며, 더욱이 그 품목들이 사용되는 환경과 관련된 시험 사양이 포함되어 있는 표준이 그러하다. 결과적으로, 표준, 규범 및 시행 규칙은 적어도 아래 한 가지 요구 조건에 부합되어야 한다.

- 인정되고 확인된 물리학적 이론과 원형에 근거.

- 인정되고 확인된 경험적 원형과 경험에 근거.

- 인정된 전통과 관례 및 충분한 햇수 동안 현장에서 수집된 실험에 근거.

질문 1 : 안전을 제공하는 시스템으로서의 비재래식 낙뢰보호 시스템(ESE, DAS, CTS, IPG 피뢰침)들은 상기한 안전 요구 조건을 지켰는가?

대답 1: 아니다. 제공된 보호의 직접적인 측정이 성공적으로 수행되지도 않았고 이 분야의 국제 기술 및 과학 집단을 확신시킬 현장 시험으로부터의 충분한 경험 데이터도 수집되지 않았으며 시스템이 인정되거나 확인된 물리적인 이론에 근거한 것도 아니다.

질문 2 : 프랑스 ESE 표준 NF C 17-102 (1995)는 언급된 안전 표준의 어떤 전제 조건에 근거했는가?

대답 2 : 아니다. 프랑스 ESE 표준은 비재래식 낙뢰보호 시스템(ESE, DAS, CTS, IPG 피뢰침)에 의해 제공된 보호의 효율을 평가하기 위한 직접적인 방법을 요구하거나 규정하지 않았으며 일부 부적합하고 일부 부정확한 간접적인 방법에 근거한 성과 평가만을 남겼다. 다른 국가들의 ESE 표준도 동일한 것으로 보인다.

프랑스 ESE 표준의 주요 결함 :

- ESE 피뢰침의 기능에 대한 가설은 불충분하고 부적합하며 이 가설은 더 작은 공간에서의 방전에 한정된 것 같다.

- 프랑스 표준은 자연 낙뢰 조건에서의 확인 시험을 요구하거나 규정하지 않았다.

- 기능의 확인을 위한 실험실 시험만을 규정하고 요구하였다. 그러나 적어도 한정된 공간 및 낙뢰가 치는 과정의 거대한 비선형적 특성 때문에, 어떤 실험실에서도 자연 낙뢰 상황을 시뮬레이션 하는 것이 불가능하므로 실험실 시험은 불충분하고 부적합하다.

- 부극성(-) 낙뢰만 고려되었다.

- 표준은 회전하는 구의 개념을 잘못 해석했다.

- 표준은 피뢰침 끝에 사전 방전의 보조 자극을 갖는 광범위한 피뢰침을 커버한 것 같다.

그러나 표준은 상이한 형태를 구별하지 않았으며 그 때문에 개별 장치에 대한 상이한 형태와 원칙에 대해 필요한 사양이 부족했다.

- 전원 공급기가 필요할 경우 이를 포함하여 낙뢰의 영향과 노화를 견디기 위한 ESE 피뢰침의 전자 부품과 부수 시스템의 시험이 없다. 유사하게 외부 환경의 영향, 예를 들면 유동적인 전극 시스템의 오염 효과를 평가하는 시험이 없다.

- 그들의 원래 그리고 변하지 않은 특성을 확인하기 위해 순환되는 검사와 개별 ESE 피뢰침과 필요한 부수 시스템을 시험할 가능성에 대한 요구사항 및 사양이 프랑스 ESE 표준이나 그를 모방한 다른 나라의 표준에 요구되거나 규정되지 않았다.

결론 :

ESE 개념 뒤에 있는 가설이 처음 보면 합리적이고 그럴듯해 보이지만, 이것은 부분적으로 틀렸고 모든 경우에 불충분한 것으로 나타났다. 더욱이, 실무자들은 통상의 피뢰침에 대한 강점을 결정하는 표준 실험실의 시험과 대표적이 아닌 환경에서 대표적이 아닌 시험을 선택했으며 그럼으로써 낙뢰의 방전은 Km로 인용되는데 반해 실험실 조건에서는 m로 인용되는 입장에서 방전 현상의 비선형성을 고려할 수 없는 시험을 선택했다.

표준을 만든 실무자들이 했던 것처럼, 방전 현상의 막대한 비선형성에도 불구하고 낙뢰 조건까지의 보통의 거리에 방전하는 이론과 원형을 기지의 데이터로부터 추론하는 것은 완전히 합법적이다. 그러나 다음에 충분한 정확성을 가지고 추론한 것이 실제로 맞는다는 것을 보여주고 증명하는 것은 꼭 필요하다. 불행하게도, 이것이 되지 않았으며 실무자들이 낙뢰 물리학에 대한 충분한 지식을 갖춘 과학자들로부터의 지원 부족으로 고통을 받은 것이 노출된 것 같았다.

자연 낙뢰 환경에서의 확인 시험에 대한 요구 사항이 표준에 누락된 것에 추가해서, 제조업체들은 15 년 이상 동안 반복되었던 약속에도 불구하고 모든 ESE 종류에 대해 주장하는 효율을 증명하는데 전혀 성공하지 못했다(이 분야의 국제 기술 및 과학 집단을 만족시키는 방법으로).

유사하게, 독립적인 과학자들이나 조직들이 주장된 강점을 확인하는 것도 가능하지 않았다. 다른 한편으로는 몇 연구가 ESE 장치는 통상 피뢰침에 비해 어떤 강점도 제공하지 않는다는 것을 나타내었다.

미래에 동일한 문제와 불행한 오류 및 실수를 방지하기 위해서, 모든 표준은 국제적인 비평에 노출되어야 하며 표준이 안전 사항이나 안전 목적으로 사용하는 기구와 관련이 있을 경우는 더욱 그러하다.

도덕적인 관점:

주장된 특성의 확인의 결여에도 불구하고, 그리고 과학 집단으로부터 반복되는 비평에도 불구하고, ESE 제조업체들은 통상의 피뢰침와 비교한 확인되지 않은 효율을 약속하며 15 년 이상 동안 ESE 시스템을 판매하거나 판매의 추진을 계속해 왔다.

그들의 주장에 대해 반복해서 약속한 증거를 제공하는 대신, 사람들이나 조직이나, 회사들 그리고 표준 기관들이 주장된 강점이 확인되지 않았다고 지적하고 확인될 때까지 사용을 주장하지 말라고 경고했을 때, 그들에게 넌지시 법적 조치의 위협을 가 하였다. 어떤 제조업자와 판매자들은 그들의 일부를 실제로 고소하는 지경까지 갔다.

프랑스 엔지니어링 학회(SEE) 조차도 프랑스 제조업체에 의해 법적 조치를 취한다는 위협을 받았다.

법률적 관점:

- 현재의 법의 관점에서, ESE 장치 제조업자들이 그들의 제품에 대해 어떤 종류의 책임이 있는가?

- 제조업자들이나 판매자들이 프랑스 ESE 표준이나 다른 나라의 사본을 핑계로 자신들을 모든 책임으로부터 자유롭게 할 수 있고 책임을 국립표준기관에 넘길 수 있는가?

- 표준을 만든 실무자들(그리고 그들 각자)이 어떤 법적 책임을 가지고 있는가?

- 프랑스 표준에 대해 마지막으로 책임을 질 사람은 누구인가(그리고 프랑스 ESE 표준을 베낀 나라에서는)?

- 낙뢰 보호를 위한 국제회의(ICLP)와 같은 과학자들과 과학 기관들은 피뢰시스템으로 사용을 하면 위험할 수도 있는 보호 시스템에 대해서 ESE 표준에 있는 것과 유사한 문제점을 가르치기 위해서 어떤 종류의 책임을 지나?

이 상황에 대해 무엇을 해야 하나?

- 우리는 ESE 장치에 대한 문제점을 알리기 위해 프랑스(및 다른 나라들)의 관련 기관에 어떻게 접근하며 그들이 ESE 표준 문제를 해결하도록 돕기 위해 우리가 무엇을 할 수 있나?

- 우리는 낙뢰 보호 장치와 같은 안전장치의 표준화, 생산, 증명 그리고 교역을 위해 어떤 법령집이 필요 한가 또는 이를 그냥 시장에 맡겨야 하는가?

*비전문가의 내용 이해를 돕기 위한 직역이 아닌 부분도 일부 있음을 알립니다. 아래에 원문을 함께 올려드리니 참고하시기 바랍니다.

ICLP Scientific Committee의 경고 메시지를 확인한 소견

광역형 피뢰침, 정전분산형 피뢰침 등등(ESE, DAS)에 대한 과학적인 명확한 답변으로 더 이상 비즈니스 윤리와 엔지니어정신을 망각한 업체와 기술자들에게 사기 당하거나 현혹되어 인명피해와 경제적 손실을 당하는 일이 없기를 희망한다.

원문: (http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=45)

http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=45

Title : WARNING ! of the ICLP Scientific Committee

Date : 14-09-2005

Text: The Cautionary Message hasn□t stopped the sale and promotion of the different types of Early Streamer Emission (ESE) systems. Thus the problem of non-conventional air termination still exists.

Not only Early Streamer Emission (ESE) systems and Ion Plasma Generators (IPG) systems, claimed drastically to enhance lightning reception, but also Charge Transfer System (CTS) and Dissipation Array System (DAS), claimed to prevent lightning to protected structures, are still produced and installed.

These systems are installed in conflict with the requirements of IEC□s lightning protection standards and as they are not efficient according to the claims, such systems should be abandoned because they will be dangerous to use.

In this situation the invited paper presented by Prof. Aa. E. Pedersen during the ICLP□2004 is of central importance and therefore presented below.

ESE AND OTHER NON-CONVENTIONAL LP SYSTEMS

by

AAGE E. PEDERSEN

Honorary Member of the Scientific Committee of ICLP

Home office: Staenget 1 A, DK 2820 Gentofte, Denmark

Phone: +45 39 65 17 10

E-mail: aa-e-p@get2net.dk &aa-e-p@vip.cybercity.dk

THE TECHNICAL ASPECTS:

Great efforts have been devoted to improve the efficiency of lightning protection and many possibilities have been suggested over the years.

Radioactive rods have been used for many years but have shown no advantage relative to ordinary lightning rods, and the use of radioactive material for this purpose has now been abandoned in most countries.

Laser-triggered lightning involves an electrically powered, sophisticated and sensitive setup that might prevent its practical use as lightning protection except at very special situations. In addition the method has until now shown difficulties with certainty to ensure subsequent flashes.

Early Streamer Emission System (ESE), attempts to utilize an emission of early discharges (streamers) on special lightning rods, to provoke and trigger an early lightning flash and thus protect the surrounding over a greater area than in the case of ordinary lightning rods. Even though the name Early Streamer Emission indicates, that it is the early onset of streamers on ESE rods relative to the ones on ordinary lightning rods, that is a measure for the advantage, it appears that the advantage actually is determined by the time difference between the instances of the first appearance of any type of discharges on the two types of lightning rods, an interpretation that will favour the rod with the smallest curvature radius on the tip.

Even though the hypothesis seems logical, actual experience in the field has shown that the triggering of a flash is extremely complex and much more complicated than anticipated in the hypothesis.

An indication of this complexity is apparent in the experience with rocket-triggered lightning. In spite of great effort to trigger the lightning stroke at a suitable instance, a flash often fails to follow regardless of the extreme influence caused in the electric field by the trailing wire from the rocket, and the resulting generation of very long streamers and leaders.

Another experience with formation of long streamers is found under EHV (Extra High Voltages) and UHV (Ultra High Voltages) switching impulse tests where extremely long streamers are experienced often with termination in the blue sky and sometimes terminating on the ground far away from the test object often without causing subsequent flashover.

Therefore, the concept of early streamers is not sufficient and inadequate as a parameter for the determination of any advantage of ESE rods versus ordinary lightning rods.

Moreover, several investigations (for inst. by Z.A.Hartono and by Charles B.More et al) have shown numbers of missinterceptions, and lightning stokes terminating in the close vicinity of ESE rods, and that competition race between ordinary Franklin rods and ESE rods arranged in parallel setups and exposed to natural lightning did not favour the ESE rods as it should be expected according to the claimed properties.

Creditability of the claimed properties for non-conventional LP devices:

In the opera "The Elixir of Love" (L'Elisir d'amore) by Gaetano Donizetti, the quack Dulcamara sells medicine at a high prize against all sorts of sufferings including love problems. To make the story short, the medicine appears to work in a peculiar way, mainly because people believe in it.

To avoid that sort of business in real life, laws have been issued against dishonest or fraudulent advertisements requiring that the manufacturers or vendors must be able to prove the advertised properties.

Thus the arguments "I am convinced it works" or "I believe it work" just isn□t enough.

In most countries laws concerning Product Responsibility and laws concerning Product Reliability have been issued, but the laws are not always followed.

An advertisement for a known beauty cream promises the user to get 10 years younger skin. If this was true, a warning should be given not to be used by children less than 10!

Because this advertisement is not dangerous, nobody seems to object even though the advertisement violates the laws.

On the other hand, if safety problems are involved there exist tough requirements for the acceptance of products.

As an example, this is the case for the acceptance of new drugs where strict requirements have to be fulfilled and numerous tests conducted before such drugs can be marketed.

As another example, the knowledge of the actual tensile strength for straps and slings are necessary in order to evaluate the load such straps and slings can be used for with a sufficient high safety margin. I think that everyone will agree that it is indispensable to perform actual tensile strength tests, and that it will not be sufficient indirectly to evaluate the tensile strength by means of measurements of other parameters, for inst. the elasticity coefficient.

Therefore, relevant standards are important for components, apparatuses or systems where safety is the issue, or where safety is involved, and moreover, that the standards contain tests□ specifications relevant to the circumstances under which the items are going to be used.

Consequently standards, norms and code of practice should comply with at least one of the following requirements:

- Founded on recognized and verified physical theory and models.

- Founded on recognized and verified empirical models and experiences.

- Founded on recognized tradition and practice and experiments from the field collected over sufficient number of years.

Question 1: Do the non-conventional lightning protection systems, as safety providing systems, obey the abovementioned requirements for safety?

Answer 1: No, none direct measurement of the protection offered has been successfully conducted or sufficient empirical data collected from field tests to convince the international technical and scientific community within this field, nor are the systems founded on any recognized or verified physical theory.

Question 2: Does the French ESE standard NF C 17-102 (1995) rest on any of the stated preconditions for safety standards?

Answer 2: No, the French ESE standard does not require or specify any direct method to evaluate the efficiency of the protection offered by the non-conventional lightning protection system, leaving the evaluation of the performance alone on the basis of an indirect method, a method that is partly inadequate partly incorrect. The same seems to apply for the other national ESE standards.

The French ESE standard and its major deficiencies:

- The hypothesis for the function of the ESE rod is insufficient and inadequate, and the hypothesis seems to be limited alone to discharges over smaller distances.

- The French standard does neither require nor specify verification tests under natural lightning conditions.

- Only laboratory tests for the verification of the function is specified and required. However, laboratory tests are insufficient and inadequate because it is impossible in any laboratory to simulate natural lightning conditions not least due to the limited space and the vast nonlinear characteristics of the lightning processes.

- Only negative lightning is considered.

- The standard misinterprets the use of the rolling sphere concept.

- The standard seems to cover a wide range of lightning rods with auxiliary stimulation of predischarges on the tip of the rods. However, the standard does not distinguish between the different types, for which reason the standard is lacking necessary specifications versus the different form and principles for the individual device.

- Tests of the electronic components and auxiliary systems for the ESE rods, including the power supply for the ones which need it, to withstand lightning influences and aging are missing. Similarly are tests for evaluating the effect of the external environment missing, for example the effect of contamination for floating electrode systems.

- Requirements and specifications for the recurrent inspections and possibilities for testing of the individual ESE rods, including any necessary auxiliary systems, to verify their original and unchanged properties, are neither required nor specified in the French ESE standard or in its copies in other countries.

To conclude:

Even though the hypothesis behind the ESE concept at a first glance might seem rational and likely, it has shown to be partly wrong and in any case insufficient. Moreover, the working group has selected a laboratory test in the standard for the determination of the advantage over ordinary lightning rods, a non-representative test in a non-representative environment, and thus a test that cannot take into account the nonlinearity of the discharge phenomena between laboratory conditions with stroke lengths quoted in meters while lightning discharges are quoted in kilometres.

As done by the working group behind the standard, it is fully legitimate to extrapolate the theories and models for discharges over moderate distances to lightning conditions in spite of the vast nonlinearities of the discharge phenomena. However it is indispensable subsequently to demonstrate and verify that the extrapolation with sufficient accuracy does work in practice. Unfortunately this has not been done, and it seems to reveal that the working group has suffered the lack of support by scientists with sufficient knowledge concerning physics of lightning.

In addition to the missing requirement in the standard for verification tests under natural lightning condition, the manufacturers have never succeeded in verifying the claimed efficiencies for any of the different ESE types (in a way that satisfies the international technical and scientific community within this field) in spite of the repeated promises over more than 15 years.

Similarly, it has neither been possible for independent scientists nor organizations to confirm the claimed advantages. On the other hand several investigations have indicated that the ESE devices offer no advantages relative to ordinary lightning rods.

To avoid similar problems and unfortunate errors and mistakes in the future, any standard ought to be exposed to international criticisms, especially when the standard concerns safety matters and devices used for safety purposes.

THE MORAL ASPECTS:

In spite of the lack of verification of the claimed properties, and in spite of the repeated criticisms from the scientific community, the ESE manufacturers have continued for more than 15 years to sell and promote ESE systems with promises of the non-proven efficiencies compared to ordinary lightning rods.

Instead of providing the repeatedly promised proofs for their claims, they have intimidated persons, organizations, companies and standard-organizations with threats of legal actions when they have pointed out, that the claimed advantages are un-proven and when they have warned against the use according to the claims until proven. Some manufacturers and vendors have even got so far as actually suing some of them.

Even the French Engineering Society (SEE) has been threatened with legal action by the French manufacturer.

THE LEGAL ASPECT:

- In the light of the current laws, what sort of responsibility does the manufacturers of ESE devices carry for their products?

- Is it possible for the manufacturers and the vendors to liberate themselves for any responsibility by referring to the French ESE standard or its copies in other countries, and leave the responsibility to the national standard organizations?

- Do the working groups behind the standards (and its single members) carry any legal responsibility?

- Who is in the last end responsible for the standard in France (and in other nations for the copies of the French ESE standard)?

- What sort of responsibility does scientists and scientific organizations like ICLP carry to enlighten similar problems like the ones in the ESE standards with protection systems that might be dangerous to use?

WHAT TO DO ABOUT THE SITUATION?

- How can the relevant authorities in France (and other nations) be approached to inform them about the problem with the ESE devices, and what can we do to help them solve the problems with the ESE standards?

- Do we need some sort of Codex for standardization, production, verification and commerce of safety devices like lightning protection devices, or should we merely leave it up to the market?

참고자료(원문) http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=36

	Title : CAUTIONARY MESSAGE ! of the ICLP Scientific Committee
	Date : 26-07-2004
	Text : The Scientific Committee of ICLP wishes to inform all the ICLP Participants and Guests as well as the Visitors of ICLP Expositions that the displayed products, including any claimed properties, are solely the responsibility of the individual exhibitors, and thus ICLP has neither endorsed these products nor does it take any responsibilities for their functioning. The message, as above, is given for the following reasons: ICLP is a scientific/technical organ trying to promote science within lightning and the use of the results hereof for improving protection for people, animals and properties against the effects of lightning.According to its bylaws ICLP has a special responsibility to promote good practice and to warn against the use of devices that might jeopardize the required degree of protection and to prevent any promotion and advertising of devices and systems that are, or may be, dangerous.In line with this obligation, ICLP has several times been asked to give its statements concerning different forms of non-conventional lightning protection devices, like air terminations based on early streamer emission (ESE) technology or other no-proven air terminating systems or protection methods. In this context ICLP has warned against production, marketing and use of such systems before their claimed effects have been verified and the results generally agreed upon by the international scientific community. In addition these repeated warnings have also included warnings against issuing standards for the use and specifications of such systems and methods (e.g., in USA, Australia, France and Spain), before the above requirements have been met.In the call for papers ICLP, and its organizing committee, invite specialists and experts to present papers within the specified scopes with the proviso that papers will be rejected provided that they do not comply with the scientific state of art and the scope of the different sessions or disregard the general requirements in the call for papers, that: "Only papers of sufficiently high technical/scientific level will be accepted, excluding commercial papers promoting or advertising specific products or systems".Similarly, and with the following condition, ICLP has provided possibilities for manufacturers and vendors against a modest fee, to exhibit their services and products illustrating the present state of lightning protection technology, . . ". However, in order to categorize commercial products as part of the present stage of lightning protection technology, the products have to be proven relevant and effective with regard to the claims of the manufacturers and vendors.Therefore, in order to preserve ICLP's integrity and scientific standing, ICLP does not permit any commercial advertisements, promotions or exhibitions of the abovementioned non-proven devices during its conferences, a condition that will be enforced in order to avoid any repetitions of noncompliance with this requirement during exhibitions in connection with former conferences.

ICLP 소개: 조명전기설비학회지에서 ICLP를 소개한 자료의 글 인용 함.

ICLP(International Conference on Lightning Protection)는 40여년의 전통을 가진 주로 유럽에서 2년마다 개최되어 왔으며, 뇌 보호분야의 학문과 기술의 발달에 크게 기여한 명실상부한 국제학술회의이다. 특히 IEC/TC81 위원들을 주축으로 학술회의가 이루어져 왔으며, 뇌보호시스템에 관한 IEC KSC 61024 규격의 작성에 학술적으로 기초자료를 제공하는 큰 역할을 하였다. 생략.

<ICLP의 접지 및 피뢰침에 대한 국제기술동향>

1. PGS FORUM의 목적

우리는 자랑스럽지 못한 역사가 몇 가지 있다. 삼국 고려 조선시대에 있었던 오래전의 과거를 이야기 하고자 함이 아니고, 지난 2005년 1월에 있었던, KSC규정이 KSC-IEC로 개정된 일에 대하여 PGS포럼에서는 거론코자 한다. 우리의 이론과 학문의 발전으로 국제기술규정을 만족할 수준의 기술로 발전하여 KSC-IEC로 개정 한 것이 아닌 WTO 협정에 의하여 강제적으로 개정 된 것 같아서 정복을 당한 것 같은 느낌을 부정 할 수가 없다.

사실은 우리의 기술발달과 자발적인 노력으로 개정을 이루어낸 것이라고

억지도 부려봤지만 그렇게 할 수가 없다. 개정 된지 3년이 넘은 지금도 독립접지를 부르짖고, 피뢰침에 목숨을 걸고 있고, SPD는 만병통치약인양 광고되고 있는데, 낙뢰피해는 갈수록 많아지고 있으니 안타깝기 그지없고,

그래서 낙뢰피해가 증가하는 이유에 대하여 본 포럼에서 하나씩 밝혀 나가고자 한다. 그래서 작은 포럼이지만, 또한 그다지 잘 알려지지 않았던 비인기 기술 분야 이지만, 지구 온난화에 따른 기상 이변과 환경변화로 인하여 21세기에 들어서 발생빈도가 늘어나고 크기도 증가한 것으로 밝혀지고 있는 낙뢰로 인하여 발생하는 인명피해 및 재산상의 손실을 예방 할 수 있도록 토론을 통하여 전문가는 물론 일반인 비전문가에게도 올바른 피뢰기술에 대하여 홍보를 하고자 한다.

2. PGS FORUM의 주제

첫 번째 주제: 피뢰침

가. 피뢰침의 허와 실-피뢰침은 무엇이고 어떤 기능을 하는 것인가?

나. 피뢰침의 목적-무엇을 보호 할 것인가?

다. 피뢰침 설치-피뢰침을 무엇 때문에 설치를 하려고 하는가?

라. 낙뢰방호-진정 낙뢰로부터 보호하고자 하는 것은 무엇인가?

두 번째 주제: 접지

가. 접지저항의 허와 실-접지와 접지저항은 무엇이고 어떤 기능을 하는 것인가?

나. 접지의 목적-접지를 하는 이유는? 접지로 무엇을 보호 할 것인가?

다. 접지전극의 설치-접지전극을 무엇 때문에 설치를 하려고 하는가?

세 번째 주제: SPD

가. SPD의 허와 실-SPD는 무엇이고 어떤 기능을 하는 것인가?

나. SPD의 목적-무엇을 보호 할 것인가? 신뢰할 수 있는가?

다. SPD 설치-SPD를 무엇 때문에 설치를 하려고 하는가?

라. SPD의 신뢰성-SPD를 설치한 후에는 피해가 없는가?

3. PGS FORUM의 진행 방법

원칙적으로는 참여 자격의 제한을 두지 않고, 누구나 관심 있는 분들은 의견을 올리고 발표 할 수 있도록 하고, 전문기술적인 사안에 대하여서는 전문가들로 구성된 기술위원회에서 심사와 결정을 하는 방식으로 운영을 하고자 한다. 본 포럼을 진행 하면서 진행자와 해당 위원을 선임을 하고, 그 선임하는 절차나 방법은 참여자들의 의견을 전적으로 반영 한다. 본 포럼은 전문가  들로 구성된 전문포럼이 아닌 일반인들로 구성되고 운영이 되는 관계로 기타 많은 사안들이 있을 것이며, 그 때마다 참여하는 모든 분들의 의사결정에 따라서 해결을 하는 방식으로 운영을 하고자 한다. 향후에 운영진이 필요할 경우에는 참여자의 의사로 결정을 한다.

4. PGS FORUM의 참여 방법

생략

5. 첫 번째 주제: 피뢰침

가. 피뢰침의 허와 실-피뢰침은 무엇이고 어떤 기능을 하는 것인가?

나. 피뢰침의 목적-무엇을 보호 할 것인가?

다. 피뢰침 설치-피뢰침을 무엇 때문에 설치를 하려고 하는가?

라. 낙뢰방호-진정 낙뢰로부터 보호하고자 하는 것은 무엇인가?

우선, 다음 사항들을 확인해 보고자 합니다. 여러분들도 마음을 비우고, 어떤 마음을 비워야 하는가 하면 지금까지 피뢰침에 대하여 알고 있었던 것들, 사실이라 믿고 있었던 피뢰침에 대한 지식들을 모두 내려놓으시고 아래의 내용을 사실인가 아닌가 여부를 확인해 보세요.

첫째, 낙뢰피해(손상, 파손, 오동작, 고장 등)가 발생한 내용은 무엇인가?

1. 컴퓨터가 낙뢰를 직접 맞아서 본체 케이스가 깨졌나 아니면 흠집이 났는가?

대답: 아니다. 본체 케이스가 깨진 것도 흠집이 난 것도 아니다. 확인을 해보니 내부 Power부분과 PCB Board의 반도체가 파손, 손상, 고장 났다.

2. 건축물이 낙뢰를 직접 맞아서 건물이 파손되었나?

대답: 건물에 낙뢰가 직접 맞았는지는 모르지만 지금까지 건물 중 어디도 파손 된 경우는 없었다. 건물이 파손돼서 전자통신장비를 사용하지 못하여 문제가 된 경우는 없었다.

3. 아니면 옥상에 설치한 TV안테나가 낙뢰를 맞아서 부러졌나?

대답: 아니다. 옥상에 설치한 TV안테나가 낙뢰를 맞아서 부러진 경우는 없는데,

TV가 고장이 나서 한일전 축구경기와 김연아 피겨스케이팅 경기를 못 본 경우는  있었다.

4. 스키장 곤돌라와 리프트에 낙뢰를 때려 맞아서 파손되었나?

대답: 아니다, 스키장 곤돌라와 리프트가 낙뢰를 때려 맞았는지는 알 수 없었지만, 분명한 사실은 곤돌라와 리프트는 멀쩡했는데, 문제는 곤돌라와 리프트를 제어 컨트롤하는 PLC 판넬의 Board가 파손되었고, RPD와 제어통신 카드 Board의 전자부품이 파손되어 고장 난 경우는 여름철 낙뢰 칠 때 많이 발생한 사실이 있다.

5. 천둥번개 치면서 정수장 모터펌프가 불이 났나? 배관이 터졌나?

대답: 아니다, 낙뢰로 천둥번개 치면서 정수장 모터펌프가 불이 나거나 상수도 배관이 터진 경우는 단 한 건도 없었다. 그 때 고장이나 문제를 일으킨 것은 220v, 380v를 사용하는 전기모터나 땅속에 묻힌 금속배관이 아니고 모터펌프를 제어하는 수위계나 압력센서, 각 정수장과 배수지 및 가압장을 연결하여 통제 제어하는 PLC 제어카드, 통신카드, 유량계 등과 같이 전자통신부품과 IC 반도체와 같은 것들이 고장이 나서 가동을 못하는 경우가 발생 한다.

6. 아니면 상하수도 정수장이나 배수지의 가로등이 깨졌나?

대답: 아니다, 낙뢰로 정수장이나 배수지와 가압장 등의 가로등이 깨지거나 파손 된 것이 아니고 가로등을 제어하는 제어카드, 각 정수장과 배수지 및 가압장을 연결하여 통제 컴퓨터가 고장 난 경우는 있다.

7. 고속도로 감시카메라의 하우징(케이스)이 낙뢰를 맞아 파손되었나?

대답: 아니다, 감시카메라의 하우징(케이스)이 낙뢰를 맞아 파손된 경우는 단 한 건도 없었다. 단지 카메라 내부 전자부품이 손상 파손 된 경우는 자주 발생 한다.

8. 교통 신호등, 교통 안내 전광판 금속지지물이 낙뢰 맞아 부러졌나?

대답: 아니다, 낙뢰를 맞아서 교통 신호등, 교통 안내 전광판 금속지지물이 부러진 경우는 없었다. 신호등, 전광판 등의 PCB BOARD가 고장나거나 오 동작을 한 경우가 있을 뿐이다.

9. 군부대 레이더가 낙뢰를 맞아서 알루미늄 레이더가 구멍이 났는가?

대답: 예, 낙뢰를 맞아서 레이더에 구멍은 안 났지만 아크발생 흔적은 있었다. 직접 낙뢰가 맞는 것을 육안으로 확인을 하였고, 낙뢰를 맞고도 레이더와 감시기와 관련 장비는 정상으로 운영이 되었다. 낙뢰를 맞을 때, 단지 감시기가 깜빡 꺼졌다가 다시 정상으로 표시가 되었다.

10. 통신 안테나가 설치된 철탑이 낙뢰를 맞아서 쓰러졌나? 부러졌나?

대답: 아니다. 철탑에 낙뢰가 대리는 것을 여러번 봤지만 철탑이 쓰러지거나 부러진 적은 단 한 건도 없다. 통신장비가 고장이 나면 났지 철탑은 언제나처럼 건재 했다.

11. 철탑에 설치된 안테나가 낙뢰를 맞아 구멍이 나서 문제인가?

대답: 아니다, 구멍까지는 아니지만 낙뢰 아크흔적은 몇 건 있었다. 설령 안테나에 작은 구멍 하나 났다고 바로 문제가 되진 않는다. 진짜문제는 안테나에 맞았을 때 안테나에 연결된 관련 전자통신장비들의 내부 부품에 손상을 주는 것이 문제이다.

12. 방송국 송신(중계)소, 위성항법기준국의 안테나와 급전선이 낙뢰 맞아 파손이 되었나?

대답: 아니다, 안테나와 급전선이 낙뢰 맞아 파손이 돼서 방송중단 사고가 접수된 경우는 아직 들어보지도 못하였고, 급전선과 안테나가 낙뢰를 맞는 것이 문제가 아니라 낙뢰전류가 전자통신장비에 영향을 끼쳐서 전자부품이 손상돼서 방송이 중단되는 사고와 위성항법기준국의 업무가 중단되는 사고는 여러번 있었다.

소결: 낙뢰피해(손상, 파손, 오동작, 고장 등)가 발생한 내용은 무엇인가에 대하여  PGS의 의견은 다음과 같다.

첫째, 낙뢰피해라고 하는 것은 주로 장비의 손상, 부품의 파손, 전자장비 및 설비의 오동작이나 고장 등과 같은 피해가 낙뢰로 인하여 발생한 사실적인 낙뢰피해라는 것을 알리고자 한다. 철탑이 부러졌다거나 건물이 부서졌거나, 지지 금속물체가 파손 되거나 한 것이 아니고 즉 물리적인 손상이이나 파손이 발생 한 것이 아니라, 전자부품의 파손이나 고장과 같이 전자기적인 손상과 소손, 고장이라는 것을 확인 할 수 있다.

둘째, 위 첫째항과 같은 근거로 볼 때, 우리가 낙뢰로부터 진정으로 보호를 하고자 하는 것들은 피뢰침으로 보호각 범위에 포함되는 설비나 구조물이 아닌 건물 내부나 혹은 낙뢰를 맞을 위치나 장소에 있지 않는 전자장비들 이라는 것이다. 즉 피뢰 보호범위에 있다고 하여서 피뢰침으로 낙뢰피해를 예방할 수 없다는 것을 알리고자 함이다.

셋째, 위와 같은 근거로 최근 21세기의 낙뢰피해는 물리적인 파손보다는 전자적인 첨단 반도체 등의 소손이나 고장이 더 큰 문제가 되고 있다.

넷째, 피뢰침으로 보호 할 수 없음을 확인 하였고, 따라서 피뢰침으로 보호할 수 있는 것이 아니고, 전기 및 전자적인 고장으로 피해가 발생이 되는 것을 확인 하였으니, 낙뢰피해를 예방하기 위해서는 전력품질을 유지할 수 있는 피뢰시스템이 낙뢰로부터 첨단 전자통신장비를 보호하는 방법으로 중요한 방법이라고 할 수 있다.

다섯째, 위 사항을 종합하면, 피뢰침으로 전자통신 정보화설비를 낙뢰로부터 완벽하게 보호할 수 없다는 것을 확인 할 수 있다.

둘째, 피뢰침이 없어서 낙뢰피해가 발생한 것인가?

1. 낙뢰피해가 발생한 장소에 피뢰침이 설치되지 않았는가?

대답: 아니다. 피뢰침은 건물을 세울 때부터 설치되어있고, 보호각법과 회전구체법 두 방법 모두를 만족하게 피뢰침은 수 없이 많은 피뢰침이 설치되어 있다.

2. 피뢰침이 설치가 안돼서 컴퓨터의 Power부분과 PCB Board의 반도체가 파손, 손상, 고장이 났는가?

대답: 아니다. 피뢰침은 건물위에 여러 개가 설치되어 있고 피뢰침에 낙뢰를 맞은 것도 분명하게 아닌데 컴퓨터의 Power부분과 PCB Board의 반도체가 파손되는 피해가 났다.

3. 피뢰침이 없어서 TV, SKY LIFE, 오디오, 유선방송이 중단 고장 났는가?

대답: 아니다. 옥상에 설치한 TV안테나보다도 높게 피뢰침이 설치되어 있고, 낙뢰를 맞아서 TV 안테나가 부러진 경우도 없는데, TV와 스카이라이프 유선방송이 중단돼서 답답했던 경우는 여러번 있었다.

4. 피뢰침이 없어서 스키장 곤돌라와 리프트가 운행이 중단 되었나?

대답: 아니다, 스키장 곤돌라와 리프트에는 피뢰침과 피뢰가공지선이 여러 개소에 충분하게 설치되어 있다. 곤돌라와 리프트는에 낙뢰를 맞지도 않았는데 곤돌라와 리프트를 제어 컨트롤하는 PLC 판넬의 Board가 파손되었고, RPD와 제어통신 카드 Board의 전자부품이 파손되어 고장 난 경우가 자주 있었다.

5. 피뢰침이 없어서 상수도 정수장 모터펌프가 불이 났나? 배관이 터졌나?

대답: 아니다, 상수도 정수장이나 배수지, 가압장과 같은 전기전자 통신제어설비가 있는 곳에는 피뢰침이 충분하게 설치가 되어 있었다. 그러나 모터펌프를 제어하는 수위계나 압력센서, 각 정수장과 배수지 및 가압장을 연결하여 통제 제어하는 PLC 제어카드, 통신카드, 유량계 등과 같이 전자통신부품과 IC 반도체와 같은 것들이 고장이 나서 가동을 못하는 경우는 자주 발생을 한다.

6. 피뢰침이 없어서 상하수도 정수장 중앙통제실의 컴퓨터와 제어관리 프로그램이 손상되었나?

대답: 아니다, 피뢰침은 상수도 정수장 중앙통제실 건물이나 배수지와 가압장 등에 충분하게 설치가 되어있지만, 중앙통제실 컴퓨터와 제어카드, 각 정수장과 배수지 및 가압장을 연결하여 통제하는 컴퓨터가 고장 난 경우가 자주 있다.

7. 고속도로 감시카메라에 피뢰침이 설치가 되어있지 않아서 고장이 났는가?

대답: 아니다, 감시카메라에는 피뢰침이 하나씩 설치가 되어 있다. 그러나 하우징(케이스)이나 카메라 외관에 낙뢰를 맞아서 파손된 경우나 손상이나 흔적이 단 한 건도 없었지만 카메라 내부의 전자부품이 손상 파손 된 경우는 자주 발생 한다.

8. 피뢰침이 교통 신호등, 교통 안내 전광판 금속지지물에 설치되지 않았나?

대답: 아니다, 교통 신호등, 교통 안내 전광판 금속지지물에는 피뢰침이 하나씩 설치가 되어있다. 그런데도 신호등과 전광판 등의 PCB BOARD가 고장이 나서 자주 오동작을 한 경우가 많다.

9. 피뢰침이 군부대 레이더 통신철탑에 설치가 되어있지 않은가?

대답: 아니다, 레이더가 설치된 통신철탑에 피뢰침이 설치되어있다. 또한 레이더 감시기와 관련 장비가 있는 상황실 건물옥상에도 피뢰침은 설치가 되었지만 낙뢰가 치면 자주 고장이 발생한다.

10. 피뢰침이 통신 안테나가 설치된 철탑에 설치를 하지 않았나?

대답: 아니다. 통신철탑에 분명하게 여러개의 피뢰침이 설치되어 있다. 그러나 낙뢰가 칠 때면 철탑은 쓰러지거나 부러지지 않고 건재하지만, 피뢰보호범위에 있는 상황실의 통신장비와 기계실의 전자장비들이 고장이 자주 발생 했다.

11. 피뢰침의 보호범위에 벗어나서 철탑에 설치된 안테나가 낙뢰를 맞아 구멍이 나서 문제인가?

대답: 아니다, 피뢰침의 보호법위에 충분하게 만족한 위치에 안테나와 통신장비들은 위치하고 있지만, 그러한 피뢰침의 보호범위에 있는 상황실과 안테나에 연결된 전자통신장비들의 내부 부품에 손상이 자주 발생한다.

12. 방송국 송신(중계)소, 위성항법기준국의 안테나 철탑에 피뢰침이 설치가 안돼서 낙뢰피해가 발생 했나?

대답: 아니다, 방송국 송신(중계)소, 위성항법기준국의 안테나 철탑에는 분명하게 피뢰침이 설치되어 있고 피뢰보호각도도 만족을 하지만, 전자부품이 손상돼서 방송이 중단되는 사고와 위성항법기준국의 업무가 중단되는 사고는 여러 번 있었다.

13. 일반피뢰침이 아닌 비재래식 피뢰침(광역피뢰침 ESE, CTS, IPG, 정전분산형 DAS 등등)이 설치가 안돼서 낙뢰피해가 발생 했나?

대답: 아니다, 일반피뢰침만이 아니고 비재래식 피뢰침, 특히 광역피뢰침과 낙뢰를 몰아낸다는 정전분산형 피뢰침을 설치하였음에도 불구하고 낙뢰피해는 여전히 발생 하였다.

소결: 피뢰침이 없어서 낙뢰피해(손상, 파손, 오동작, 고장 등)가 발생하였는가에 대하여  PGS의 의견은 다음과 같다.

첫째, 낙뢰피해를 입은 곳 중에서 피뢰침이 설치되어 있지 않은 경우는 10여 년간 낙뢰방호설비를 3,000여건 이상을 했지만 피뢰침이 없는 곳은 단 한 곳도 없었다.

오히려 피뢰침 여러 개가 다닥다닥 설치가 되어 있는 경우가 더 많았다.

둘째, 일반피뢰침이 아닌 비배래식 피뢰침인 이온을 조기방사해서 낙뢰를 유도한다는 광역피뢰침과 공기중 전하를 분산 방사해서 낙뢰발생 자체를 막는다고 하는 정전분산형, 조개껍데기만한 정도의 두 극을 사용해서 뇌운의 하단부와 같은 극성을 만들어서 낙뢰가 방전되는 것을 막는다는 피뢰침이 설치가 된 곳이 오히려 일반피뢰침이 설치된 곳보다도 더 많은 피해를 입어서 PGS로 재공사를 한 곳이 많다.

셋째, 피뢰침이 없어서 낙뢰피해를 입은 곳은 없었고, 피뢰침은 여러 개가 설치되어 있었고, 보호각도도 만족하게 되어있는 건물 내부의 전산실이나 장비실에 설치된 전자통신장비들이 고장이나 피해가 발생한 것을 확인 할 수 있었다.

넷째, 피뢰침이 없어서 직접 낙뢰를 맞아서 피해가 발생한 것이 아니라는 것을 분명하게 확인 할 수 있었다.

결론적으로 피뢰침은 낙뢰를 피하게 혹은 낙뢰피해를 방지 해주는 장치가 아니고,

낙뢰를 유도하는 기능을 하는 장치일 뿐 글자대로 피뢰를 하는 것이 아니다.

특히 고가의 비 재래식 피뢰침을 설치 한 곳에서 더 많은 낙뢰피해가 발생하고 있다는 것도 확인을 할 수 있었다. 이는 고가의 설비를 보호하고자 하는 목적에서 고가의 피뢰침을 여러 개 설치를 하였고, 그들 업체의 홍보대로 낙뢰를 유도를 잘 하여서 더 많은 피해가 발생한 것으로 추측이 된다.

또한 더 확실하게 전자통신 정보화설비를 낙뢰로부터 완벽하게 보호를 할 수 있는 방법은 피뢰침의 설치여부와 피뢰침의 보호각의 문제가 절대로 아니라는 사실을,

우리는 사실적인 접근과 실제 현장의 확인과 같은 사실적 현상 분석을 통하여 분명하게 확인을 하였다.

피뢰침을 설치할 때~ 국제기구와 국가기술표준을 꼭 확인을 하세요!

http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=45

원문 바로가기 □ :

원문 바로가기 □ :

http://www.iclp-centre.org/view_news.php?id=36

http://www.standard.go.kr/CODE02/USER/0Z/05/Qna_List.asp

http://www.standard.go.kr/CODE02/USER/0Z/05/Qna_View.asp

피뢰침이 무엇이라고 생각하십니까? 낙뢰를 피하게 하는 침, 避雷(피뢰)針(침)이라고 생각을 하시나요?

피뢰침을 설치하면 전자장비나 통신장비를 낙뢰로부터 보호할 수 있다고 믿습니까?

프랭클린의 피뢰침이후 낙뢰를 유도 한다는 광역피뢰침과 조기이온방사형 피뢰침 시장에 나왔지만,

그러나 낙뢰 피해를 방지할 수 는 없었고, 그러자 시장에는 낙뢰를 몰아낸다는 피뢰침까지 급기야 등장하기에 이르러서 혼란을 가중하기에 이르렀습니다. 이에 대하여 국제관련 기구인 ICLP에서는 그러한 피뢰침을 제조판매 하는 업체에 경고 메시지를 보내게 되었습니다. 이게  피뢰시장의 현실입니다.

ICLP의 회의에 국내에서도 위원을 파견 하고 있지만, 그 위원들 중에는 피뢰침을 생산 판매하고 있어서 사업적으로 이해관계에 있는 위원도 포함이 되어 있는 것이 아닌지 의구심이 듭니다. 왜냐하면, 국제기구인 ICLP에서 경고하는 내용을 국내 기술계에 전혀 알리지 않고 오히려 자사의 생산 판매하는 피뢰침을 ICLP의 결의나 경고메시지에 반하는 내용으로 광고와 선전을 하고 있으니 참으로 안타깝습니다.

더욱더 마음이 아픈 것은 그런 한 장삿꾼에게 국내 관련 기술 분야를 통째로 맡기고 있는 현실이 그렇고, ICLP와 같은 국제기구에 한국을 대표하는 위원으로 국민의 세금으로 자기의 잇속만을 챙기는 장삿꾼을 보내고 있으니 그렇고, 국제기술동향을 사실대로 알리지 않는 일로 국내기술발전을 오히려 저해 하고 후퇴시키는 것이 안타깝습니다.

여러분~ 아무리 자격증을 몇 개씩 갖은 장삿꾼이 주장을 한다고 해도 그렇고, 코로나 현상을 발표한 논문이 갑자기 낙뢰를 몰아낸다는 논문으로 바뀌었다고 해도 그렇고, 널따란 타원형의 전극을 사용하면 예리한 돌침형 피뢰침보다는 코로나가 넓게 퍼지는 것은 당연한 것,

낙뢰를 몰아낸다면, 낙뢰전하를 중화 하는 기능이 진짜로 있다면 코로나가 넓게 퍼지는 것이 아니고  코로나 자체가 발생하지 않아야 할 것 아닙니까? 쌍극 중 위판의 극이 뇌운의 극과 같은 극성이라 서로 밀어 낸다면 말입니다.

손바닥으로 하늘을 가린다? 조개껍데기 같은 두 개로, 혹은 쇠 부러쉬, 쇠솔 같은 부러쉬로

하늘을 가린다? 낙뢰를 몰아낸다? 고 주장 하는 것에 대하여 초등학생도 그렇지 않다는 것을 잘 알 것입니다.

잘못된 광고와 상품판매로 국내에서 매년 발생하는 낙뢰피해액은 5조원이 넘을 것입니다.

또한 국제기술동향에 대하여 사실을 알리지 않는 것만으로도 몇 조의 경제적 손실이 발생하고 있다는 사실을 간과해서는 안 될 것입니다.

따라서 여러분들은 이제부터라도 국제기술동향을 올바르게 알 필요가 있고, 피뢰기술에 대한 정확한 사실을, 검증된 기술을 찾아보고 이해가 요구되고 있습니다.

피뢰침에 대하여, 낙뢰방호 기술에 대하여 올바르게 이해하시기 위하여서는

1) ICLP(International Conference on lightning Protection)자료를 보세요.

2) 한국표준원의 묻고 답하기를 확인하세요.

3) 상식으로 생각하세요.

더 이상 잘못된 정보에 속지마세요. 바보는 바보만을 속일 수 있을 뿐입니다.

끝으로 피뢰침은 건물이나, 시설물, 인명에게 직접적으로 낙뢰가 방전 되는 것을 방지하기 위해서 뇌의 방전을 건물이나 설비, 인축으로의 방전이 아닌 피뢰침 즉 낙뢰유도침으로 유도를 하기 위한 장치라는 것,

전자통신 정보화장비를 직접적으로 보호하기 위하여 설치되는 것이 아니고, 피뢰침이 설치되었다고 전자통신 정보화장비를 보호하는 것이 아니라는 것을 인식하는 계기가 되기를 바라면서 아울러 장삿꾼의 허위광고에 기만당하지 않기를 바랍니다.

(주)그라운드에서는 지속적으로 국제기술동향과 과학적으로 증명된 기술을 알리고, 잘못된 이론이나 허위 과대광고에 대하여서는 사실을 알리는데 노력을 할 것입니다.

아래의 자료는 피뢰침관련 국가표준정보를 스크랩한 것입니다.

ESE 피뢰침과 DAS의 국내외 기술동향

ESE 피뢰침의 효과에 대한 논란은 1980년 이후 구미의 많은 학계 및 연구기관에서 논의된 바 있다. IEC에서는 뇌보호 표준을 담당하는 기술 위원회 TC81에서 1992년에 저명한 프랑스의 고전압방전학회(CIGRE)에 유뢰과정(Lightning Interception Process)와 ESE 기술에 논쟁에 대한 학회의 연구조사를 요청하였다. CIGRE 연구그룹 SC33.01.03에서 1994년부터 1995년까지 여러 차례의 회의를 거쳐 내린 결론은 「ESE 피뢰침은 기존의 피뢰침에 비해 두드러진 유뢰효율이 나타난다는 충분한 이론적인 해석결과나 실질적인 현장 데이터가 없다」는 것이다. 이후 TC81은 95년과 97년의 회의 개최 후 ESE기술에 대한 IEC 표준을 만들지 않기로 결의하였다. IEC와 매우 밀접한 관계를 맺고 있는 EC와 EFTA 표준기구인 Cenelec (European Committee for Electrotechnology Standardization)에서도 ESE기술에 대한 표준안이 없는 상태이다.

미국에서는 1991면 1월에 미국의 NFPA에 ESE피뢰침의 표준화 초안(NFPA 781 Draft)이 상정되면서 논의되었다. 초안을 심의하는 위원회는 프랑스, 호주, 미국의 제작사 대표로 구성되었으며, 제안된 NFPA 781은 1993년 11월에 NFPA 평의회(Council)에 제출되었으나 더 충분한 연구가 요구되어 본 안건은 기술 위원회에 넘겨졌다. 기술위원회는 이들 표준 초안이 제작자의 로비에 의한 것이라는 불만이 있어 평의회는 제 3자에게 표준안을 평가토록하고 표준화를 연기시켰다.

NIST(National Institute of Standard and Technology)에서 이들 표준안이 검토되었으며 이들의 결과에 이어 평의회는 1995년 7월에 표준화의 가부에 대해 공청회를 개최하였으나, 그 결과 평의회는 본 NFPA 781안건을 거부하기로 의결하였다.

이처럼 선진 국가에서는 ESE피뢰침의 효용성에 대한 논쟁이 종료된바 있으며, 본 시험에서도 이를 입증하듯이 두드러진 보호특성이 나타나지 않았다.

한편, DAS에 대한 각국의 반응도 ESE와 유사하다. Abdual M. Mousa와 Donald W. Zipse씨 등의 연구 결과에 따르면 DAS로는 낙뢰발생을 억제할 수 없으며, 일반피뢰침에 비해 별다른 효과가 없는 것으로 나타났다. 특히 건축물의 높이가 300m 이하인 경우에는 DAS에 의한 낙뢰발생빈도를 저감시키는 효과가 전혀 없다고 발표하였다. 이런 결과는 본 시험을 통해 얻어진 결과와 유사하며, 경제적인 측면을 고려할 때 일반 피뢰침의 추가 보완적인 설치가 더 바람직하다고 사료된다.

<요   약>

IEC/뇌보호표준기술위원회TC81,「ESE피뢰침은 기존의 피뢰침에 비해 두드러진 유뢰효율이 나타난다는 충분한 이론적인 해석결과나 실질적인 현장 의데이터가 없다」

IEC/TC81은 ESE기술에 대한 표준 부결.

NIST/표준화 평의회는 NFPA 781안건을 부결로 선진국가 ESE피뢰침의 효용성에 대한 논쟁이 종료 됨.

DAS에 대한 각국의 반응도 ESE와 유사 함.

특히 건축물의 높이가 300m이하인 경우 DAS에 의한 낙뢰발생빈도를 저감효과 전혀 없음을 발표 함.

따라서 논리적 및 기술적으로 또한, 실용성과 경제적인 측면을 고려할 때 일반 피뢰침의 추가 보완적인 설치가 적합함을 권고 함

이온방사형 및 정전분산형 피뢰침의 국내외 기술동향

<ESE (이온방사형, 낙뢰유인) / DAS (정전분산형) /일반피뢰침 시험비교>

피뢰 시스템은 뇌격으로부터 인명사고 및 구조물 또는 설비의 화재, 폭발 사고등과 같은 직접적인 피해를 방지하기 위한 것으로 피뢰침과 인하도선, 접지극 및 서지 보호기를 포함한다. 이중 피뢰도체(Air terminal)는 뇌방전시 피뢰도선에 뇌격이 수뢰하도록 하여 대지로 방류시킴으로써 주변 공작물 혹은 인체로의 낙뢰사고를 방지하기 위한 것이다. 그러나 피뢰도선으로의 낙뢰는 낙뢰지점의 대지전위상승과 더불어 주변공작물에 미치는 전자기적 영향이 항시 뒤따르게 된다.

본 장에서는 피뢰침 설치에 관한 국내외 기술 기준을 조사 분석하였으며 최근 국내에서 널리 사용되고 있는 ESE (Early Streamer Emission) 피뢰침 및 DAS (Dissipation Array System) 피뢰침과 기존의 일반 피뢰침의 성능을 비교 분석으로써 이들의 설치에 대한 적정성을 검토하였다.

제 1 절  보호 원리 및 설치 기준

낙뢰는 지상 혹은 지상의 구조물과 뇌운사이의 전기적 방전현상이다. 제 2 장에서 설명한 바와 같이 낙뢰는 하향리더와 상향리더(혹은 상향 스트리머)가 임의의 전기적인 거리(뇌격거리)에서 상호의 방전로가 결합되는 현상이다. 뇌방전은 표준 대기압,  평등전극 상태에서의 방전현상이 아니기 때문에 방전로의 양상은 여러 방향으로 분기된 수목의 뿌리와 유사하다. 이와 같은 뇌방전로를 상정한 피뢰설계의 방법은 크게 보호각을 이용하는 방법과 전기기하학적 구조를 이용한 회전구체법(RSM : Rolling Sphere Method)으로 대별될 수 있다.

1. 보호각법

보호각법은 기준면 위에 있는 피뢰침이 이루는 원뿔각 내에 있는 구조물은 직격뢰로 부터 보호된다는 것이다. IEC 1024-1-1990의 표준에 의하면 보호각은 피뢰도체의 높이가 증가하면 표 5-1과 같이 작아지며 이로 인한 보호공간도 작아진다. 미국의 NFPA 780-1997 표준에서는 지상으로부터 7.6m 이하의 구조물은 63□로, 15.24m 이하인 구조물은 45□로 규정하고 있다.

표 5-1. 보호레벨에 따른 피뢰침의 위치

보호레벨 (효율 E)	h(m) R(m)	20	30	45	60	메쉬 폭
		□□	□□	□□	□□
I(0.98)	20	25	*	*	*	5
II(0.95)	30	35	25	*	*	10
III(0.90)	45	45	35	25	*	10
IV(0.80)	60	55	45	35	25	20

* 회전구체와 메쉬(피뢰보호도체)에서만 적용

그림 5-1. 보호각법과 회전구체법

한편 「한국공업규격 KS C 9609 (피뢰침) - 1985.12.4」와 「건축물의 설비기준에 관한 규칙-2001.1.17」에 따르면 피뢰침의 보호각은 60□이하를 권장하고 있으며, 화약·가연성 액체·가연성 가스를 보호하기 위한 피뢰침의 각도는 45□로 규정하고 있다.

2. 회전구체법

그림 5-2에 나타낸 바와 같이 뇌격거리와 동등한 반경의 가상구를 건축물에 회전시킬 때 접촉하는 모든 점에 피뢰침을 설치하도록 요구하는 방법이다. 즉, 보호영역은 뇌격거리 R을 반경으로 하는 구를 돌출물(피뢰도체)에 접하게 했을 때 구내부로 노출되지 않는 공간이다. 이와 같이 RSM을 적용할 때는 구가 놓일 수 있는 가능한 모든 위치가 고려되어야 한다.

일률적으로 보호각을 적용하는 보호각법과는 달리 회전구체법은 1970년대부터 적용되기 시작한 방법으로 최근 선진 각국에서는 과학적인 타당성이 입증된 회전구체법이 널리 사용되고 있다.

미국의 NFPA 780-1997 표준에서는 일반구조물에 대해서는 뇌격거리를 45.75 m(150 ft), 가연성 증기나 액체를 담고 있는 탱크와 안테나 및 선박(watercraft)에 대해서는 30 m(100 ft)의 뇌격거리를 추천하고 있으며, 이 뇌격거리를 회전구체법에 적용하여 피뢰 설계를 하도록 추천하고 있다.

그림 5-2. 회전 구체법에서의 보호영역

3. 피뢰설비 관련 기술기준

피뢰설비와 관련하여 국내외에 다수의 관련 법규가 존재하고 있으며, 대개는 건축물 또는 높이 20 m 이상의 건축물과 화약류등 위험물을 저장, 취급하는 시설물에 설치하고, 접지는 접지저항값과 인하도선을 대상으로 하여 규제하고 있다. 이들 기준을 표 5-2에 정리하였으며 국내의 피뢰침 설치는 전반적으로 KS C 9609 규정을 대부분 적용하고 있다.

표 5-2. 피뢰침 설치규정

관련 규정	설치 조건	보호 범위
건축물의 설비기준등에 관한 규칙--2001.01.17	낙뢰우려가 있는 건축물 또는 높이 20m이상의 건축물	60□ 45□(위험물 저장 및 처리시설)
피뢰침 설치에 관한 기술상의 지침 -노동부고시:2001.-4호	화약류 또는 위험물을 저장, 취급하는 시설물	회전구체법 적용
소방기술기준에 관한 규칙-160조(1993.11.11)	지정수량의 10배 이상의 위험물을 취급하는 제조소 단, 위험물 제조소 주위의 상황에 따라 안전상 지장이 없는 경우에는 피뢰침을 설치하지 아니할수 있다.	KS C 9609에 따름
KS C 9609 피뢰침	특별한 조건 없음	60□, 45□
화약류 단속법 시행규칙 -1990.2.5 (통산부령제1호)	통산부장관 고시로 정하는 것을 사용	60□, 45□
산업안전기준에 관한 규칙 -제357조	화약류 또는 위험물을 저장, 취급하는 시설물	45□
일본 건축기준법 시행령 1990. 11.20 --정령 제323호	건축물의 높이 20m를 넘는 부분을 뇌격으로 보호하여야 한다.	60□, 45□
일본 소방법 -1988.5.24--법률제55호	일본공업규격( JIS A 4201)에 따름	JIS A 4201에 따름
JIS A 4201 피뢰침	특별한 조건 없음	60□, 45□
IEC 61024	특별한 조건 없음	회전구체법 적용
NFPA	특별한 조건 없음	회전구체법 적용

4. 피뢰설비 선정 기준

뇌보호 설계에 있어서 건축물의 규모, 높이 주변 지형, 수목의 유무 등 여러 가지 요인에 따라 보호범위가 변하므로 피뢰 설비를 어떻게 구별하여 사용하는가 라는 것은 어려운 문제이다. 안전성과 경제성을 충분히 고려한 뒤에 하나하나 결정해야 할 것이다. 따라서 여기서 확실한 지침을 보이는 것은 곤란하지만, 일단 참고로서 피뢰설비의 필요성 유무, 각종 피로설비의 적용 대상 결정의 판단기준을 표 5-3에 나타내었다.

표 5-3. 피뢰설비 설치 필요 유무 판단

건물의 용도		건 물		건물의 시설 장소
				뇌가 심하지 않는 지방 (IKL 30미만)			뇌가 심한 지방 (IKL 30이상)
		구조	높이 (m)	1	2	3	4	5	6
				시가지 그밖의 2,3이외의 장소 건물	평지의 단독주택	산 또는 언덕의 정상 혹은 벼랑위 건물	시가지 그밖의 2,3이외의 장소 건물	평지의 단독주택	산 또는 언덕의 정상 혹은 벼랑위 건물
a	민가, 단독농가등 b,c,d,e에 해당하지 않는 건물	A	20 이하	불필요	S	R	불필요	S	P
		B	20 이하	불필요	불필요	R	불필요	R	Q
			20 초과	R	R	Q	R	Q	Q
b	다수의 사람이 모이는 건물(학교, 사원, 병원, 백화점, 극장, 욕장 등)	A	20 이하	R	R	R	R	Q	P
			20 초과	R	R	Q	Q	Q	P
		B	20 이하	불필요	불필요	R	R	R	Q
			20 초과	R	R	Q	Q	Q	Q
c	업무를 하는 건물(사무실, 역사, 창고 등)	A	20 이하	R	R	R	R	Q	P
		B	20 이하	불필요	불필요	R	R	R	Q
			20 초과	R	R	Q	Q	Q	Q
d	미술, 과학, 역사상 귀중한 건물 및 귀중한 것을 수용하는 건물(박물관, 진열장, 보호 건조물 등)	A	20 이하	R	Q	Q	Q	Q	P
			20 초과	R	Q	Q	Q	Q	P
		B	20 이하	불필요	R	Q	Q	Q	Q
			20 초과	R	R	Q	Q	Q	Q
e	화약, 가연성 액체, 가연성 가스 등의 위험물을 저장 또는 취급하는 건물	A	20 이하	Q	Q	Q	Q	Q	P
		B	20 이하	R	R	Q	Q	Q	Q
			20 초과	R	R	Q	Q	Q	Q

비고) 1. P: 완전보호,   Q: 중간보호,   R: 보통보호,   S: 간이보호

2. A: 목조 그밖의 뇌해상 목조에 준하는 것

B : 철근 콘크리트 그 밖의 뇌해상 철근 콘크리트에 준하는 것

제 2 절 피뢰침 성능 비교 평가

1. ESE (Early Streamer Emission) 피뢰침과 DAS (Dissipation Array System)

ESE 피뢰침은 뇌격이 피보호물을 향하여 진전될 때 피뢰침에 도달하기 전에 피뢰장치에서 미리 선행스트리머방사(Early Streamer Emission)를 일으켜 하향리더가 피뢰침에 접촉하게 되도록 하는 방식이다. ESE 피뢰침의 성능에 대한 제작사의 주장에 따르면 ESE 피뢰침은 특별히 고안된 피뢰침의 수뢰부의 전기적인 구조 및 특성에 의해 기존피뢰침보다 빠른 상향 스트리머가 발생하므로써 다음과 같은 상향리더의 길이 이득이 생긴다는 것이다.

ESE 피뢰침의 시간 이득을 [eqn: triangle T`] 라 하면, 상향리더([eqn: triangle L `] )의 길이 이득은

[eqn: TRIANGLE L = v cdot triangle T`]    [m]

[eqn: v] : 상향리더 속도 [m/□],  [eqn: triangle T`] : ESE 피뢰침의 트리거 시간 이득차 [□]

이며, 보호반경 [eqn: R_ESE]  는

[eqn: R_ESE = sqrt{(d_s + TRIANGLE L)^2 - (d_s - h)^2}]

가 되며, 일반 피뢰침의 보호반경([eqn: R_SR`] )은 단지

[eqn: R_SR = sqrt{{d_s}^2 - (d_s - h)^2}]

가 된다는 개념이다.

따라서, 그림 5-3과 같이 뇌격거리의 이득이 생기므로 보호거리가 확대되며 일반 피뢰침에 비해 피뢰장치로부터 선행스트리머가 진전된 거리만큼 보호반경을 증가시킨다는 이론이다.

그림 5-3. ESE 피뢰침과 일반 피뢰침의 뇌격거리

DAS는 ESE 피뢰침과는 반대로 개념으로 다수의 침으로 구성된 전극을 통해 대기중으로 이온을 방사하여 공간전하를 중성화시킴으로써 낙뢰의 유도를 억제하여 건물을 보호한다는 개념이나 그 효과 및 경제적 타당성은 명확히 입증되지 않고 있는 실정이다.

2. 피뢰침의 성능비교 평가 시험

가. ESE 피뢰침 성능평가 시험

1) 뇌충격 임계 섬락 시험

피뢰침의 성능을 나타내수 중요한 지표인 방전개시전압을 측정하기 위해 뇌충격 임계섬락시험을 수행하였다. 낙뢰(대지 뇌방전)의 대부분을 차지하는 부극성의 뇌방전을 시험실에서 모의하기 위해 뇌운에 해당하는 평판전극에 부극성의 뇌충격전압 (1.2/50 □)을 인가하였으며 각각의 피뢰침에 대해 섬락이 발생하는 전압을 측정하였다. 시험에 사용된 전극은 지름 3 m 평판전극이며 전극과 피뢰침사이의 간격이 2 m가 되도록 하였다. 뇌충격전압을 각각 30회 인가시 평균 임계섬락전압을 표 5-4에 정리하였다.

□ 목 적 : 각 피뢰침에 대한 뇌충격 임계 섬락전압 측정

□ 시험전압파형 : 부극성 뇌충격전압 (1.2/50 □)

□ 전극과 피뢰침간 거리 : 2 m

□ 시험회수 : 각 형식별 30 회

□ 관련규격 : IEC 60060

□ 피시험품 : 일반형 돌침(A형), 주공형 돌침(B형) Indelec사 ESE 피뢰침(C형),

스페인 ESE 피뢰침(D형), 프랑스 ESE 피뢰침(E)형

그림 5-5. 시험에 사용된 피뢰침

표 5-4. 뇌충격 임계섬락전압

시 료		뇌충격 임계섬락전압(CFO) [kV]
일반형	A	- 1,142
	B	- 1,139
ESE	C	- 1,134
	D	- 1,158
	E	- 1,145

위의 표에서 보듯이 일반형과 ESE형 피뢰침의 임계 섬락전압은 전체적으로 유사한 경향이 관측되었으며 ESE의 유효성을 입증하기 어렵다.

2) 개폐충격전압 성능 비교시험

세계에서 유일하게 ESE 피뢰침에 대한 성능시험이 표준으로 제정되어 있는 프랑스의 규격에서는 일반 피뢰침과 ESE 피뢰침의 성능 비교의 지수로 방전 시간차를 측정하는 방법을 적용하고 있다. 이 방법에서는 파두장이 짧은 표준 뇌충격 전압파형이 아닌 2□108 ∼ 2□108 V/m/sec 의 파두 기울기를 가진 부극성 개폐충격전압을 인가하도록 하고 있어, 본 시험에서는 [eqn: 1.66 times 10^9 ~rm V/m/sec]의 기울기를 가진 그림 5-6과 같은 300/2500 □ 개폐충격전압을 사용하였다.

□ 목 적 : 개폐 충격 전압에 대한 방전 시간 측정

□ 시험전압파형 : 개폐충격전압 (300/2500 □, 파두 기울기 : [eqn: 1.66 times 10^9 ~rm V/m/sec])

□ 전극과 피뢰침간 거리 : 2 m

□ 시험회수 : 각 형식별 30 회

□ 관련규격 : French standard NF C 17-102-1995

(분압비 : 1/2,180)

그림 5-6. 부극성 개폐충격전압 파형

각 피뢰침에 대한 방전파형(분압비 : 1/2,180)은 그림 5-7과 같고 일반 피뢰침의 평균 트리거 시간[eqn: bar T_SR] 은 122.3 □이며, ESE 피뢰침의 평균 트리거 시간[eqn: bar T_ESE] 은 120.6 □로 일반 피뢰침과 ESE 피뢰침간에 2 □이내의 방전 시간차를 나타내었다. 절연파괴전압 평균에서도 일반 피뢰침은 -543.3 kV, ESE 피뢰침은 -540.4 kV로 거의 차를 보이지 않고 있음을 확인하였다.

(a) 일반 피뢰침                          (b) ESE 피뢰침

그림 5-7. 개폐충격전압에 대한 피뢰침의 방전파형

3) 비교시험

두 종류의 피뢰침을 동일한 전기기하학적 조건으로 배치하고, 개폐충격전압을 인가하여 방전이 일어나는 방향을 통해 피뢰침의 성능을 판단하였다. 시험 조건으로 그림 5-8과 같이 평판전극과 피뢰침 상부간의 거리를 각각 1.2 m 간격으로 설치하였고, 두 피뢰침 간의 간격은 1.8 m로 유지하여 평판전극의 가장자리와 피뢰침간에 방전이 일어나지 않도록 배치하였다.

그림 5-8. 비교 시험을 위한 시료의 배치도

(a) 일반피뢰침(A형)                       (b) ESE 피뢰침(C형)

그림 5-9. 피뢰침의 비교 시험

통계적인 편차를 줄이기 위해 총 120 회의 개폐충격전압을 인가하였으며, 총 인가 회수에 대해 60 회 이후에는 전극의 배치에 따른 영향을 배제하고자 두 피뢰침의 위치를 서로 바꾸어 시험하였다. 그림 5-9에 각 피뢰침에 방전이 발생했을 때의 예를 나타냈으며, 총 120 회의 시험에서 ESE 피뢰침으로의 방전회수는 61 회, 일반 피뢰침으로는 55 회의 방전회수를 나타내었으며, 4 회는 두 피뢰침 모두 방전이 발생하지 않았다. 이상의 결과를 볼 때 비록 뇌방전이 일어나는 실제의 상황(풍속, 습도 등)을 고려 할 수는 없지만, 동일한 조건에서 두 피뢰침을 시험하였을 때 일반피뢰침에 비해 ESE 피뢰침의 성능이 매우 우수하다고 보기는 어렵다.

나. DAS 성능평가 시험

1) 뇌충격전압 및 개폐충격전압 시험

ESE 피뢰침의 성능시험과 동일한 방법으로 DAS 피뢰침에 대해 충격전압 시험을 수행 하였다.

□ 목 적 : 뇌/개폐 충격전압에 대한 임계 섬락전압 측정

□ 시험전압파형 : 부극성 뇌충격전압 (1.2/50 □),

개폐충격전압 (300/2500 □, 파두기울기 : [eqn: 1.66 times 10^9 ~rm V/m/sec])

□ 전극과 피뢰침간 거리 : 1.2 m

□ 시험회수 : 각 형식별 30 회

□ 관련규격 : IEC 60060

□ 피시험품 : 일반형 피뢰침(a), DAS 피뢰침 (b, c, d)

충격시험 결과 표 5-5에 나타낸 바와 같이 시료(b)형의 DAS는 일반 피뢰침보다 임계 섬락 전압이 다소 높게 관측되었으나 그 차이는 약 20 kV 정도이다. 시험에서 두 전극 사이의 거리가 1.2 m 이고 인가전압이 600 kV라 가정하면 약 20 kV 정도의 차이는 4 cm 정도의 거리차이 밖에 나지 않으므로 DAS의 성능이 그렇게 우수하다고 볼 수 없다. (c)와 (d) 시료는 개폐충격전압에 대해 일반형 피뢰침보다 오히려 낮은 전압에서 방전이 발생하였다.

(a)일반형      (b) Spline ball         (c) ALS 1000     (d) ALS 100

그림 5-10. 일반 피뢰침과 DAS 피뢰침

표 5-5. 충격전압시험

시 료		CFO Voltage [kV]
		뇌충격전압	개폐충격전압
일반형	a	-629	-552
DAS	b	-647	-578
	c	-631	-548
	d	-640	-546

2) 비교 시험

일반피뢰침과 DAS에 대해 동일한 전기기하학적 조건으로 배치하고, 개폐충격전압을 인가하여 방전이 일어나는 방향을 통해 피뢰침의 성능을 판단하였다. 시험 조건은 그림 5-8과 동일하며 평판전극과 피뢰침 상부간의 거리를 각각 1.2 m 간격으로 설치하였고, 두 피뢰침 간의 간격은 1.8 m로 유지하여 평판전극의 가장자리와 피뢰침간에 방전이 일어나지 않도록 배치하였다. 각각의 시료에 대해 총 120회의 충격전압을 인가시 방전발생 회수를 표 5-6에 나타내었다. 이상의 결과를 볼 때 비록 시료(b)가 다소 양호한 것으로 나타났으나 그 차이는 크지 않다.  (C)와 (d)의 경우에는 일반 피뢰침과 유사한 결과를 보였다. 따라서 DAS형 피뢰침의 이온방사를 통한 낙뢰유도 억제효과가 우수하다고 보기 어렵다.

표 5-6. 비교시험 결과

비교대상	일반형 피뢰침 방전회수(%)	DAS 피뢰침 방전회수 (%)
A 와 B	79 (66%)	41 (34%)
A 와 C	64 (53%)	56 (47%)
A 와 D	61 (51%)	59 (49%)

다. ESE 피뢰침과 DAS의 동향

ESE 피뢰침의 효과에 대한 논란은 1980년 이후 구미의 많은 학계 및 연구기관에서 논의된 바 있다. IEC에서는 뇌보호 표준을 담당하는 기술 위원회 TC81에서 1992년에 저명한 프랑스의 고전압방전학회(CIGRE)에 유뢰과정(Lightning Interception Process)와 ESE 기술에 논쟁에 대한 학회의 연구조사를 요청하였다. CIGRE 연구그룹 SC33.01.03에서 1994년부터 1995년까지 여러 차례의 회의를 거쳐 내린 결론은 「ESE 피뢰침은 기존의 피뢰침에 비해 두드러진 유뢰효율이 나타난다는 충분한 이론적인 해석결과나 실질적인 현장 데이터가 없다」는 것이다. 이후 TC81은 95년과 97년의 회의 개최 후 ESE기술에 대한 IEC 표준을 만들지 않기로 결의하였다. IEC와 매우 밀접한 관계를 맺고 있는 EC와 EFTA 표준기구인 Cenelec (European Committee for Electrotechnology Standardization)에서도 ESE기술에 대한 표준안이 없는 상태이다.

미국에서는 1991면 1월에 미국의 NFPA에 ESE피뢰침의 표준화 초안(NFPA 781 Draft)이 상정되면서 논의되었다. 초안을 심의하는 위원회는 프랑스, 호주, 미국의 제작사 대표로 구성되었으며, 제안된 NFPA 781은 1993년 11월에 NFPA 평의회(Council)에 제출되었으나 더 충분한 연구가 요구되어 본 안건은 기술 위원회에 넘겨졌다. 기술위원회는 이들 표준 초안이 제작자의 로비에 의한 것이라는 불만이 있어 평의회는 제 3자에게 표준안을 평가토록하고 표준화를 연기시켰다.

NIST(National Institute of Standard and Technology)에서 이들 표준안이 검토되었으며 이들의 결과에 이어 평의회는 1995년 7월에 표준화의 가부에 대해 공청회를 개최하였으나, 그 결과 평의회는 본 NFPA 781안건을 거부하기로 의결하였다.

이처럼 선진 국가에서는 ESE피뢰침의 효용성에 대한 논쟁이 종료된바 있으며, 본 시험에서도 이를 입증하듯이 두드러진 보호특성이 나타나지 않았다.

한편, DAS에 대한 각국의 반응도 ESE와 유사하다. Abdual M. Mousa와 Donald W. Zipse씨 등의 연구 결과에 따르면 DAS로는 낙뢰발생을 억제할 수 없으며, 일반피뢰침에 비해 별다른 효과가 없는 것으로 나타났다. 특히 건축물의 높이가 300m 이하인 경우에는 DAS에 의한 낙뢰발생빈도를 저감시키는 효과가 전혀 없다고 발표하였다. 이런 결과는 본 시험을 통해 얻어진 결과와 유사하며, 경제적인 측면을 고려할 때 일반 피뢰침의 추가 보완적인 설치가 더 바람직하다고 사료된다.

요   약

IEC/뇌보호표준기술위원회TC81,「ESE피뢰침은 기존의 피뢰침에 비해 두드러진 유뢰 효율이 나타난다는 충분한 이론적인 해석결과나 실질적인 현장데이터가 없다」

IEC/TC81은ESE기술에 대한 표준부결.

NIST/표준화 평의회는 NFPA 781안건을 부결.

선진 국가의 ESE피뢰침의 효용성에 대한 논쟁이 종료.

DAS에 대한 각국의 반응도 ESE와 유사.

특히 건축물의 높이가 300m이하인 경우 DAS에 의한 낙뢰발생빈도를 저감한 효과 전혀 없다 발표.

소결:  경제적인 측면을 고려할 때 일반 피뢰침의 추가 보완적인 설치권고.

보호각법과 회전구체법(RSM: Rolling Sphere Method)의 적용에 대하여

그림-1. 보호각법과 회전구체법

그림-2.

그림-3.

그림-2. 보호각법을 적용하여 피뢰침이 설치되어야 하나?

그림-4. 회전 구체법에서의 보호영역

그림-5. 도심 빌딩 속에서의 회전구체법 적용

그림-6. 주변이 산으로 쌓여진 곳에서의 회전구체법 적용

참고: NFPA 780-1997 표준에서는 일반구조물에 대해서는 뇌격거리를 45.75 m(150 ft), 가연성 증기나 액체를 담고 있는 탱크와 안테나 및 선박(watercraft)에 대해서는 30 m(100 ft)의 뇌격거리를 추천 함.

1. 상기 그림-1의 보호각법과, 그림-4의 회전구체법을 적용하여 피뢰침을 설치하는데 있어서 그림-2, 그림-4와 같이 고층빌딩 속에서 피뢰침을 설계하는 방법이 과연 적합한가?

즉 뇌격거리를 45.75 m(150 ft)로 선정하는 것에 대한 이의가 아니라, 주변에 고층빌딩이나 높은 산으로 둘러 쌓여져 있지 않은 환경일 때, 평원 같은 곳, 들판 같은 평지에 건물이 위치할 때 뇌격거리 산정이나 보호각법, 회전구체법이 적용되어야 할 것이다.

즉 대지로 방전되는 낙뢰가 직경 50m 크기 정도의 뇌운에서 발생 한다고 생각하는 사람은 없을 것이다. 따라서 주변에 고층빌딩이나 산과 같이 높은 돌출 환경이 있는지 여부를 확인하여야 경제적이고 실질적인 낙뢰방호를 할 수 있을 것이다.

아래의 사진을 보고 사진속의 피뢰침이 낙뢰를 유도할 환경에 있다고 생각하고, 과연 우리가 피뢰침을 설치하는 목적(전자장비 보호)에 적합한 피뢰대책이라고 생각을 할 수 있겠는가?

그림-7 고압 송전선 아래에 있는 과속단속 카메라 피뢰침

그림-7 22.9KV고압선 아래에 있는 전광판에 설치된 피뢰침

그림-7 주변이 높은 산으로 쌓여진 주택에 설치된 피뢰침