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규리 심
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2 工學碩士學位論文 낙뢰 피해 통계 및 피해액 추정에 관한 연구 A study on statisticsoflightning damagesand estimated amountofdamages 2007 年 2 月仁荷大學校工學大學院情報電氣工學科金泰佑

3 工學碩士學位論文 낙뢰 피해 통계 및 피해액 추정에 관한 연구 A study on statisticsoflightning damagesand estimated amountofdamages 2007 年 2 月指道敎授李福熙 이 論文 을 碩士學位論文 으로 提出 함 仁荷大學校工學大學院情報電氣工學科金泰佑

4 이 論文 을 金泰佑 의 碩士學位論文 으로 認定 함 2007 年 2 月主審 : 印副審 : 印委員 : 印

5 요 약 낙뢰는 전기전자시스템과 빌딩을 포함하는 시설물과 시스템에 광범위한 피 해를 입힌다.우리나라에서 낙뢰 피해의 건수와 피해액의 감소를 위해서는 낙 뢰로 인한 사망과 피해의 유형에 대한 통계를 정확하게 평가할 필요성이 있 다. 이 논문은 우리나라에서 낙뢰의 악영향에 대해 다루었다.2000년에서 2006 년까지 우리나라에서 낙뢰로 인한 사망,상해 및 피해의 통계를 대중매체로부 터 주로 확보하였다.결과적으로 우리나라에서 낙뢰로부터 연간 평균사망자수 는 대략 4 5명이다.낙뢰로 인한 사망자와 상해자는 주로 농업인과 야외에서 여가활동을 하는 사람들이 포함되었다.모든 낙뢰로 인한 사망과 피해의 20% 이상은 낙뢰보호장치가 정확하게 설치되지 않은 장소에서 발생하였다. - i -

6 ABSTRACT Lightning does damage to a wide ofobjects and systems including electricalandelectronicsystemsandbuildings.toreducethenumberand amountoflightningcasualitiesinkorea,itisnecessarytoevaluateexactly thestatisticson thetypeoflightning deathsanddamages.thisthesisis devoted to the problems oflightning deleterious efects in Korea.The statistics oflightning deaths,injuries and damages in Korea from 2000 through 2006 were primarily derived from mass media.as a result,the average number of deaths per year from lightning in Korea is approximately 4to5. Mostoflightning deathsandinjuriesinvolvepeoplewhoworkoutdoors mostly farmers and recreationist.over20% ofallightning deaths and damageswereoccurredattheplacewherethelightning damageswilnot becausedprovidedthatlightningprotectionsystemsareproperlyinstaled. - ii -

7 목 차 요약 ⅰ Abstract ⅱ 목 차 ⅲ 그림목차 ⅴ 표목차 ⅴ 제 1장 서 론 1 1.1연구배경 및 필요성 1 1.2연구목적 2 제 2장 낙뢰 사고의 메카니즘 3 2.1전력에의 위협 4 2.2송전선에서의 절연파괴 5 2.3송전선,배전선으로의 역류뢰 5 2.4배전선으로의 유도뢰 5 2.5고압 배전선에서의 역류뢰 6 2.6통신 IT에의 유도뢰의 위협 6 2.7내부 낙뢰 보호의 필요성 7 2.8어떤 사업체가 낙뢰의 리스크에 노출되는가 전력회사 통신회사 케이블 TV회사 데이터 센터 반도체 공장,정밀기계 공장,식품공장 일반기업과 관공서 9 - iii -

8 2.9경영기반을 지지하는 설비의 충분한 낙뢰의 대책 낙뢰 피해 위협의 배경 낙뢰 피해의 현상과 요인해석 낙뢰 피해의 종류와 피해액의 추정 직접적 피해 공장설비의 낙뢰 피해 15 제 3장 낙뢰에 의한 피해통계 인명 피해 인명 피해 통계 인명 피해액 추정 건축물 피해 건축물 피해 통계 건축물 피해액 추정 공공 시설물의 피해 공공 시설물의 피해 통계 공공 시설물의 피해액 추정 전력설비 피해 전력설비 피해 통계 전력설비의 피해액 추정 기타 자료에 의한 연간 피해액 추정의 예 낙뢰에 의한 피해 분석 38 제 4장 결 론 39 참고문헌 40 - iv -

9 그림목차 그림 2.1정보화기기의 증가추세 11 그림 2.2낙뢰 피해 리스크의 증가추세 12 그림 2.3낙뢰에 의한 피해 통계 14 그림 2.4전국 연간 낙뢰발생수의 분포(10kA이상의 전류) 15 그림 2.5전기전자설비에서 설비별 뇌피해의 비율 17 그림 2.6전기전자설비에서 뇌피해 복구비용의 구성비 18 그림 년에서 2006년까지 도시별 사상자수의 분포 20 그림 년에서 2006년까지 우리나라의 발생 장소별 낙뢰에 의한 사상자수의 분포 21 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 건축물 피해건수의 분포 25 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 건축물 종류별 피해건수 의 분포 26 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 공공 시설물 피해건수의 통계 29 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 발생 장소별 낙뢰에 의한 공공 시설 물 피해건수의 통계 30 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 전력설비 피해의 통계분 포 34 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 전력설비별 피해건수 35 표목차 표 2.1연간 낙뢰 발생수와 낙뢰 피해와의 관계 14 표 2.2뇌피해에서 뇌서지의 종류와 접지시스템 사이의 관계 16 표 3.1연간 낙뢰에 의한 인명 피해액 추정 23 표 3.2연간 낙뢰에 의한 건축물의 피해 추정액 27 표 3.3연간 공공 시설의 낙뢰 피해 추정액 31 표 3.4연도별 전력 설비의 낙뢰 피해 추정액 37 표 3.5낙뢰에 의한 피해 분석 38 - v -

10 제 1장 서 론 1.1연구배경 및 필요성 자연 현상중의 하나인 낙뢰는 대기 중에서 일어나는 방전 현상으로 최근 환 경적 영향에 의한 세계적인 기상이변과 더불어 그 발생빈도가 증가하고 있으 며,전 세계적으로 매일 약 2,500만회 정도의 낙뢰가 발생하고 낙뢰로 인해 많 은 수의 인명 피해와 막대한 재산손실을 가져오고 있다.우리나라에서도 낙뢰 로 인해 매년 평균적으로 4 5명 정도의 귀중한 생명을 잃고 있다.뿐만 아니 라 우리나라에서 송전선로의 낙뢰로 인한 고장이 약 51.5%이며,독일의 어느 보험회사에서 발표한 통계에 의하면 컴퓨터를 비롯한 통신시스템,의료기기 등 전자장비에 대한 낙뢰 또한 개폐작용 등 과전압에 의한 고장의 비율이 30%를 상회하는 수준에 이르렀다.낙뢰에 대한 피해보상의 비율도 매년 증가 하여 최근 10년 동안에 거의 4배 정도 증가하였다. 또한 최근 광역화 정보통신망의 구축으로 전자데이터를 매체로 하는 정보기 술의 의존도가 점증하고 있으며,전자데이터처리시스템이나 계측제어시스템은 현대 사회의 행정 금융 산업 공공시설 등 모든 분야의 중추적 핵심요소가 되 었다.특히 산업과 경제 분야에서는 컴퓨터 통합생산,컴퓨터 통합기업,컴퓨터 통합비지니스 등 컴퓨터를 기초로 하는 사회시스템으로 급속히 변천하고 있 다.이에 반하여 컴퓨터를 비롯한 초고속 정보통신설비의 낙뢰에 기인하는 고 장과 사고의 비중이 늘어나고 있으며,정보화 사회시스템의 일시적 기능정지 나 고장의 파급효과가 대단히 크고 경제적 손실도 막대하므로 안정된 시스템 의 유지 운용을 위한 낙뢰 사고의 저감이 중요한 사회적 관심사로 대두되어 이에 대한 심층적인 분석과 대책에 대한 연구가 필요하다

11 1.2연구목적 낙뢰로 인한 여러 가지의 인적피해와 국가 기간시설인 전력설비,공공시설 물 및 건축물 피해는 엄청난 파급효과와 혼란을 야기시키고 있다.대단위 아파 트 단지의 피뢰침을 통한 낙뢰 침입에 의한 단지내 전기시설물과 컴퓨터,인터 폰,소방설비,승강기 등의 제어회로의 소손 등 일상생활 주변에서 낙뢰로 인 한 직 간접적인 인명 및 경제적인 피해가 많이 발생함에 따라 보다 더 효과적 이고 완벽한 뇌보호설비의 설치가 요구되고 있다.또한 최근의 정보화 사회의 급격한 변화는 주거생활의 편안함을 추구하는데 커다란 도움이 되었고,컴퓨 터 및 인터넷 보급과 첨단 가전기기들의 보급과 주택을 단순한 공간에서 문화 생활 및 작업의 공간으로 바꾸어 주었다.그러나 이와 같은 첨단전자기기들은 전기 내압이 약화되어 각종 노이즈 및 서지에 노출되어 있다. 따라서 본 논문에서는 낙뢰에 의한 피해의 통계와 원인을 분석하여 보다 효 과적인 대책의 수립을 위한 자료의 구축을 목적으로 2000년부터 2006년 8월까 지 국내 방송사 및 신문사에서 기사화된 자료를 기초로 낙뢰에 대한 통계적 자료로서 활용하고자 다양한 피해 사례를 조사하였다.또한 조사된 낙뢰 피해 사례의 피해액을 산정함으로서 낙뢰로 인한 엄청난 경제적 손실에 대해 부각 시키고,피뢰설비와 관련된 올바른 규정 마련 및 적용과 낙뢰 및 뇌보호와 관 련된 다양한 연구 활동을 적극 유도하고자 본 연구를 수행하였다

12 제 2장 낙뢰 사고의 메카니즘 우리나라에서 낙뢰 사고의 메카니즘에 대해 규명된 자료가 부족하여 일본에 서 규명된 자료를 인용 하였으며,그 내용은 다음과 같다.낙뢰를 맞아 건물이 나 연료 탱크 등의 시설이 불탄다는 말을 들으면 무엇 때문에 낙뢰피해를 입 었는지 이해할 것 같지만 실은 그렇게 말한 낙뢰 사고의 메카니즘은 정확하게 규명되지 않았다.특히 일본에서는 구미의 선진국에 비해 크게 뒤지고 있다고 한다.구미에서 해명된 낙뢰 사고에는 다음과 같은 사례가 있다.1986년 독일 의 한 시에서 일어난 주택 안테나의 낙뢰 사고에서 안테나는 접지 되지 않았 고 낙뢰 보호 장치도 설치되어 있지 않았다.뇌격전류는 안테나의 스탠드 파이 프를 타고 옥내로 들어가 전기설비 및 전화설비를 파괴하고 대지로 흘렀지만 그 때 알 수 있었던 것은 전류의 경로는 전원선으로 부터의 속류가 유입되어 건물 내의 여기저기에서 구조물,기기,배선을 손상시키고 불타 날아간 소켓으 로부터의 인화로 침대가 불타는 등 건물 그 자체의 손상도 심해서 거의 전면 개축을 피할 수 없게 되었다고 한다.피해는 해당 주택에만 머물지 않고 주변 1킬로미터 이상의 범위에 있어서의 전화기의 고장,시내 가로등의 고장,3킬로 나 떨어진 지점까지의 누전 차단기의 오작동등의 피해가 발생하였다고 한다. 또한 수도관,가스관,전력선,전화선 등을 경유해 흐른 뇌격전류가 대지에 유 입할 때 유입 지점의 접지 저항에 의해 전위상승이 발생해 전위차를 낼 수 있 던 점으로 절연파괴 되어 배선이나 기구의 손상이 일어난 것으로 해석되고 있 다. 1975년 네델란드에서 낙뢰에 의해 발생한 연료 탱크의 폭발은 옆에 있던 버 드나무의 낙뢰가 발단이 되었다.뇌격전류는 버드나무의 뿌리로부터 탱크의 접지시스템으로 유입하여 대지에서 방전되었지만,접지 저항에 의해서 탱크의 대지 전위가 급상승하였다.또한 탱크 내의 온도 측정을 위한 케이블은 200미 터 정도 떨어진 제어실로에서 끌어왔지만,제어실내에 있는 케이블의 끝 단자 사이에 큰 전위차가 생기고 스파크가 발생하여 탱크내의 가스에 인화,폭발했 다고 해석되고 있다.이 금속제 탱크는 일종의 패러데이케이지이며 본래 낙뢰 - 3 -

13 의 영향을 받지 않아야 한다.하지만 먼 곳으로부터 끌어 들여진 케이블에 의 해서 패러데이 홀 이 가능하게 되어 패러데이케이지로서 기능하지 않았던 것 이다. 이러한 피해는 종래의 피뢰침 등에 의한 건물 외부 낙뢰보호에서는 막을 수 없었다.해결책으로서는 뇌격전류가 흘러 건물 전체의 전위가 올라도 건물내 부를 등전위로 유지하는 것에 의해서 과전압의 발생을 막으려는 등전위본딩이 라고 하는 방법이 개발되고 있다.등전위본딩이란 전위차를 없애기 위해서 모 든 접지를 접속하는 방식이라고 생각하면 된다.건물의 기초 접지를 기준 페이 스로 건물 내의 모든 전력선,전신선,금속관 등을 이 기준 베이스에 접속해 내 부의 등전위를 유지한다고 하는 방법으로 독일에서는 1987년부터 이것에 임하 고 있지만,일본에서는 내부 뇌보호나 등전위화는 시작 된지 얼마 되지 않았 다.건축 기술의 대폭적인 재검토를 필요로 하는 이 시스템이 효과를 발휘하는 것은 아직 이르며,일본의 종적관계 행정도 문제가 될 수 있다.어쨌든 하나의 건물이라고 하는데,피뢰침은 국토 교통성의 건축 기준법,통신선은 총무성의 우선 설비령,전력선은 경제 설비 기술 기준이라고 하는 상태로 각각 다른 법 에 의한 보안 대책이 실시되고 있는 것이 현실이다. 2.1전력에의 위협 도시에서 멀리 떨어진 발전소에서 발생된 전력은 높은 전압으로 송전선에 의해 변전소에 보내진다.변전소는 이 고전압의 전기를 낮은 전압으로 바꾸어 배전선으로 가정이나 공장 등 최종 사용자에게 보내진다.우선 특별고압을 주 상 변압기에 의해 최종적으로 220V의 전압으로 변압한다.이 송전선,배전선 모두 항상 낙뢰의 위험에 처해지고 있어 전력 사업에 있어서 낙뢰 피해는 가 장 큰 문제의 하나라고 할 수 있다 년도의 통계에 의하면 일본의 경우 송전선로의 사고 원인의 약 43%가 낙뢰에 의한 것이라고 한다.장시간의 정전은 극복할 수 있었으나,낙뢰 피해는 전력회사에 있어서 최대의 위협이 되 고 있다

14 2.2송전선에서의 절연파괴 직격뢰에 의한 대표적인 낙뢰 피해는 애자의 절연 파괴이다.송전선과 철탑 사이는 애자에 의해서 절연 되고 있다.이것은 전류가 철탑을 통해 대지에 흐 르는 것을 방지하기 위한 것이지만,큰 낙뢰가 송전선을 직격해 애자의 절연이 끊어지면 낙뢰에 의한 전류가 철탑으로부터 대지로 흐른다.이 낙뢰에 의한 전 류는 순간적으로 흐르게 되어 송전선을 흐르고 있던 전력회사의 전류가 뇌격 전류가 만든 길을 통해 철탑을 거쳐 대지로 흐르게 된다.이것을 원상복귀 시 키려면 송전을 멈추고 재차 재개할 필요가 있다.이러한 송전 정지는 전압이 순간적으로 70%정도로 저하하게 되고 인간에게 있어서는 거의 지각할 수 없 는 정도의 것이지만,이 순간전압저하가 컴퓨터에 대해서는 백업하고 있지 않 는 데이터를 잃게 하거나,반도체 제조 관련 기계에 고장이 발생하여 공정중의 모든 제품이 불량품이 되어 일순간에 수십억원의 손실이 발생하게 되는 심각 한 피해를 가져오게 된다. 2.3 송전선,배전선으로의 역류뢰 송전선이나 배전선을 직격뢰로부터 보호하기 위해서 가공지선이라고 하는 피복이 없는 전선이 낙뢰가 떨어지기 쉬운 최상부에 설치되고,이 가공지선이 나 철탑에 떨어진 뇌격전류는 철탑으로부터 대지를 통해 방류되는 구조로 되 어 있다.그러나 직격뢰가 지극히 큰 경우 철탑의 접지 부분에 생긴 큰 전위상 승에 의해서 철탑과 송전선 사이의 애자에 의한 절연이 파괴되고,철탑으로부 터 송전선으로 뇌격전류가 흐르는 사고가 발생한다.이것 역시 순간전압저하 의 원인이 된다. 2.4배전선으로의 유도뢰 배전선 근처에 낙뢰가 발생한 경우 낙뢰에 의한 전자계에 대해 배전선이 안 테나의 역할을 해 뇌서지를 유도하게 된다.전력회사는 피뢰기를 붙이는 것으 로 이것을 방지하고 있다

15 2.5고압 배전선에의 역류뢰 일본해 연안에 발생하는 동계뢰는 에너지도 크고,전류의 지속 시간도 하계 뢰에 비해 매우 길기 때문에 심각한 피해를 가져오는 일이 있다.동계뢰의 직 격뢰는 높은 건물에 집중하는 경향이 있어 산위의 휴대 전화 기지국이나 텔레 비전국의 안테나 등에 낙뢰하는 사고가 다발하고 있다.산위 등에서는 단단한 암반이 대부분이며,저지대와 비교해 토양에 수분이 적은 것이 보통이다.수분 이 충분히 있는 토양을 깊게 파고 접지를 매설하면 접지 저항을 낮출 수 있지 만,산위에서는 그것이 어렵다.접지 저항이 낮으면 뇌격전류는 대지로 잘 방 류될 수 있지만,접지 저항이 높은 산위의 시설에서는 큰 낙뢰에 의한 뇌격전 류는 대지로 전부 방류되지 못하고,시설내의 피뢰기를 통해 배전선으로 역류 하여 피해가 발생한다. 전력에 대한 낙뢰의 위협의 주된 것을 알아보았지만,역시 심각한 것은 순간 전압저하의 문제이다.컴퓨터의 데이터나 정밀 기계의 기능을 저하시킬 가능 성이 있는 낙뢰룰 일반 사람들은 거의 인식을 못하기 때문에 그 심각성에 대 해 각인 시킬 필요가 있다. 2.6통신,IT에의 유도뢰의 위협 건물 등을 직격뢰로부터 보호하기 위해서 존재하는 것이 피뢰침이며,피뢰 침은 낙뢰가 가진 전하를 안전하게 대지에 방류시키는 역할을 한다.이전에는 피뢰침만이 낙뢰에 대한 최선의 방법으로 생각하던 시대도 있었으나,지금은 피뢰침만으로 건물내부의 기기까지 보호할 수는 없기 때문에 낙뢰 피해 대책 에 대해 다시 생각해 보아야 한다. 이 새로운 형태의 낙뢰 피해를 일으키고 있는 것은 종래부터 알고 있는 직격 뢰가 아니라 유도뢰라고 불리는 현상이다.즉 뇌운으로부터 대지에의 방전이 일어나면 한순간에 수만 암페어의 전류가 주위의 공기에 흐르고 자계가 발생 한다.이 자계는 일순간에 소멸하지만 이 자계의 내부에 전력선이나 통신선 등 이 존재하면 전자 유도에 의해서 그 선에 기전력이 생겨 큰 전류가 흐르게 된 다.이것이 직격뢰에 의한 유도뢰라고 불리는 현상으로 이 때 유도뢰에 의해서 - 6 -

16 생기는 이상 전류와 이상 전압은 뇌서지라고 불린다.이 뇌서지는 옥외의 전력 선이나 통신선,가끔 수도관이나 가스관을 경로로 먼 곳까지 유도된다.옥내 의 침입 경로는 전력선,통신선,접지선,텔레비전 안테나 등이다.옛날 전화를 사용할 당시에는 필요한 전력을 전화선으로부터 취하고 있었기 때문에 전력선 에 접속할 필요가 없었고 전화의 끝은 막다른 곳이므로 뇌서지가 전화기 안까 지 들어가면 가입자 보안기의 접지를 통해 흘러 나갔다.하지만 지금 일반 가 정의 전화,FAX,PC,모뎀 등이 전력선과 통신선의 양쪽 모두에 연결되고 있 기 때문에 다른 한쪽의 선으로부터 침입한 뇌서지는 기기들을 통해 다른 한편 의 선으로 빠져 갈 수 있게 되었다.그 때 저전압으로 가동하고 있는 말하자면 성능이 좋은 통신 기기의 회로가 뇌서지의 고전압에 의해서 파손되게 되고,최 근에는 모든 가전제품에 마이크로컴퓨터가 탑재되어 있기 때문에 전력선과 접 지,안테나에 연결된 가전제품도 낙뢰의 피해를 받게 되었다.이것은 이제 우 리의 주변 가까이에 있는 위협이며,주위에서 바이러스에 의해 PC가 고장난 사람도 많지만 낙뢰로 PC가 고장난 사람도 상당히 많이 생기게 되었다. 2.7내부 낙뢰 보호의 필요성 낙뢰 피해 대책의 실수로 인해 심한 피해를 입은 기업의 예를 몇 가지 들 수 있다.1983년 독일 쾰른시에 있는 기업의 관리 탑에 낙뢰가 발생하여 뇌격전류 는 피뢰침으로 유입하여 피뢰도선을 거쳐 접지를 통해 대지로 방류되었다.이 경우 건물의 외부낙뢰 보호에 관해서는 문제는 없었지만,이 관리 탑으로 부터 120m 정도 멀어진 곳에 전산 센터가 있어 두 개의 건물을 통한 데이터선이 설치되어 있었다.이러한 상황에서 관리 탑의 접지에 낙뢰에 의한 뇌격전류가 흘러 관리 탑의 대지 전위는 수 10만 볼트로 상승하고 한편의 데이터 센터의 대지 전위는 거의 0볼트였기 때문에,양건물간의 전위차는 수 10만 볼트가 되 었다.데이터선의 양단에는 전자기기가 접속되어 있었고 데이터선과 접지의 사이에도 단자 판을 시작으로 하는 다양한 기판이나 부품이 있었지만,이 내부 의 절연의 약한 부분이 파괴되어 뇌격전류는 분류가 되고,각각의 건물의 접지 를 통해 대지 방류되었다.이 때 다수의 컴퓨터 단말기나 시스템이 파괴된 것 - 7 -

17 에 의한 하드웨어의 피해와 한층 더 그 2배의 금액에 이르는 업무 정지에 의한 2차 피해를 합하면 당시의 일본 엔으로 약 4억5천만 엔이 일순간의 낙뢰로 인 해 사라져 버렸다고 하는 것이다.나뉜 건물시설의 사이를 통신선 등에서 묶고 있는 케이스는 병원,학교,공장 등에 잘 볼 수 있지만 낙뢰에 약한 특징을 가 지고 있다.이 기업의 경우 관리 탑과 전산 센터를 묶는 데이터선의 양단에 보 안기를 설치해 그 접지선끼리를 연결해 두면 이 거액의 손실은 막을 수 있었 을 것이다. 2.8 어떤 사업체가 낙뢰의 리스크에 노출되는가 낙뢰 피해를 인명,건물,전력,통신이라고 하는 4개의 카테고리로 나누고, 그 현상들을 배열해 보았다.낙뢰 피해의 위험에 처해지고 있는 기업이란 어떤 기업에서 어떤 면에서 피해가 심각한가를 아래에 나타내었다 전력회사 앞에서 설명한 것처럼 낙뢰 피해는 전력 사업의 최대의 리스크이며,특히 최 근에는 순간접압저하로 손해를 받을 가능성이 있는 유저가 많아지고 있어 이 에 대한 대책 마련이 큰 과제가 되고 있다 통신회사 전화 회사에 있어서도 통신 장해의 제일의 원인은 낙뢰로 특히 직격뢰에 의 한 교환기의 고장에 고심하고 있다.또한 순간전압저하에 의해서 유저의 PC나 서버 등의 데이터가 피해를 받는 경우가 발생하고,유저에 대해서 낙뢰 피해 정보의 제공을 실시하거나 순간전압저하용 UPS에 의한 대책을 진행시키는 등 낙뢰 피해 소송으로 주목받고 있는 정보 공개,리스크 개시를 행하고 있다 케이블 TV 회사 인터넷 사업에 있어서 케이블 모뎀에의 낙뢰 피해가 심각하게 대두되고 있 다.낙뢰 피해를 받은 가입자의 집으로 파견되는 스탭의 인건비가 낙뢰 피해 - 8 -

18 비용의 큰 부분을 차지하고 있다.기업체 가입자가 증가하면 데이터의 손해 방 지가 중대 사업이 되기 때문에 낙뢰 피해 대책이 급선무라고 할 수 있다 데이터 센터 데이터 센터의 트러블은 생명의 위기가 된다.바이러스,해커에 의한 데이터 파괴나 정보 누설 등과 같이 유도뢰나 순간전압저하에 의한 서버,컴퓨터,데 이터의 손해도 지금 큰 리스크가 되고 있다 반도체 공장,정밀 기계 공장,식품 공장 유도뢰에 의한 라인의 검사 시스템의 트러블이 현재 많이 발생하고 있다.그 때 같은 공정에 모든 제품의 품질이 보증되지 않게 되고,1회의 트러블이 큰 손해를 일으키게 된다.예를 들면 반도체 공장에서는 100분의 몇 초간의 순간 전압저하로 수천만 엔 가끔 수억 엔의 손해를 입는 일이 생긴다고 한다 일반 기업과 관공서 유도뢰에 의한 컴퓨터의 하드디스크나 데이터의 파괴,순간전압저하에 의한 데이터 여행 등은 개인정보로 시작해 다양한 데이터를 뽑아 취급하는 기업이 나 조직에서는,기기의 파괴에 관련된 피해보다 오히려 신뢰성의 실추라고 하 는 형태로 돌이킬 수 없는 손실로서 화근을 남기게 된다.1000개소로 연결된 네트워크의 어딘가 하나에 트러블이 있어도 데이터의 신빙성,더 깊이 말하면 기업의 신뢰성까지 위험해진다는 것은 실로 무서운 일이다.더욱이 지금 우리 가 제일 걱정 하는 것은 낙뢰 피해에 대한 인식이 낙뢰 피해 다발국에 있어서 아직도 낮다고 하는 것이다

19 2.9경영 기반을 지지하는 설비의 충분한 낙뢰의 대책 최근 설비에 대한 리스크 관리에 관심이 증대되고 있다.IT기술의 발달로 여 러 가지 시스템은 거대화,복잡화 되고 있어 시스템의 불편이나 고장,이것들 에 대한 방해,공격이 사회 전체에 큰 영향을 주고 있다.서버나 라우터,향후 급속히 보급될 것으로 예상되고 있는 IP전화나 정보 가전 등 IT시스템이 기업 의 기간 업무나 생활을 영위해 가는데 있어서 그 역할은 매우 중요하며,한층 더 나아가 그것을 지지하는 설비는 또한 중요한 요소이다.건물이나 설비 등 에 대해 생각해 보면,낙뢰 등에 의해 전기가 멈추면 컴퓨터나 통신의 기능이 정지한다.또한 컴퓨터의 고밀도화에 의한 발열에 의해서 발생되는 시스템 정 지도 큰 문제가 되고 있다.건물에 대한 내진이나 낙뢰/EMC에 대한 대책도 폭넓게 전문적인 기술이 필요하다는 것은 일반적으로 깊게 인식되지 않는 것 이 실정이다.이와 같이 설비와 관련된 리스크는 여러 가지 원인이 상정 된다. 경영자는 경영 기반을 지지하는 설비의 예측 할 수 없는 사고에 대해서 피해 를 최소한으로 억제하기 위한 충분한 대책을 고려해 둘 필요가 있다. 2.10낙뢰 피해 위협의 배경 최근 정보 통신 시스템의 낙뢰 피해가 증가하고 있다.이 요인으로서 1.LSI구동 전압의 저전압화 2.고집적 밀도화에 의한 과전압내량의 취약화 3.광대역 네트워크에 접속되는 장치의 증가 4.통신 장치는 전원선,통신선,접지선과 낙뢰 서지가 출입하기 쉬운 단자의 증가 등을 들 수 있으며,정보화기기의 증가추세를 그림 2.1에 나타내었다

20 트랜지스터 IC LSI VLSI 가입자(이용자)수 [만명] 8,000 6,000 4,000 2, V 소자의 동작전압 20 V 15 V 12 V 일반전화 인터넷 소자의 동작전압 [V] 휴대폰 연도 그림 2.1정보화 기기의 증가 추세 Fig.2.1 Increasing trends of information-oriented and computerized electronic systems 낙뢰는 정보 통신 장치의 파괴를 일으킬 뿐만 아니라 그 외에도 오동작,데 이터의 소멸 등 각종 문제를 야기 시키기 때문에 대규모 시스템 일수록 그 영 향이 크게 발생한다. 또한 1대 1의 전화 통신으로부터 광대역 통신으로 발달함에 따라 하나의 고 장이 연쇄적으로 퍼져 피해의 규모가 더욱 커진다고 할 수 있다.다시 말해 통 신이 주역인 시대에서 정보가 주역인 시대가 됨으로 인해 IT는 생활,사회 활 동에 불가결하고,낙뢰 피해시의 영향도는 향후 더욱 더 증대할 것으로 예상되 며,이들의 뇌피해에 대한 증가추세를 그림 2.2에 나타내었다

21 리스크 IT는 생활 사회활동에 필 수요소가 되었으며, 뇌피해 시 영향이 매우 크다. 인증 PDA 노트북 휴대기기 휴대폰 디지털 TV 서버 정보화기기 정보단말기 /PDA DNA, 지문 비디오게임 PC 교통 네비게이션 위성통신 뇌피해 위험도 전신 팩스 게임기 광대역 정보화 기기 전화 전화 통신기기 정보화기기 그림 2.2낙뢰피해 리스크의 증가 추세 Fig.2.2 Increasing trendoftheriskoflightning damage 2.11낙뢰 피해의 현상과 요인 해석 하계 낙뢰의 경우 일반적으로 구름의 중심과 대지의 전위가 약 1억 V로 방 전해 뇌운중의 (-)전하와 대지에 유도된 (+)전하가 중화하는 현상이다.뇌격전 류는 평균 2.6kA가 1/1000초 정도로 대지에 흐르기 때문에 이때에 발생하는 전자계의 순간 변화에 의한 영향이나 접지계의 영향에 의해 과전압,과전류가 전원선이나 통신선으로 전파되고,이러한 것을 뇌서지라고 부른다.뇌서지는 장치를 파괴해 접지로 흘러가게 되고 이러한 현상의 낙뢰를 유도뢰라고 부른 다.유도뢰는 낙뢰의 중심으로부터 반경 약 2km에 이르는 범위까지 영향을 미친다 낙뢰 피해의 종류와 피해액의 추정 낙뢰 피해의 종류는 직접적 피해와 간접적 피해로 분류할 수 있다.직접적

22 피해는 낙뢰에 의한 감전사고,가옥이나 삼림의 화재,건축물이나 설비의 파손 등이 있다.한편 간접적 피해는 이차적 피해라고도 말할 수 있으며,전력 시설 에의 뇌격(정전),통신 시설에의 뇌격(정파),철도나 교통 시설에의 뇌격(불통), 공장,빌딩이나 일반 가옥에서의 뇌격(조업정지나 가전제품의 고장)등을 들 수 있다.간접적 피해는 현상적으로는 전기 기기의 절연 파괴를 수반하는 고장 이므로 절연이 약한 부분을 뇌서지 보호장치(SPD)로 보호하도록 한다.또는 절연변압기로 대상 기기에 침입하는 뇌서지 전압을 감쇠시키는 것이 피해 대 책의 기본이 된다. 또한 일본의 경우 낙뢰 피해의 피해액은 전기 학회 기술 보고서 902호(2002 년 11월)에 의하면 낙뢰 피해에 의해 보험사에서 지불한 보험 지불액의 보고 자료 등에서 추정해 보면 대략 연간 억 엔으로 생각된다.한편 미국 의 경우 손해액과 같이 보험금의 지불액 등에서 추정해 보면 연간 40 50억 달러로 추정하고 있다 직접적 피해 1987년부터 2004년(18년간)에 있어서의 자연재해의 데이터를 그림 2.3에 나 타내었다.이 데이터는 최근의 경찰 백서에 의하는 것으로 낙뢰 피해에 수반한 피해의 발생 건수,피해자수,사망자,행방불명자로 분류하고 있다.발생 건수 는 연평균 70건,부상자수는 연평균 16건,사망자수는 연평균 5명 정도가 되고 있다.2000년의 경우 발생 건수가 148건으로 예년의 2배 이상이다.또한 사망 자수도 근래에는 6명으로 다소 많은 경향을 보이고 있다.이것은 그림 2.4에 나타낸 것처럼 2000년의 낙뢰수가 연중의 2배 이상으로 전국에서는 130만회 (10kA이상의 전류)로 많았기 때문이라고 생각된다.표 2.1은 그림 2.4의 연간 낙뢰발생빈도수와 그림 2.3의 낙뢰 피해 발생 건수의 관계를 나타내었지만 발 생 건수는 낙뢰수와 직접적으로 관계된다

23 발생건수(건) 사망자, 행방불명자(인) 부상자수(인) 발생건수 S 6 2 ( ' 8 7 ) S 6 3 ( ' 8 8 ) S 6 4 ( ' 8 9 ) S 6 5 ( ' 9 0 ) S 6 6 ( ' 9 1 ) S 6 7 ( ' 9 2 ) S 6 8 ( ' 9 3 ) S 6 9 ( ' 9 4 ) S 7 0 ( ' 9 5 ) S 7 1 ( ' 9 6 ) S 7 2 ( ' 9 7 ) S 7 3 ( ' 9 8 ) S 7 4 ( ' 9 9 ) S 7 5 ( ' 0 0 ) S 7 6 ( ' 0 1 ) S 7 7 ( ' 0 2 ) S 7 8 ( ' 0 3 ) H 1 6 ( ' 0 4 ) 사망자수 그림 2.3낙뢰에 의한 피해 통계 Fig.2.3Statisticsoflightning damages 표 2.1연간 낙뢰발생수와 낙뢰 피해와의 관계 Table2.1 Relationship between annualnumberoflightning flashesand lightning damages 1993년 2000년 예년 피해 발생건수(건) 낙뢰발생수(회) 30만 130만 60만

24 1.40E E+06 겨울 여름 1.00E+06 낙뢰수 8.00E E E E E 연도 그림 2.4전국 연간 낙뢰발생수의 분포(10kA이상의 전류) Fig.2.4Distributionsofannualnumberoflightning flashes(greaterthan10ka) 공장설비의 낙뢰 피해 2002년(회사)에 일본 전설공업 협회가 실시한 조사 결과를 소개한다.조사는 피해 상황뿐만 아니라 설비의 접지 상황이나 전원 계통 등 현지에서의 여론조 사로 행해졌다.표 2.2에 조사 결과를 나타내었으며,그 결과를 요약하면 아래 와 같다. 1.피뢰침 등 피뢰설비의 접지로서 구조체의 이용이 51%(27건),피뢰도체가 23%(12건)이며,넓게 구조체가 접지로서 이용되고 있는 것을 알 수 있다. 2.저압 배전 계통의 접지방식은 독립 접지(TT계통)가 73%(39건),공통 접 지(TN계통)가 27%(14건)이었다.일본 전력회사의 저압 배전 방식은 TT계 통이지만 공장 등에서는 고압 수전을 채용하고 있어 이 경우 저압 계통은 공통 접지가 되기 때문에 TN계통이 비교적으로 많은 것으로 생각된다. 3.접지방식은 시설마다의 독립 접지가 30건으로 가장 많고,강한 전류와 약 전의 공통 접지가 13건,구조체를 포함한 공용 또한 13건이었다

25 4.피해에 기인하는 서지의 종류로서 직격뢰를 받은 시설은 9건이었다.이 중 7건은 산정 무선국에서 발생하였고,이 피해는 안테나 철탑에서 직접뢰 에 의한 것이었다. 5.뇌서지의 종류는 접지 전위차에 의한 피해가 가장 많은 39건 이었다.이 서지는 개개의 시설이 독립 접지되어 있기 때문에 발생하는 서지이며,이 에 대한 대책이 미흡하다.종래 일본의 건설 전기 설비에서는 인체를 안전 하게 보호하기 위해 각종 설비마다 접지를 시설하기 때문에 이러한 피해가 많은 것으로 생각된다. 표 2.2뇌피해에서 뇌서지의 종류와 접지시스템사의 관계 Table2.2Relationshipbetweentypeoflightning surgeandgrounding system for lightning damages 접지시스템 서지의 종류 구조 체이 용 피뢰설비 피 뢰 도 체 고내압 피뢰 케이블 무 대 책 계통접지 시스템 TT 계 통 TN 계 통 단 독 접 지 각종접지 및 구조체의 관계 강약 공용 접지 구조체 공용 접지 시설의 구성 직격뢰서지 전자유도뇌서지 정전유도뇌서지 접지전위차 불명 합계 단 독 복 수 합계 기기의 피해 상황은 동일 부지 내에 복수동의 시설이 있는 공장,학회,공원, 골프장 등의 피해가 많으며,전체의 60%를 차지하고 있다.조사 결과,접지는 동별의 접지 및 강한 전류,약전기기 각각의 독립 접지로 구성되어 있다.전기 전자설비에 대한 뇌피해의 설비별 비율을 그림 2.5에 나타낸다.그림 2.5로부 터 동 사이에 걸치는 약 전기기의 피해가 많은 것을 알 수 있다.구체적으로는 화재경보기가 17%,중앙 감시 설비가 13%,전화 설비가 12%,방송 설비가

26 11%이며 이 4곳 시설에서 50%이상이다. 인터폰설비 4 % 수변전설비 5 % 조명제어설비 5 % 기타 설비 14 % 건수 100건 자동화탐지설비 17 % 중앙감시설비 13 % ITV설비 6 % 계장설비 6 % 정보통신설비 7 % 전화교환설비 12 % 방송설비 11 % 그림 2.5전기전자설비에서 설비별 뇌피해의 비율 Fig.2.5 Percentage oflihgtning damages by facilities in electricaland electronic systems 그림 2.6은 전기전자설비에서 뇌피해 복구비용의 구성 건수를 나타내었다. 그 결과 400만원 이하가 약 60%이었다.그러나 중앙 감시판이나 화재 알림 설 비를 시작해 7개의 시설에서 총액 9600만원이 되는 큰 피해 사례도 있었다.대 책으로서는 접지의 등전위화,뇌보호장치(SPD)의 설치,각 절연변압기에 의한 절연화,무선에 의한 통신,광섬유에 의한 통신 등이 적용되고 있다

27 금액불명 24 % 3201~4000만원 0 % 2401~3200만원 1 % 4001만원이상 2 % 1601~2400만원 건수 4 % 100건 801~1600만원 5 % 0~400만원 57 % 401~800만원 7 % 그림 2.6전기전자설비에서 뇌피해 복구비용의 구성비 Fig.2.6Percentageoftherepaircostinlightning damagesofelectricaland electronicdevices

28 제 3장 낙뢰에 의한 피해 통계 3.1인명 피해 3.1.1인명 피해 통계 전 세계적으로는 매일 약 2,500만회 정도의 낙뢰가 발생하고,낙뢰로 인해 많은 수의 인명 피해와 막대한 재산손실을 가져오고 있다.우리나라에서도 낙 뢰로 인해 매년 4 5명 많게는 10명이상의 귀중한 생명을 잃고 있다.사람의 활동에 대한 낙뢰의 직접적인 피해의 대표적인 예로 국내에서는 2006년 6월 말경 제주시 북제주군 애월읍 속칭 구렁머리 해안에서 해산물을 채취하고 귀 가하려던 해녀 3명이 낙뢰를 맞고 병원으로 후송됐으나 1명은 숨지고 2명은 중경상을 입고 치료를 받았으며,2006년 6월 초순에 경기도 광주시 도척면 골 프장에서 중년의 남성 1명이 골프를 치다 낙뢰를 맞아 중경상을 입고 치료를 받았다.또한 2006년 6월 중순에는 서울 노원구 한 고등학교 운동장에서 축구 를 하던 한 학생이 낙뢰를 맞아 중상을 입었고,광주공항 훈련장에서 훈련 중 이던 주한미군 병사가 낙뢰를 맞아 1명이 사망하고,3명이 다치는 등 여름 장 마철 한 달 동안에도 6 7명의 사상자가 발생하는 등 크고 작은 낙뢰사고로 인한 피해가 늘고 있다. 낙뢰에 의한 인체의 상해는 직접적인 것으로는 사람이 몸에 지니고 있던 금 속류,예를 들면 시계,우산이나 심지어는 핸드폰 등에 낙뢰를 맞는 경우가 있 고,간접적인 것으로는 나무나 건물 등을 매개로 하여 발생하는 낙뢰에 의해 피해를 입는 수가 있다.이러한 경우의 전압과 전류는 수 천만 볼트와 수만에 서 수십만 암페어라는 대단히 많은 에너지를 함유하고 있으므로 그 상해 정도 가 매우 크다.사망의 원인은 호흡이나 기타 중추신경마비 심신장애 과열 등 이며 다행히 살아남은 경우에도 시신경의 위축이나 백내장 등 눈의 장애가 일 어나는 경우가 많다. 낙뢰로 인한 우리나라의 사상자 수에 대한 통계를 2000년 2006년 8월까지 조사하여 그림 3.1에 나타내었다.낙뢰로 인한 사상자는 전라남도,경기도,강

29 원도,충청북도 순으로 높게 나타났고,약 7년에 걸쳐 사망자는 27명,중경상자 는 32명에 이르며 총 사상자는 59명으로 나타났다. 인천광역시 서울특별시 춘천 강원도 사망 : 1명 1 수원 부상 : 10명 9 경기도 충청남도 0 사망 : 3명 3 부상 : 1명 1 4 광주광역시 12 전라남도 11 사망 : 6명 6 부상 : 3명 3 대전광역시 충청북도 청주 9 경상북도 전주 대구광역시 전라북도 사망 : 7명 7 부상 : 5명 5 3 경상남도 7 사망 : 5명 5 부상 : 4명 4 사망 : 1명 1 부상 : 6명 6 사망 : 2명 2 부상 : 1명 1 창원 울산광역시 부산광역시 제주도 제주 4 사망 : 2명 2 부상 : 2명 2 그림 년에서 2006년까지 도시별 사상자수의 분포 Fig.3.1Distributionsofthenumberoflightning deathsandinjuriesbyprovicein Koreafrom 2000through

30 우리나라에서 낙뢰에 의한 인명피해의 발생장소별 분포를 그림 3.2에 나타 내었다.낙뢰에 의한 사상자수는 2000년 2006년까지 7년 동안 군사훈련 중이 나 통신시설이나 전력시설을 가설하던 중 가장 많이 발생하는 것으로 나타났 으며,대부분 들판의 농부와 목장에서 일하는 사람 또는 바다에서 어로를 하던 중 낙뢰로 인한 인명 사고가 많이 발생하였다.또한 요즈음은 야외에서 여가 활동을 즐기는 사람이 증가함에 따라 스포츠를 즐기던 중,특히 골프를 치거나 해수욕장에서 낙뢰에 의해 피해를 입는 사상자수가 증가하는 것으로 조사되었 다 사상자수 [명] :농 어장 3:스포츠(등산,낚시,골프 등) 5:나무밑 7:기타 2:군훈련 및 통신시설가설 4:낙뢰에 의한 주택화재 6:해수욕장 그림 년에서 2006년까지 우리나라의 발생장소별 낙뢰에 의한 사상자수의 분포 Fig.3.2Histogramsofthenumberoflightning deathsand injuriesby theplace ofoccurrenceinkoreafrom 2000through

31 3.1.2인명 피해액 추정 인명피해에 있어서 낙뢰 피해에 따른 피해액은 국내의 경우 전체적인 정확 한 추정 자료는 존재하지 않았다.따라서 본 논문에서는 TV나 신문을 비롯한 다양한 언론매체에서의 정보를 이용하여 손해보험협회에서 사용하는 호프만 법으로 사망자에 한해서 산정하였다.먼저 산출 식은 다음과 같다.인명피해 추정액 = 기본료(위자료+장례비)+상실수익(년봉 2/3) 년간 호프만계수 위 에서1/3은 살아있으면 쓸 돈 기본료는 위자료5000만원과 장례비 300만원 이 다.그리고 호프만계수는 최고치를 35년인 으로 한다.직업이 있는 경우 는 그것에 준해서 산정 했으며 그렇지 않은 경우는 농협월보를 이용하여 남자 월급 1,500,00원 과 여자 월급 950,000원을 기준으로 산정 하였다.그예는 아래 와 같다. 예1) 2000년 3월 28일 강원도에서 군통신선로 가설중 사망 21세로 남자 정년을 65세로 적용하면 44년이 나오나 최고치인 35년으로 계산 5300만원 +(150만원 12 2/3) =2억9천2백만원 예2) 2000년 6월 30일 폭약폭발로 사망 남자 37세 5300만원 +(150만원 12 2/3) 17.22=2억5천9백6십4만원 예3) 2000년 8월 8일 77세 남자 사망 기본료인 5300만원 예4) 2001년 6월 24일 제초작업중 사망 여자 35세 5300만원 +(95만원 12 2/3) =1억9천만원 이렇게 산출하여 본 결과를 표 3.1에 2000년에서부터 2006년 8월까지 나타내 었다

32 표 3.1연간 낙뢰에 의한 인명 피해액 추정 Table3.1Estimatedamountofannuallightning deaths (단위 :만원) 년도(낙뢰에 의한 인명피해의 사망자수) 2000년 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 (7명) (3명) (2명) (1명) (5명) (5명) (4명) 인명피해 피해액 140,156 40,680 29,569 9,764 45,541 49,100 70,760 총 피해는 2000년부터 2006년8월까지 총27명 사망에 42억8천2백7십5만원으 로 추정되었다. 3.2건축물 피해 3.2.1건축물 피해 통계 건축물과 건축물 내의 내용물 또는 주변에 위험을 줄 수 있는 낙뢰 영향의 정도에 따라 건축물을 분류할 수 있다.위험을 초래할 수 있는 낙뢰의 직접적 영향이란 화재,기계적 손상,사람과 동물에 대한 상해,그리고 전기 전자장비 에 대한 손상 등이다.낙뢰의 영향은 공포 또는 폭발의 원인 그리고 방사성 물 질,화공약품,유독성 물질,생화학 오염,박테리아와 바이러스 등의 방출이 원 인이 될 수 있다.특히 낙뢰는 컴퓨터시스템,제어시스템,전력공급에 위험을 줄 수도 있다.그로 인하여 전력공급의 신뢰도 저하,데이터생산과 비즈니스의 손실을 일으킬 수도 있다.대부분의 대형 건축물에는 예민한 전자장치가 설치 되어 있으며,특별한 보호가 요구될 수도 있다.건축물에서의 낙뢰 피해는 직 접적인 피해와 간접적인 피해로 크게 나누어 볼 수 있다.직접적인 피해는 건 축물의 화재나 붕괴가 주를 이루며,간접적 피해로는 인명 피해뿐만 아니라 건 축물 내부의 다양한 전기 전자기기의 피해가 주로 발생한다. 낙뢰의 직접적인 피해의 대표적인 예로 국내에서는 2005년 8월 17일 충북의 한 양로원에 천둥,번개를 동반한 소나기가 내리면서 양로원이 낙뢰에 맞아 무

33 너지면서 할머니 2명이 숨지는 사고가 발생하였고,충북 음성의 한 농가의 가 축 축사에 낙뢰가 맞으면서 불이 나 축사 500평을 모두 태워 오리 6000마리, 돼지 350마리가 죽는 등 낙뢰로 인한 피해가 속출하고 있다.또한 제주도에서 는 2006년 8월 12일 천둥,번개가 내리쳐 모두 8군데의 옥외 배전반과 비닐하우 스,창고 등에 불이 나고 정전사태가 일어나기도 했다.이렇듯 건축물의 직접적 인 피해의 원인은 낙뢰로 인해 건축물이 붕괴되거나 화재로 인한 피해가 주를 이루고 있는 것으로 조사되었다.우리나라에서 2000년부터 2006년 8월까지 조 사된 낙뢰로 인한 건축물의 피해 통계를 그림 3.3에 나타내었다.그림에서 볼 수 있듯이 경기도와 강원도에서의 건축물 피해가 가장 많은 것으로 나타났고, 충청남 북도,제주도 순으로 높게 나타나는 것으로 조사되었다.이 자료는 주로 언론매체에서 보도된 낙뢰 사고 중 건축물에서의 피해를 따로 분류하여 조사한 것으로서 실제로는 이보다 더 많은 피해 사례가 있을 것으로 사료된다

34 인천광역시 서울특별시 춘천 강원도 수원 9 9 경기도 충청남도 3 1 광주광역시 대전광역시 전주 전라북도 전라남도 1 충청북도 청주 5 경상남도 3 경상북도 3 대구광역시 울산광역시 창원 부산광역시 제주도 제주 3 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 건축물 피해건수의 분포 Fig. 3.3 Distributions of the number of lightning damages in structures by provinceinkoreafrom 2000through2006 다음으로 건축물의 종류별 낙뢰의 피해 사례를 그림 3.4에 나타내었다.그림 에서 볼 수 있듯이 건축물의 낙뢰 피해는 대부분 일반 주택에서 가장 많이 발

35 생하는 것으로 조사되었고,일반적으로 우리나라에서는 매년 아파트의 수가 증가함에 따라 아파트에서의 낙뢰 피해 사례가 점차적으로 증가하는 것으로 조사되었다.특히 아파트의 경우는 직접적인 낙뢰 피해보다는 아파트 외부에 서 발생한 낙뢰로부터 전원선 을 통해 침입하는 순간적으로 높은 뇌서지 전압 에 의해서 전자기기의 피해가 주로 나타나는 것이 특징적이다.또한 낙뢰로부 터 거의 무방비 상태로 노출되어 있는 농촌의 축사나 비닐하우스를 비롯하여 산업단지나 공장지대의 창고 등에서의 낙뢰 피해도 최근에는 빈번히 발생하는 것으로 나타났다 피해건수 [건] :축사 및 비닐하우스 3:창고 5:아파트 7:기타 2:일반주택 4:종교시설 및 양로원 6:공장 및 농장 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 건축물 종류별 피해건수 의 분포 Fig.3.4 Histograms ofthe numberoflightning damages by types ofstructures inkoreafrom 2000through

36 3.2.2건축물 피해액 추정 건축물에 있어서 낙뢰 피해에 따른 피해액은 국내의 경우 전체적인 정확한 추정 자료는 존재하지 않았다.따라서 본 논문에서는 TV나 신문을 비롯한 다 양한 언론매체에서 책정한 낙뢰 피해 추정액과 추정액이 업는 경우 주택은 1000만원으로 추정했고 창고는 350만원을 적용하여 추정하였다.그예는 다음 과 같다. 예1) 2000년 5월 19일 주택화재 1000만원(추정) 예2) 2000년 7월 22일 담배건조장 화재 피해액 2600만원 (언론매체) 예3) 2002년 9월 4일 축사 40평 엘란트라승용차 1대 450만원(언론매체) 표 3.2는 2000년에서부터 2006년 8월까지 발생한 낙뢰에 의한 건축물의 피해 액을 산정하여 나타내었다. 표 3.2연간 낙뢰에 의한 건축물의 피해추정액 Table3.2Estimatedamountofannuallightning damagesinstructures (단위 :만원) 년도(건축물의 낙뢰건수) 2000년 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 (2건) (3건) (1건) (2건) (7건) (6건) (16건) 건축물 피해액 3,600 2, ,000 9,001 23,600 52,589 표 3.2에서 보는 바와 같이 건축물의 피해액은 빠르게 증가 하고 있다.언론 매체 이외도 주택공사 주택도시연구원에서 전국 아파트를 대상으로 한 낙뢰피 해 자료에 의하면 전국아파트 단지의 약 5% 이상이 매년 낙뢰피해를 받고 있 으며,매년 증가하는 것으로 조사되고 있다

37 3.3공공시설물의 피해 3.3.1공공시설물 피해 통계 정보화 사회의 발전으로 산업,경제,행정,의료,군사,교통 등 여러 분야에 서 컴퓨터나 통신장치가 사용되고 있다.정보화 사회시스템의 뇌서지 피해는 사회적 혼란과 경제적 손실 등 그 영향이 대단히 크고,특히 공공시설물에서 각종 장치나 기기들이 자동화됨으로 인해 낙뢰로 인한 피해가 점차적으로 증 가하고 있는 추세이다. 우리나라에서 발생하는 공공시설물의 낙뢰 사고의 예는 2001년 12월 25일에 는 항공기 4대가 낙뢰에 맞아 항공기의 내부 장치의 결함이 발생하는 사고가 발생하였고,2002년 8월 6일에는 신호기에 낙뢰 사고가 발생하여 주위의 신호 기 60개가 동시다발적으로 고장 나는 사고가 발생하였다.교통신호제어기 한 개의 가격이 대략 최소 650만원에서 980만원에 이른다고 할 때 그 피해 규모 가 엄청난 것임을 알 수 있다.또한 2005년 8월에는 무궁화호 열차가 낙뢰에 맞아 순간적으로 열차내부의 전원이 마비되어 승객들이 대피하는 등 소동이 발생하였고,2001년에서 2006년 7년에 걸쳐 기상청의 관측장치나 전화 기지국, 유선방송사의 케이블 등 크고 작은 낙뢰 사고가 발생한 것으로 조사되었다.우 리나라에서 2001년 2006년 8월까지 발생한 공공시설물의 낙뢰 피해 통계를 그림 3.5에 나타내었다.가장 인구가 많고 중요시설물들이 밀집되어 있는 경기 도 지역에서의 공공시설물에 대한 낙뢰 피해 사고가 가장 높게 나타났다.다음 으로 전라남도,충청남도,경상남도 순으로 피해 사고 비율이 높게 나타났지만 경기도의 3분의 1수준으로 그 피해는 그다지 높지 않았다

38 인천광역시 서울특별시 춘천 강원도 수원 4 16 경기도 충청남도 5 0 광주광역시 대전광역시 전주 전라북도 전라남도 7 충청북도 청주 4 경상남도 5 경상북도 1 대구광역시 울산광역시 창원 부산광역시 제주도 제주 3 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 공공시설물 피해건수의 통계 Fig.3.5 Distributions ofthe numberoflightning damages in public facilities by provinceinkoreafrom 2000through2006 우리나라에서 발생한 공공시설물의 종류별 낙뢰 피해 통계를 그림 3.6에 나 타내었다.낙뢰 피해는 신호기에서 가장 많이 발생하였다.신호기 고장 건수는

39 14곳이지만 실제 건당 신호기는 7년에 걸쳐 무려 여개가 고장난 것으 로 조사되었다.이는 신호제어기 한 대당 가격이 최소 650만원 최대 980만원 이상의 비용이 소요된다고 했을 때 그 피해액은 상당할 것으로 생각된다.또한 다음으로 인터넷이나 휴대전화 등 통신기기의 발달에 따라 기지국의 통신교환 기나 관측 장비 등이 낙뢰를 맞아 피해가 발생하는 경우가 높은 비율로 나타 났고,요즈음은 공항이나 항공기에 낙뢰 사고가 자주 발생하여 그로 인한 인명 보호대책 마련이 시급한 실정이다 피해건수 [건] :신호기 3:정수 및 취수장 5:공항 및 항공기 7:열차 2:통신교환기 4:관측 장비 6:통신 선로 및 휴대전화 기지국 8:기타 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 발생장소별 낙뢰에 의한 공공설비별 피해건수 Fig.3.6 Histograms ofthe numberoflightning damages in public facilities by theplaceofoccurrenceinkoreafrom 2000through

40 3.3.2공공시설물 피해액 추정 공공시설물에 있어서 낙뢰 피해에 따른 피해액은 국내의 경우 전체적인 정 확한 추정 자료는 존재하지 않았다.따라서 본 논문에서는 TV나 신문을 비롯 한 다양한 언론매체에서 책정한 낙뢰 피해 추정액과 본 논문에서 각종 공동시 설물의 교체비 또는 수리비 등을 물가정보와 공사업체에 문의하여 현재 적용 되는 비용에 맞추어 결정한 산정 액을 바탕으로 전력설비에 대한 낙뢰 피해액 을 산정하였다.표 3.3은 2000년에서부터 2006년 8월까지 발생한 낙뢰에 의한 고공시설물의 피해액을 산정하여 나타내었다. 표 3.3연간 공공시설의 낙뢰 피해 추정액 Table3.3Estimatedamountofannuallightning damagesinpublicfacilities (단위 :만원) 년도(공공시설의 낙뢰건수) 2000년 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 (9건) (7건) (7건) (5건) (8건) (5건) (4건) 공공시설물 피해액 7,907 2,800 9, ,751 11,201 위에서 보는 바와 같이 총 46건에 피해로 추정액은 3억4천2백5십만원 으로 추정되었으며 주 피해는 신호기로 나타났다.앞으로 이에 대한 연구가 있어야 겠다.추정 액의 예를 보면 다음과 같다. 예1)신호기 피해액추정 일반 교통신호제어기(H-5000경찰청규격품)5,300,000원(물가정보)으로 낙 뢰 시 가장 취약한 powerboard의 가격 350,000원을 재료비로 적용하여 인건 비(내선전공 81,450원으로 책정 2인 1조로 162,900원)차량비(100,000원)공구 손료7%(42,903원)공과잡비 및 이윤 10%(65,580원)총계 721,383원으로 추정 하였다

41 예2)취수장,정수장 낙뢰피해액추정 인건비(내선전공 2인 1조 162,900원),자재비(300,000원),공구손료 7%(32,400 원),공과잡비 및 이윤 10%(49,530원)총계 544,833원으로 추정하였다. 3.4전력설비 피해 3.4.1전력설비 피해 통계 발전소와 변전소의 전력기기가 직격뢰를 맞은 경우에는 장시간 정전을 동반 하는 치명적인 피해를 입게 된다.따라서 발전소와 변전소의 낙뢰보호대책은 구내에 차폐선을 설치하여 직격뢰를 안전하게 차단하고 송전선을 통하여 침입 하는 뇌서지에 대해서는 송전선의 낙뢰보호선(가공지선)과 애자련의 수,구내 피뢰기를 이용하는 효과적인 절연협조대책을 강구하고 있다.송전선은 대부분 높은 철탑으로 장거리에 걸쳐 산악지대에 설치하게 되므로,직격뢰를 받기 쉽 다.송전선 사고에 의한 전력공급지장의 대부분은 낙뢰와 빙설,태풍처럼 자연 현상에 의한 것으로 그 중 낙뢰에 의한 사고 비중이 60 70%를 초과하고 있 다.이것을 전압계급별로 보면 66kV 이하의 계통에서 사고가 많았으며,345 kv 이상의 계통에서는 뇌피해 사고가 훨씬 줄어든다.송전선의 낙뢰에 의한 피 해는 철탑 꼭대기 부분과 낙뢰보호선에 뇌격이 입사한 경우에 발생하는 섬락과 상도체가 직접 뇌격을 받은 경우로 나눌 수 있으며,애자장치의 섬락이 발생하 여 가끔 다회선 동시 사고가 일어나는 경우도 있다.기타 낙뢰에 의한 피해로는 뇌격에 의한 애자 파손과 낙뢰보호선 등 도체의 소손 또는 절단사고가 발생한 다. 국내의 피해 사례를 보면 반도체,섬유,정유 등 우리나라의 국가기반산업현 장에서 연간 낙뢰 피해액이 4000억 6500억원 이라는 보고 자료를 접하고 낙 뢰 피해의 심각성을 직접적으로 확인 할 수 있었다.지난 2005년 3월 초순경 울산의 한 공단에서 눈과 낙뢰로 추정되는 피해로 송전선로가 40여분간 단전 되면서 공단내 10여개의 석유화학업체들이 100억원대의 피해를 입었으며, 2006년 7월 중순에는 충남 대산 산업단지에 낙뢰로 6분간 정전이 발생해 한 공장만도 20억원의 피해를 입은 것으로 조사되었다.또한 2001년 8월 초 폭풍

42 우를 동반한 낙뢰로 인해 변압기 24대,고압선의 단선 3개소,계량기 65대가 소손되어 전력설비에 대한 피해액도 4천 500만원에 이르는 것으로 밝혀졌다. 이렇듯 낙뢰로 인한 전력설비의 피해도 막대하지만 가장 심각한 문제는 낙뢰 로 인한 2차적인 정전피해이다.한 조사에 따르면 산업체에서 3초 이하의 정전 에도 평균 1억 4100만원의 피해가 발생하는 것으로 조사되었다.우리나라에서 2000년부터 2006년 8월까지 약 7년간 전력설비의 피해 통계를 그림 3.7에 나타 내었다.전력설비의 피해는 충청남도가 가장 높은 것으로 나타났으며,다음으 로 경기도.전라남도 순으로 피해정도가 높은 것으로 조사되었다.또한 통계에 서 볼 수 있듯이 주로 우리나라의 경우 동해지역에 비해 서 남해지역에서의 피해가 훨씬 많은 것을 확인할 수 있다

43 인천광역시 서울특별시 춘천 강원도 수원 3 11 경기도 충청남도 12 1 광주광역시 대전광역시 전주 전라북도 전라남도 11 충청북도 청주 4 경상남도 8 경상북도 3 대구광역시 울산광역시 창원 부산광역시 제주도 제주 4 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 전력설비 피해의 통계분포 Fig.3.7 Distributions ofthe numberoflightning damages in powerutilities in Koreafrom 2000through2006 우리나라에서 낙뢰에 의한 전력설비의 피해 유형을 그림 3.8에 나타내었다. 낙뢰에 의한 전력설비의 피해는 2000년 2006년까지 7년 동안 대부분 송 배전 선로의 피해가 가장 많은 것으로 나타났으며,송배전선로에 침입한 낙뢰로 인

44 해 부수적으로 변압기,애자,피뢰기,전력개폐기 등 송 배전선과 연결된 전력 설비의 피해가 주로 많이 발생하였다.또한 원자력발전소,풍력발전소를 비롯 한 다양한 발전시설에서낙뢰로 인해 가동이 중단되는 피해가 많이 발생하고, 이로 인해 2차적인 피해 또한 점차 증가하는 것으로 조사되었다 피해건수 [건] :송배전선로 3:애자 5:보호기(피뢰기,개패기,배전기) 7:전주 2:변압기 4:발전소 6:정전 8:기타 그림 년에서 2006년까지 우리나라에서 낙뢰에 의한 전력설비별 피해건수 Fig.3.8 Histograms of the number of lightning damages by type of power utilitiesinkoreafrom 2000through 전력설비의 피해액 산정 전력설비에 있어서 낙뢰 피해에 따른 피해액은 국내의 경우 전체적인 정확 한 추정 자료는 존재하지 않았다.따라서 본 논문에서는 TV나 신문을 비롯한 다양한 언론매체에서 책정한 낙뢰 피해 추정액과 본 논문에서 각종 전력설비

45 의 교체비 또는 수리비 등을 물가정보와 공사업체에 문의하여 현재 적용되는 비용에 맞추어 결정한 산정액을 바탕으로 전력설비에 대한 낙뢰 피해액을 산 정하였다.그예를 보면 다음과 같다. 예1)2000년 3월 28일 광양 변전소 변압기화재 피해액 4,700만원 (언론매체) 예2)200년 5월 19일 북부변전소 22.9kV 고압애자 파손 재료비 :현수애자 27,900원 (물가정보) 인건비 :배선활선전공 2인 1조 265,023 2=530,046(물가정보) 활선부켓(차량):300,000원 (업체) 공구손료(7%):58,103원 (업체) 공과잡비 및 이윤(10%):88,815원 계 : 976,963원 (추정액) 예3)2000년 8월 7일 송전선로이상 인건비 :2인 1조 송전활선전공 294,624 2=589,248원(물가정보) 활선부켓(차량):300,000원 (업체) 공구손료(7%):62,247원 공과잡비 및 이윤(10%):95,150원 계 : 1,046,644원 (추정액) 예4)2001년 7월 14일 전주변압기낙뢰 자재비 :주상변압기(50kVA)기준 1,116,000원(물가정보) 인건비 :배전활선전공 2인 1조 530,046원(물가정보) 활선부컷(차량):300,000원 (업체) 공구손료(7%): 136,223원 공과잡비 및 이윤(10%):208,227원 계 : 2,290,495원 (추정액) 표 3.4는 2000년에서부터 2006년 8월까지 발생한 낙뢰에 의한 전력설비의 피 해액을 산정하여 나타내었다

46 표 3.4연도별 전력설비의 낙뢰 피해 추정액 Table3.4Estimatedamountofannuallightning damagesinpowerutilities (단위 :만원) 년도(전력설비의 낙뢰건수) 2000년 2001년 2002년 2003년 2004년 2005년 2006년 (7건) (6건) (9건) (6건) (13건) (11건) (10건) 전력설비 피해액 4,805 1, ,000 1,692 1,001, ,587 표 3.4에서와 같이 피해규모가 증가하는 것을 볼 수 있다.특히 2005년과 2006년의 피해액이 크게 나타났는데 정전에 의한 피해액이 이다. 일부 적용된 결과 3.5기타 자료에 의한 연간 피해액 추정의 예 1) 국내 반도체,섬유,정유공장 등에서의 낙뢰로 인한 연간 피해액 4000억 원 6500억원으로 추정 된다. 2) 낙뢰에 의한 산불피해액 우리나라에서는 자료가 없어 캐나다자료를 이 용하여 추정해 보았다.캐나다에서는 전체 산불피해의 30% 정도가 낙뢰에 의한 피해로 보고 있다.여기에 적용해 보면 우리나라의 연간 산불피해액 은 6000억원으로 추정하고 있으며,이 중 낙뢰로 인한 산불 피해액은 1800 억원 정도 된다고 할 수 있다. 3) 인터넷 모뎀 피해액을 추정해 보았다.정확한 피해는 정보를 공개하지 않아서 발표된 자료를 가지고 추정해 보았다.한 인터넷회사의 모뎀의 경 우 KT충남본부의 2004년 발표를 보면 ADSL모뎀 피해시례가 대전 931건 충남지역 7천2백4십9건으로 피해액만도 6억4천만원에 이른다고 하니 모든 회사를 생각하면 전국적으로 어림잡아 계산해도 50억원을 한참 넘기리라 생각 된다. 4) 전국 아파트의 5%정도가 매년 낙뢰로 인해 피해를 입는다는 주택연구

47 원의 조사 자료를 볼 때 2005년 전국 아파트 수 6,628,993가구(통계청)중 5%를 계산하니 331,449가구에 달한다.이것을 토대로 가구당 30만원 정도 의 피해액으로 생각해 보면 약 1000억원에 이르리라 생각 된다. 3.6 낙뢰에 의한 피해분석 2000년부터 2006년간 피해상황을 분석해 보았다.그 내용은 표 3.5에 나타내 었다. 표 3.5낙뢰에 의한 피해 분석 Table3.5Analysisoflightning damage 구분 인명피해 (사망 : 27명, 부상 32명) 건축물 피해 전력설비 피해 공공시설 피해 총 피해건수 총계(건) 피뢰설비가 설치된 곳 :108건 피뢰설비 미설치 :96건 피뢰설비를 했으면 피해를방지 할 수 있는 건수 :47건 안전사고간주 피해율 :47/ %=23%

48 제 4 장 결 론 본 연구에서는 낙뢰에 의한 피해통계 및 피해액을 추정하여 우리나라의 낙 뢰피해가 얼마나 되는가와 그에 따른 대책을 마련하는데 미약하나마 도움을 주고자 연구를 수행했으며,다음과 같은 결론을 얻었다 첫째,연 평균 9명 정도의 사상자가 발생했으며,그중 4 5명 정도가 사망하 여 추정피해액이 약 6억 1182만원 발생하였다. 둘째,설비별 연 평균 피해건수는 건축물에서 5.3건,공공시설에서 6.6건,전 력설비에서 8.9건으로 나타났다. 셋째,피뢰설비를 했으면 막을 수 있는 피해건수는 2000년부터 2006년 8월까 지 총 204건 중 47건으로 나타나 23%에 달하는 것으로 조사되었으며,그 내용 을 보면 인명피해에서 사망 7명과 부상 8명,건축물에서 32건이다. 넷째,낙뢰 피해에 따른 손실을 줄이기 위해 일반주택과 창고 등에도 피뢰설 비를 하고 낙뢰사고의 위험성에 대한 주의가 필요하다. 다섯째,공공시설과 전력설비에서 보듯이 현재의 피뢰설비 방법으로는 낙뢰 피해가 많이 발생하므로 현재의 낙뢰설비 기술보다 강화된 IEC 62305에 의한 올바른 피뢰설비가 마련되어야 할 것으로 생각된다

49 참 고 문 헌 [1]고도 정보사회의 번개 피해 문제의 실정과 연구과제 전기 학회 기술 보 고 제 902호(2002년 11월) [2]경찰 백서 2004통계 자료 [3] Tomotaka Suda, Takatoshi Sindo명 [Lightning Occurence Data ObservedwithLightning LocationSystem ofeiectricutilitiesinjapan : ]전기 학회 IWHV 03ED-03-20,SP-03-9 [4] 電氣學會電磁硏究會資料 EMC-05-19,2005. [5] 雷害リスク低減コンソシアム, 雷害對策,pp.20 59,2004. [6] 石井勝, 雷對策の基本と技術,pp.30 41,2006. [7]V.A.Rakov,M.A.Uman,Lightning :PhysicsandEfent,Cambridge UniversityPress,pp ,2003. [8] C.J.Andrews,M.A.Cooper,M.Darveniza and D.Mackerras, lightning Injuries:Electrical,Medicaland LegalAspects,CRC Press, pp ,

50 감사의 글 도전하는 사람이 아름답다는 말이 있습니다.처음에 많이 망설였는데 지금 와서 생각하니 잘 선택한 일이라 생각이 듭니다.많은 선후배님들과 주경야 독을 하면서 역시 열심히 사는 사람이 무엇을 이루어도 이루는구나하는 생 각을 다시 한 번 합니다.이곳에 들어와 많은 것을 보고 느끼다보니 어느덧 4학기까지 왔네요. 항상 부족한 저를 메워 주시고 지도해 주신 지도교수 이복희 교수님께 이 자리를 빌어 감사드립니다.또한 심사를 맡아 주신 김영석 교수 님,신백균 교수님께도 감사를 드립니다.아울러 저를 지도해 주신 모든 교수님께 감사 를 드립니다. 항상 옆에서 보살펴 주신 이규선 선배님 자신의 모든 자료를 참고 자료로 주신 박만식 선배님,조언 많이 해 주신 백영환,이석연 선배님 옆에서 항상 저를 도와준 동기 엄금희 씨 부족함이 많은 저를 믿고 따라준 이종석,이정 호,김종각,김기복,김태기,배성배 후배님 또한 인생 선배이자 부모님 같은 심언철 이사님,친구인 김성길님,안상덕 상무님 20여년이란 세월동안에 많 은 조언을 아끼지 않으신 김재훈 부장님 등등 이루 말할 수 없이 많은 선후 배님께 이 자리를 빌어 다시 한 번 감사를 드립니다. 무엇보다 이 자리에 있게 해준 저희 아내에게 감사를 드립니다.부족함이 많 은 남편에게 항상 힘이 되어 어려울 때나 기쁠 때나 모든 것을 함께 해줘서 고마웠고 앞으로도 변함없는 사랑 부탁 합니다.항상 미안함을 느끼게 하는 저희 딸 현아,다혜,현지에게도 고맙다는 말을 전합니다.부모님과 장모님께 도 감사의 말씀을 전합니다.동생들과 처남,처형,처제에게도 감사를 드립니 다.끝으로 이 논문이 완성되기까지 옆에서 많은 도움을 준 이수봉 씨에게 감사를 전하며,고전압연구실의 이봉씨를 비롯하여 모든 분께 감사드립니다. 아울러 저와 함께 해주신 모든 분과 하나님께 이 영광을 돌립니다. 다시 한 번 모든 교수님,선후배님께 감사를 드리며,다른 자리에서 뵙기까 지 모두 건강하세요.저도 열심히 노력해서 보다 더 좋은 모습 보여 드리도 록 하겠습니다.감사합니다. 2006년 겨울 고전압전자 연구실에서 김 태 우 올림

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<C0BDBEC7B0FA2028BEC8B8EDB1E2292E687770> 音樂學碩士學位論文 P. Hindemith 음악에 대한 분석 연구 - 를 중심으로 - 2002 年 2 月昌原大學校大學院音樂科安明基音樂學碩士學位論文 P. Hindemith 음악에 대한 분석 연구 - 를 중심으로 - Sonata for B-flat