안녕하세요? 소망 전기공사 김기사입니다.

뜨거웠던 여름은 성큼 물러가고 요즘 아침저녁으로 선선한 것을 보아 제법 가을이 찾아 들었나 봅니다. 특히나 올해 여름 때아닌 심한 폭염으로 모두들 괴로운 시절이 있었지만 이젠 언제 그랬냐 싶게 매우 쾌적하네요. 그래서 김기사도 요즘 일할 때 땀도 덜 나 즐겁게 일하고 있습니다.

아울러 전기 이론에 대한 책 출판 관련 소식을 간단히 이야기하면 이제 이 포스팅까지 작성하고 저는 출판계약을 맺고 본격 집필에 들어갑니다. 큰 그림을 그려봤는데 세세하게는 계획을 못했습니다. 생각보다 책을 쓴다는 것은 쉬운 일이 아니지만 매우 흥미로운 경험이 될 것이라고 생각해봅니다.

이번 포스팅은 지난 포스팅에 이어 안전에 대한 이야기를 한 번 더 해보겠습니다. 차단기와 더불어 전기 안전을 위한 접지. 많은 분들이 헷갈려 하시고 소망 김기사 역시 처음 전기를 접할 때 어렵게 느꼈던 접지에 대해 한 번 알아보도록 하겠습니다.

- 단어를 뜯어보며 이해하는 접지

처음 '접지'라는 단어를 들었을 때 소망 김기사는 '절연'이라는 단어와 헷갈렸고 '접지선'은 '중성 썬'을 이야기하는 것인 줄 알았습니다.
하지만 지금까지 제가 포스팅한 전기 이론 항목을 쭉 정독하시는 분이라면 '소망 김기사의 생각=바보 같은 생각'이라는 공식을 생각하시며 피식 비웃을 수도 있습니다.
당연히 이들은 모두 다른 이야기하는 것입니다.
먼저 절연이란 전기가 밖으로 새어 사고가 나는 것을 방지하고자 하는 일종에 보호 장치를 말합니다. 그래서 보통 전선을 절연전선이라 하고 전기 테이프를 절연 테이프라 하게 되는 것이지요. 전기가 밖으로 새어 나가는 것은 누전이라고 해서 전기 사고 중 하나입니다.

접지란 쉽게 말해 전기회로나 전기기기를 보다 용량이 큰 곳(지구 같은 것)에 도체를 통해 연결하는 것을 말합니다.

접지 마크

소망 김기사가 처음 자기 일을 할 때 아버지가 '아스'나 '아스 선'이라는 단어를 종종 하셔서 무슨 말인가 했습니다.
 이 '아스'라는 게 접지의 현장 용어로 접지의 영국식 영어인 Earth를 그렇게 부르더군요. 미국에서는 접지를 Grounding(GND)라고 합니다.
영어 단어를 보면 좀 더 이해가 빠르실 겁니다. 지구와 대지 등을 이야기하는 단어인데 이를 보면 접지란 지구나 땅과 관련되어 있다는 것을 아실 수 있습니다.
당장 접지의 한자단어 接地(이을 접, 딸지) 역시 땅과 관련되어 있습니다. 일본에서도 비슷한 단어를 쓰되 せっち(셋 씨)라고 읽습니다. 그러나 보통 '아-스'라고 하더군요.(현장 용어는 일본에서 많이 들어옵니다.)

간혹가다 '전기가 아스 되었다'라는 말이 있는데 이는 전기 고장으로 인해 전로(전선) 이 땅에 닿은 현상을 말하는 것이라 접지의 개념과 살짝 다릅니다. 둘 다 땅에 닿은 건 사실이나 어떤 이유와 목적에서 차이가 있다고 볼 수 있습니다.

-접지 선의 경로

우리 주변에서 접지를 보고 싶으면 간단하게 본 전함을 보거나 건물 주변을 맴돌면 볼 수 있습니다. 드라이버가 있다면 콘센트를 열어보거나 등 기구를 뜯어봐도 볼 수 있지요.

먼저 가까운 콘센트를 뜯어보겠습니다. 일단 접지 기능이 있는 콘센트는 생긴 것부터가 살짝 다릅니다.

접지 콘센트(좌) 및 무접지 콘센트(우) 

위의 사진에서 보이듯 접지 콘센트는 금색 비슷하게 접지단자가 콘센트에 있습니다. 오래된 콘센트나 무접지 콘센트의 경우는 저렇게 생긴 접지단자가 없습니다. 그리고 전기 작업하시면 아시겠지만 접지 콘센트의 경우 좀 더 두툼하고 뒷면 가운데 접지단자가 있습니다.

콘센트에 있는 접지선

얼마 전 소망 김기사가 어떤 건물에 콘센트를 교체할 때 찍은 사진입니다. 가운데 있는 검은 선이 접지선입니다. 보통 접지선은 녹색성을 사용해서 쉽게 알아볼 수 있게 하는 게 원칙이지만 전기공사 시공자가 이를 무시하고 하는 경우도 많습니다. 위의 사진도 그러한 경우인데요, 먼저 시공하신 분이 저렇게 하신 모양입니다. 콘센트 후면 가운데 단자에 연결된 검은색 녀석이 바로 접지선입니다.

역으로 말하면 일반 전력용 전선을 녹색으로 사용하면 소망 김기사 같은 전기 기술자가 헷갈릴 수도 있습니다.

접지 선과 전원 선을 헷갈려 반대로 접속하면 합선이 되어 퍽! 소리를 내며 터집니다. 김기사가 처음 전기를 배울 때 터트려 봐서 잘 압니다...;;;


그럼 이 접지선은 어디로 갈까요?

분전함 속에 있는 접지선(녹색)

접지선은 전기를 제어하는 분전함 속으로 가버립니다. 위의 사진에서 하단에 녹색성이 바로 그렇게 해서 모인 접지선입니다. 그럼 여기에서 끝나느냐? 아닙니다.

건물 외부 어딘가에 있는 접지선

접지선은 건물 밖으로 나가 어디론가 구석진 곳으로 갑니다. 보통 건물 입구 쪽으로 안 가는 게 전선이 지저분하면 미관상 보기 좋지 않을뿐더러 만약 사고 시 안전을 위해 인적이 드문 구석진 곳으로 가게 해주는 것이 좋습니다.

이렇게 접지선은 건물 구석 어딘가에서 땅속으로 들어가 버립니다.

접지봉의 모습

바로 이렇게 구리 소재로 되어 있는 접지봉과 함께 땅에 묻히는 것이지요.

접지봉은 규정상 90cm 이상 길이를 가져야 합니다. 그리고 보통 겉은 구리지만 속은 일반 철로 된 경우를 보실 수 있는데 이는 교류 전기 특성상 전류가 도체의 겉으로 돌아다니는 표피 현상 때문에 그렇게 만든 것입니다. 소망 김기사도 처음엔 원가절감의 목적으로 그렇게 만들었나 착각했습니다.

접지봉을 잘 묻고 접지 저항을 쟀을 때 요구하는 접지저항이 나오면 접지공사가 잘 된 것입니다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명드리겠습니다.

위의 그림을 간략하게 표현하면 아래와 같습니다.

접지 경로

- 접지의 존재 이유

근본적인 이야기겠지만 접지는 하는 게 좋습니다.

 보다 정확하게 말씀드리면  전기용품안전관리법의 2002년 개정으로 인해 2002년 이후로 신축되는 건물은 접지를 반드시 하도록 되어 있습니다.

이렇게 된 가장 큰 이유는 아래와 같은 사건이 2001년에 일어났기 때문입니다.

국내 전기사고 중 가장 큰 규모인 2001년 침수로 인한 전기 감전사고

이 뉴스를 보며 김기사는 좀 씁쓸했습니다. 전기로 인해 희생 당하신 분들도 억울하시겠고 무엇보다도 사후 약방문 격으로 부랴부랴 접지를 강화하고 누전 차단기를 의무화했다는 것이지요. 달리 말하면 이런 사고 역시 안전 불감증에서 일어난 사고라 마음이 좀 아팠습니다.

접지를 할 때 땅에 묻는 이유는 땅(지구) 자체가 용량이 크기 때문입니다.  이 부분에 설명에 있어서는 살짝 복잡한데 잘 읽어보시기 바랍니다.
과거 포스팅에서 전압에 대해 도체 안에 두 점 사이에 있는 전기 위치 에너지의 차이, 즉 전위치라고 설명한 적이 있습니다. 전압에 대한 개념은 아래 포스팅을 살펴 보시 바랍니다.

https://somang8991.blog.me/221201731365

그렇다면 이 전위차를 알기 위해 하나의 기준이 있어야 하는데 여기에서 그 기준이 되는 것은 바로 땅(지구 표면)입니다. 그래서 땅 자체의 전위차를 일반적으로 0으로 두기 때문에 땅 자체는 전압 자체가 거의 0V가 되는 것입니다.
여기서 알아둘 점은 땅은 무조건 0V가 되질 않습니다. 왜냐하면 번개가 땅으로 치거나 혹은 접지를 통해 누설전류가 땅으로 스며들게 되면 때에 따라 전압이 무척 높을 수도 있습니다. 이렇게 땅과 도체 사이 전압을 대지전압((voltage to ground)이라고 합니다. 전기기사 공부하실 분은 반드시 알아두셔야 합니다.
특히 3상 결선 시 Y 결선의 경우와 델타(Δ) 결선의 경우는 대지전압을 다르게 보니 주의하셔서 봅니다.

접지란 이러한 땅에 전기기기와 연결하는 작업으로 고르게 전압을 만들어주어 전기기기를 안전하게 사용할 수 있게 해주는 것입니다. 그와 동시에 누설전류를 지표면으로 흡수시켜 안전하게 해주는 역할도 하지요. 

일단 접지의 존재 이유를 간략히 설명하겠습니다. 전기기사 공부 시 반드시 암기 항목입니다.

보통 접지는 크게 계통 접지와 보호접지로 또 나눌 수 있습니다. 간단하게 설명하자면 다음과 같습니다.

첫 단어인 낙뢰부터 어려운데 낙뢰는 번개를 말합니다. 그리고 지락 사고는 보통 고압 이상에서 널리 쓰이는 말인데 우리가 흔히 볼 수 있는 저압(교류 600V 이하)에서는 누전이라는 단어를 더 사용합니다.
과전류 보호장치라는 것은 분전한 속에 있는 차단기를 말하는 것입니다.
사실 전기기사 공부할 때 저런 단어들 때문에 더 어렵게 느껴집니다. 소망 김기사도 그래서 더욱 애를 먹었던 경험이 있네요.

한마디로 이를 요약하면 '접지를 하면 인체(또는 가축)가 전기 감전으로부터 보호되고 보호 계전기(차단기 등)이 확실하게 동작이 되고 전기기기의 수명을 길게 사용할 수 있다'라고 보시면 됩니다.

위의 언급한 사고도 접지만 확실히 되었다면 일어날 사고가 아니었지요.

- 접지의 효과

이러한 접지의 효과를 사람은 어떻게 느낄 수 있을까요? 직접 전기를 만져보고 느끼면 될까요?


일단 접지가 제대로 안된 전자제품의 경우는 특이하게 느껴지는 게 있습니다. 특히 냉장고, 세탁기, 정수기 등 습기와 밀접한 전자제품의 경우는 접지를 안 하면 전자제품을 통해 전기를 느낄 수 있습니다.
냉장고 손잡이에서 찌릿하고 느껴지거나 세탁기 몸체를 닿았는데 전기가 오는 느낌을 받았다면 접지가 안되었거나 접지공사를 제대로 안한 것입니다.

특히 요즘엔 스마트폰을 충전하는 경우에도 문제가 생길 수 있습니다.

소망 김기사는 아이폰을 사용하고 있는데 다른 데에선 문제가 없지만 유독 특정 플러그에서 충전할 때 아이폰 터치가 제대로 안되거나 원치 않는 터치가 되는 등 오동작이 잦았습니다. 처음엔 아이폰이 고장이 나서 그런 건가 생각했는데 충전 시에만 이런 일이 생겨 전기가 문제 있나 콘센트를 뜯어 살펴보니 접지가 제대로 안된 상태였습니다.

아이폰 충전기(구형)의 접지단자

마찬가지로 소수점 단위로 전압을 이용하는 컴퓨터나 노트북 같은 경우도 전압을 통해 기기의 수명 및 메탈 소재 제품이라 표면으로 누설전류가 미세하게 느껴질 수 있습니다. 손바닥으로(가능한 오른손) 케이스의 저 부분을 댈 때 전기가 느껴지거나 우두둑하는 느낌이 있는 경우는 접지가 제대로 안 되어 있는 경우입니다.

일반인들이 이런 느낌을 받는다면 다른 콘센트를 꽂아 사용해보시길 바랍니다. 참고로 접지가 필요한 전자제품의 플러그는 조금 다르게 생겼습니다.

접지형 플러그와 무접지형 플러그

보통 전자제품 외부가 전기가 통하는 도체, 예를 들어 메탈 소재로 된 경우는 플러그가 접지형으로 되어 있습니다. 이러한 제품은 플러그를 꽂으실 때 확실히 꽂으셔야 하고 뺄 때 역시 손으로 줄이 아닌 플러그를 잡고 빼셔야 전기 사고로부터 예방됩니다.

놀랍게도 소망 김기사가 전기 콘센트가 녹거나 화재 등으로 출장한 경우의 태반은 바로 이 접지 플러그를 제대로 꽂지 않아 과전류로 인한 사고였습니다.

그리고 전압의 오차를 크게 줄여 주어 전자제품을 안전하게 사용하는 것 또한 접지의 효과 중 하나입니다. 아래 사진은 소망 사장님이 김기사에게 재미있는 것을 보여주신다고 하기에 찍은 것입니다

접지공사 전후의 전압 비교

접지 공사 이전 분전한 속에 선간 전압은 정격 전압 220V보다 무려 18.2V가 낮은 201.8V였습니다. 220V의 허용 오차 전압이 13V 임을 감안하면 이를 벗어난 전압입니다. 이렇게 전압이 낮으면 220V 제품을 제대로 사용할 수 없게 됩니다.

이어 소망 사장님께서 마술처럼 접지공사를 하고 나서 같은 부분의 전압을 재니 오차가 단 0.2V 수준으로 줄어들어 219.8V가 되었습니다. 따로 변압기를 쓴 것도 아닌데 무려 18V나 승압 되었습니다.
정확하게 말해서 승압이 된 게 아니라 안정된 전압을 받도록 접지가 도와준 것이지요.

- 접지가 잘 되었나 확인을 위한 접지저항

접지공사가 제대로 되었는지 확인을 위해서 직접 누설 전류를 만지고자 노력하는 것. 조금만 생각해보면 그리 합리적인 방법은 아닐 것입니다.

그래서 접지의 저항값을 보고 접지저항이 제대로 되었는지 확인하게 되는 것입니다.  보통 인체의 저항은 500~18000[Ω] 수준으로 매우 큰 변화를 가지고 있습니다. 특히 인체에서 피부의 저항값이 가장 높은 편입니다. 그리고 직업에 따라서도 조금씩 다른데 소망 김기사같이 전기를 자주 접하는 사람은 상대적으로 저항이 높은 편입니다.
재미있는 것은 춥다고 방에 웅크리는 사람보단 활동적인 사람이 잔병이 적듯 전기 역시 자주 전류를 느끼는 사람은 상대적으로 전기를 느끼는 정도가 둔감합니다.
 
그런데 중요한 것은 인체에 수분이 있는 경우는 이 저항값이 크게 떨어지기 마련입니다 최대 1/25 수준으로 떨어진다는 것인데요, 저항이 떨어진다는 이야기는 그만큼 전류가 더 들어갈 수 있다는 이야기입니다.  그래서 젖은 곳에서 전기를 사용할 때 감전을 조심하라고 하는 것입니다.

전기의 아주 기본적인 공식인 옴의 법칙에서도 이를 설명하고 있습니다.

다음 포스팅에서 다룰 내용인 감전 부분에서도 이야기하겠지만 감전은 전압이 높은 것보다 전류가 많이 들어가는 것이 문제입니다.
저항이 낮을수록 전류가 더 많이 들어가기 때문에 접지 저항을 인체보다 낮게 하면 보다 많은 전류가 접지로 빨려가기에 인체는 감전으로부터 보호될 수 있는 것입니다.

그래서 국가에서는 접지 저항의 기준을 정해놓고 이 기준을 통과하면 접지공사가 제대로 된 것으로 판단합니다. 일반적으로 우리가 쓰는 저압(교류 600V 이하)는 제3종 접지공사를 하기 마련인데 이때 접지 저항은 100[Ω] 이하가 나오면 정상적으로 접지공사가 된 것으로 봅니다. 인체 저항값이 500[Ω] 이상인 것을 감안하면 100[Ω] 이하면 상당히 낮은 수치라는 것을 눈치채실 수 있습니다.

접지공사 후 접지저항이 기준만큼 안 나온다면 ①접지봉을 더 깊게 매설하거나 ② 더 큰 접지봉을 사용하거나 ③ 접지봉을 병렬로 연결하거나 ④접지 저항 저감제를 뿌리는 방법으로 개선할 수 있습니다.


아래 표는 전기 설비 기준에 따라 이러한 접지 공사의 종류와 용도, 접지저항 등에 대해 설명했습니다. 전기기사 공부하실 분은 쭉쭉 나올 수 있게 외워 두셔야 합니다.

참고로 접지공사 시 쓰는 전선은 무조건 단면적 2.5mm²를 쓰라는 것이 아니라 최소한의 기준입니다. 전류를 많이 사용하는 경우엔 그만큼 더 굵은 전선을 사용해야 합니다.

접지 선의 굵기를 구하는 공식은 다음과 같습니다.

위의 공식은 매우 간단합니다. A는 접지 선의 굵기, ln은 차단기의 용량을 말합니다. 0.0496에서 차단기의 용량을 구하면 됩니다. 예를 들어 20A 차단기를 설치했으면 0.0496 X 20 = 0.992로 0.992mm²가 적절한 접지 선의 굵기입니다. 하지만 실제로 전선 규격에 가장 얇은 굵기는 1.5mm² 지만 실제 전기 안전 검사에서 통과하기 위해선 2.5mm²를 사용하셔야 합니다.

마찬가지로 100A 차단기가 달려 있으면 0.0496 X 100= 4.96으로 이보다 큰 전선 굵기인 6mm²를 사용하셔야 합니다. 이보다 낮은 4mm²를 사용하시면 안 됩니다.

참고로 위의 공식은 제3종 접지공사의 경우에 한합니다. 그리고 과거에 0.052ln 공식은 2013년 부로 위의 식으로 바뀌었음을 알려드립니다.

- 접지공사를 생략해도 무방한 경우

현재 자신이 거주하는 집이 2002년 이전에 지어진 경우는 접지공사가 의무가 아니어서 접지선이 없는 경우가 있습니다.

좀 전까지 접지의 중요성을 그렇게 강조했는데 접지선이 없다니요? 새로 지어진 건물에 사는 사람만 전기 안전을 느끼고 오래된 건물에 사는 사람은 전기 안전은 필요 없다는 건가요?

소망 김기사도 처음엔 그렇게 오해했습니다만 접지공사를 생략해도 되는 경우가 있습니다. 이는 그만큼 전기로부터 안전하다고 볼 수 있고 그 기준은 다음과 같습니다.

위의 굵기 표시된 부분이 우리가 중요하게 봐야 할 점입니다.

먼저 이중 절연 구조의 기계는 접지도 누전 차단기도 사용이 곤란한 제품 중에 절연이 이중으로 되어 있는 경우를 말하는 것인데 아래와 같은 마크가 표기되어 있습니다. 일반적인 전자제품보단 공사장에서 쓰이는 공구 등에 많이 붙어 있습니다.

이중 절연 마크

그리고 지난 포스팅에서 신나게 다루었던 누전 차단기, 바로 누전 차단기가 설치되었을 때도 접지공사를 생략해도 상관없습니다. 역으로 말하면 현재 자신의 사는 집에 접지가 안 되어 있다 하더라도 누전 차단기가 설치되었으면 상관없습니다. 누전 차단기에 대해서는 아래 포스팅을 참고해주세요.

< https://somang8991.blog.me/221346481388 >

하지만 접지와 누전차단기 모두 되어 있는 것이 좀 더 안전한 것은 사실입니다.

과거엔 누전 차단기도 고가라 쉽게 보기 어려웠고 접지에 대한 개념도 별로 중요하지 않았던 시절이 있어서 전기 감전사고가 종종 일어났습니다. 하지만 점차 전기 안전에 대한 인식도 커지고 이에 대해 전기안전공사에서도 접지를 가장 중요시 여기는만큼 앞으로 전기 감전사고는 점진적으로 줄어들 것으로 봅니다.

- 우리 주변에서 볼 수 있는 접지의 흔적

이렇게 전기 안전을 위해 중요한 접지는 조금만 관심을 갖고 있으면 쉽게 보실 수 있습니다. 단순히 집안이 아닌 거리를 나와서도 볼 수 있습니다.

전봇대의 접지선

거리마다 쉽게 보이는 전봇대도 인구 밀집 지역에 있으면 이렇게 접지를 꼼꼼하게 해놓은 경우가 있습니다.  마찬가지로 가로등의 경우도 접지가 되어 있습니다.

마찬가지로 높은 건물의 경우 의무적으로 달아야 하는 장치, 번개를 피하기 위해 만든 피뢰침의 경우도 결국 번개의 높은 전압을 땅속으로 스며들게 하는 접지가 되어 있습니다.

------ 클리앙에서 이 아래의 이미지를 지원 못하더군요... 이미지가 제공 안된 점 양해 부탁 드립니다.

마찬가지로 번개의 고전압으로부터 보호받아야 할 것은 비단 높은 건물뿐만 아니라 가스탱크나 주유소 등 번개로부터 폭발 위험성이 있어도 접지공사를 해야 합니다.

오늘 이야기를 다룬 접지에 대해 어떠셨나요? 사실 전기기사 등 자격증을 공부할 땐 외우고 이해할 것도 많고 접지도 다양한 종류가 있다는 것을 아시게 될 것입니다.
하지만 이 포스팅의 목적은 일반인들에게 보다 전기에 대해 친숙함을 느끼고 이론을 가능한 쉽게 풀어쓰고자 했기에 다소 생략된 부분도 있습니다.
중요한 것은 접지 역시 전기 안전을 위해 매우 중요한 역할을 한다는 점, 하지만 누전 차단기가 있으면 생략이 가능하다는 점 등에 대해 알아봤습니다. 그리고 단순히 전기 안전을 넘어서 번개로부터 시설물 보호를 위해도 사용한다는 점도 간단하게 알아보았습니다.

다음 포스팅에서는 감전에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 막상 감전하면 막연한데 왜 위험한지, 그리고 예방법과 감전 사고 시 대처법 등에 대해 보겠습니다.

앞으로 나올 출판물을 위해 소망 김기사를 많이 응원해주세요! 감사합니다.