김 민준서버실에서 랙(Rack) 아래 보면 초록색선과 접속되어 있는것을 확인할 수 있습니다. 이 초록색 선은 접지선인데 접지는 여러가지 목적이 있지만 그 중 인체의 감전을 방지하기 위해 설치됩니다. 그래서 접지가 있는경우와 없는 경우를 수치를 이용해 어느 정도 인체에 흐를 수 있는지 알아보겠습니다.
외함 접지가 없는 경우
(그림 출처 : http://campus.yonam.ac.kr/lecture/05630_85101/text01/ch01/ch01_06.htm )
우리나라에서 가정이나 일반 빌딩에서 변압기에서 높은 전압을 받아 220V로 강압하여 대개 기기에 이 전압을 보내줍니다. 변압기 2차측에는 고압측과 저압측 혼촉사고를 대비하여 2종 접지를 하여 고압측 전압이 저압측으로 유입을 방지합니다. 그런데 위의 그림에서 처럼 기기 외함에 접지를 하지 않으면 단락사고 등이 난경우 사고전류가 인체를 통해 흐를 수 있습니다.
예를 들어 등가회로를 그려보면(이 그림은 선로, 변압기 기기내부 임피던스는 무시)
변압기 고압측 1선 지락전류가 30A로 가정하면 R2의 접지저항값은 150/30=5Ω(자동차단장치가 없는 경우를 고려)이고 인체 저항값은 보통 1000Ω으로 가정합니다. 즉, 인체에 흐를 수 있는 전류는 220V/(1000Ω+5Ω)= 0.219A 다시말해, 219㎃가 인체에 흐르게 됩니다.
인간의 뇌와 심장은 서로 수십㎂(=0.00001A)로 신호를 주고 받으며 심장이 뜁니다. 그런데 219㎃(=0.219)의 전류가 인체로 들어와서 일종의 노이즈가 되어 뇌와 심장이 주고받는 전류보다 큰전류가 들어와 뇌에서 심장으로 가는 신호를 방해하게 됩니다. 이로 인해 심정지등으로 사망할 수 있습니다.
심실세동전류는 50~100㎃정도로 이 이상의 전류가 흐르게 되면 심장의 기능을 잃어 사망할 수 있습니다.
외함 접지가 있는 경우
전류의 특징은 저항이 작은 부분으로 흐르려는 성질이 있습니다. 즉, 인체 저항을 대략 1000Ω으로 간주한다면 외함접지는 3종 접지로서 100Ω으로 선정하면 지락전류(사고전류)는 2종 접지저항 그리고 3종접지와 인체저항을 병렬회로를 통해서 흐르게 됩니다.
인체저항과 3종접지의 병렬합성 저항은 (1000*100)/(1000+100) ≒ 91Ω이므로 지락전류는 220/5Ω+91Ω ≒ 2.3A가 회로에 흐르게 됩니다. 여기서 인체로 흐르는 전류는 2.3A * (100Ω /1000Ω +100Ω ) ≒ 0.207A가 흐르게 되고 3종 접지를 통해서는 2.3A – 0.207A = 2.23가 흘러 감전사고 발생 시 인체로 흐르는 지락전류는 줄였지만 0.207A는 아직도 인체에 위험한 전류가 흐르게 되어 누전차단기가 필요합니다. 감전사고는 전류의 크기 및 통전시간과 비례하므로 통전시간을 줄이기 위해서 누전차단기를 설치합니다.
일반적으로 누전차단기는 0.2초 안에 동작하여 차단하므로 통전시간을 0.2초 생각했을 때 위의 표에 의거 심실세동 한계전류는 260㎃이며 이는 외함 접지저항 값이 100Ω일때 감전전류 값인 207㎃(=0.207A)에 비해 매우 크므로 외함접지와 누전차단기의 설치로 감전사고 예방이 가능하게 됩니다.
외함접지 저항값을 1Ω으로 설정하게 되면,
병렬합성 저항은 (1*1000)/(1+1000) ≒ 1Ω이 되므로 회로에 흐르는 지락전류는 200/ 5Ω+1Ω ≒37A으로 외함접지가 100Ω일 경우 2.3A정도가 흘렀을때 보다 더 큰전류가 흐르게 됩니다. 그런데 인체에 흐르는 전류는 37A*(1Ω/1Ω+1000Ω) ≒ 0.037A가 흐르고 외함접지로는 37A – 0.037A = 36.963으로 대부분의 사고 전류는 외함접지로 흐르게 됩니다. 인체로는 37㎃(=0.037A)정도 흐르므로 위의 통전시간과 심실세동 전류표에서 5초일 경우 52㎃정도 인체에 흐르면 안되므로 5초 이내에 전원에서 분리되면 안전하게 됩니다.
접지는 전기 성질을 이용하여 모든 회로 및 시스템의 기준전위를 대지와 전기적으로 접속하는 것으로 그 전위를 대지와 같은 전위 또는 전위차를 최소하 시켜 감전에 의해 인체로 흐를 수 있는 전기를 최소화 하기 위한 목적으로도 사용됩니다.
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