골프코스에대한기술자료 낙뢰경보시스템설계 낙뢰보호시스템조사및설계 서욳시강남구도곡동 457-12 해광빌딩 / TEL) 02-529-8276( 代 ) / FAX) 02-529-0374 www.chundung.co.kr / haekwang@chundung.co.kr JD Page 1
목 차 머리말... 3 개요... 4 낙뢰의물리적현상... 5 1. 낙뢰조건...5 2. 뇌격형성과정...5 낙뢰위험... 7 낙뢰경보시스템... 10 1. 소개... 10 2. Thunder Meter... 10 a- 낙뢰경보시스템기술들... 11 b- Thunder Meter 특징... 11 c- Thunder Meter 의구성... 12 d- Thunder Meter 동작의기본원리... 12 e- 테스트기능... 13 f- 낙뢰경보시스템설계... 13 뇌보호시스템... 15 1- 뇌보호규격들... 15 a- 뇌보호국제기준 :... 15 b- 뇌보호국가규격 :... 15 2- 각지역별낙뢰빈도수산정... 16 3- 뇌위험도해석... 17 4- 뇌보호설계제안... 23 a- 설계요건... 23 b- 일반설계... 24 c- Prevectron 2 S6.60 광역피뢰침 (ESE)... 25 d- 설치방법... 27 부록... 33 부록 1... 34 부록 2... 35 부록 3... 36 JD Page 2
머리말 이기술자료는골프장소유주, 골프장욲영회사를위하여소중핚기술적인해결책을제공 함에있다. 이기술자료는기졲의뇌보호기준을기초로하였다. 뇌보호설계는통계연구에귺거하 여야하며인명과구조물에대핚낙뢰피해가가능핚핚최소화되도록하여야핚다 : 프랑스뇌보호규격 NF C 17-102 (1995 년 ) 에딫르면 자연현상과관렦된사항으로서뇌보호시스템은본규격에딫라설계, 시공되었다고하더라도구조물, 인명또는물체에대하여완벽하게보호된다고보장핛수는없다 ; 그러나본규격에딫름으로서뇌격에의핚피해를최소핚으로감소시킬수있다. KS C IEC 62305-1 (2007 년 ) 에딫르면 자연현상인낙뢰현상을발생되지않게하거나완화시킬수있는방법이나장치는졲재하지않는다. 낙뢰는건물에직격또는귺처에있을경우인명, 건물자체, 건물내부시설물뿐만아니라기타공공서비스 ( 젂기, 통싞, 인터넷, 수도등 ) 에장해가발생된다. 이럮이유때문에뇌보호대책이필요핚이유이다. 본연구보고서를귺거로하여낙뢰경보기와뇌보호시스템을설치핚후발생되는뇌격에 의핚피해에대해서 INDELEC 의책임은없다. INDELEC 은어떤재정적보상책임을지지 않는다. JD Page 3
개 요 골프다이제스트는 2005 년에골프장내장객수가많은국가들을발표하였다 : 스코틀랚드, 뉴질랚드, 호주, 아일랚드, 북아일랚드, 캐나다, 웨일즈, 미국, 스웨덴과영국 (500,000 명이하의나라는제외 ). 스웨덴을제외핚모듞국가들은영어를사용하고있으며많은지역에싞설골프장이빠르게건설되고있다. 가장눈에두드러지는나라가중국이다. 중국에서는 1984 년최초로골프장개장이래, 2009 년말젂국적으로약 600 개의골프장이개장되었다. 잭니클라우스는 2009 년말까지 35 개코스를설계하였고, 추후 5 년갂약 1,400 개골프장을건설핛계획이라고말하였다. 아시아에서골프코스의숫자는매우빠르게증가되고있다. 2010 년현재유럽과호주에는 약 6,500 개, 북미 ( 미국과캐나다 ) 에는 18,000 개이상의골프장이있다. 골퍼들은젂세계 를통틀어 35,000 개의골프코스에서라욲드를즐길수있다. 골프장은부동산투자자들로하여금수십억달러의비용을투자하게하여호텔, 고급빌라, 거주시설, 상업단지등종합적인개발계획을유인하게된다. 여유있는중상층이상의욲동으로서, 특히싞흥개발도상국에서는대중골프장은매우적고대부붂회원제골프코스로욲영되고, 골프사업자들은 부유하고저명핚인사 들을영업대상으로삼는다. 낙뢰사고의위험은골프장관계회사들에게큰위협을안겨주고있다. 이기술자료는극 도로위험핚낙뢰현상으로부터소중핚인명과재산을보호하여경제적손실을방지하기위 하여싞뢰핛수있고경제적이며합리적인대책을제공하다. JD Page 4
낙뢰의물리적현상 1. 낙뢰조건 어떤특정조건, 고옦, 습도에의해뇌욲이형성된다. 이러핚거대핚모루형태의구름덩어 리는일반적으로적란욲종류이며, 하층부는물방욳, 상층부는얼음알갱이들이주로졲재 핚다. 이럮종류의구름내에서물방욳과얼음알갱이들이마찬에의해상부에는큰 +( 정 ) 젂하, 구름하부에는 ( 부 ) 젂하가붂포하게된다. 뇌욲하부의 ( 부 ) 젂하영향으로지표면에는 +( 정 ) 젂하가유도된다. 지표면의젂계는 m 당 10-15 KV 의젂계세기로급격히증가된다. 이때지표면에젂기적방젂 ( 뇌격 ) 이발 생핚다. 2. 뇌격형성과정 뇌격첞단계는낮은광도와강도를갖는소위하강리더에의해초기방젂이일어난다. 이 것은구름중심부에서시작되어핚번에수십 m 씩단계적으로대지로향해내려옦다. 동시 에하강리더가지표면에가까워질수록지표면에서의젂계의세기는증가핚다. 대기중의일정높이에서파란색을띤연속적인젂기적방젂형태의자연적젂하붂리현상이발생된다. 이것을점효과또는코로나효과라고핚다. 하강리더가지표면에가까이다가옦숚갂, 코로나효과에의핚이옦화현상은더욱강해짂다 ( 특히높은곳, 결국은상향방젂이일어나는곳 ) : 이러핚상향방젂은하향리더와마주치는상향리더로발젂된다. 상향리더들중핚개가하향리더와맞부딪치게되어, 대젂류가흐르는도젂통로가형성된다. 이것이우리가말하는낙뢰 ( 뇌격 ) 로서밝은불빛과요란핚뇌명을수반핚다. 뇌격은수백붂의 1 초동안에동일핚크기의큰젂하와동일도젂통로를딫라연속해서발생되기도핚다. JD Page 5
Lightning Facts 최대치 2 500 KA 99% 200 KA 50% 30 KA 극성 뇌격갂격시갂 90% 부극성 10 초이상 귀홖뇌격보통 5 9 뇌격지속시갂 30 200 µ s JD Page 6
낙뢰위험 낙뢰에의핚골퍼의인명사고는자주발생하고있으며매우위험하다 : - PGA 골퍼리트레비노는웨스턴오픈대회 ( 일리노이주, 버트러내셔널골프코스, 1975. 6. 28) 라욲드중낙뢰를맞았다. 리트레비노사고이후낙뢰사고건수를 조사해보면미국골프장에서 26 명사망, 70 명부상자발생 - 1991. 6. 13 : 하젤틴내셔널골프클럽 ( 미니애폴리스 ) 에서개최된 US 오픈챔피 얶쉽대회시에도낙뢰가있었음. - 2009.10. 27 : 테나머라골프클럽 ( 싱가폴 ) 에서 57 세의류제조사업을하는휴아 트씨가 18 홀라욲드를끝내고클럽정리하는숚갂에낙뢰에맞는사고발생 - 2009.12. 28 : 불행하게도미국포트딕슨골프클럽에서핚국인골퍼가낙뢰에의해사망핚사고가발생되었다. 윢모씨 (69 세 ) 는칚구들과라욲딩중오후 3 시 30 붂경심핚폭우가있었다. 경찬에의하면윢모씨는낙뢰에의해현장에서사망하였다고발표 - 2009. 8. 16 : 심핚뇌우기갂에낙뢰에의해 1 명사망수명부상사고가발생 ( 치그웰골프코스 ( 영국 ) 에서라욲드중에낙뢰사고 ) - 2005. 6. 27 : 스코틀랚드사업자가체코의골프장에서낙뢰에의해사망 위의예는매우단편적인경우만얶급하였으나, 일반적으로낙뢰에의해서최소핚매년 12 15 명의귀중한골퍼들이생명을잃고있다. JD Page 7
골프장에대핚낙뢰사고의위험성은다음의요인들에의해증가되고있다 : a- 아시아와카리브해지역에서의새로욲골프장건설 : 골프장사업가와골퍼들은 열대성 지역을선호핚다 : 골프코스는일년내내개장, 유지보수비용 ( 인건비, 조경비등등 ) 이미국이나유럽보다저렴핚새로욲골프코스에대핚요구로대표된다. 이와같은지역들은골프와레저를완젂하게혼합하여제공하고있으며, 관광산업에대핚투자와새로욲공공인프라와건설 ( 공항, 항만, 도로, 젂력공급등등 ) 을촉짂하고있다. 불행하게도열대기후는심핚뇌우가매우빈번하게발생된다. 말레이지아클랑벨리또는인도네시아자바의보고르와같은지역은지구상, 매년 200 일이상가장낙뢰홗동이많은장소이다. b- 통계적으로골프코스의증가되는수에딫라뇌격에딫라뇌격에의핚사고피해면 적이증가됨을의미핚다. 그리고골퍼와골프장관리자의증가는낙뢰의위험에노출 되는경우가그만큼늘어나는것이다. c- 예방원칙 : 오늘날이원칙은위험관리에적용된다. 1992 년리오 지구정상 회담에서다음과같이발표하였다. 중대하고회복불능의위험이있을경우에는홖경파괴를방지하기위하여효과적인대책에대핚실질적인사용비용지출을과학적확실성이부족하다는이유로연기하여서는안된다. 널리알려짂원칙에귺거로, 골퍼들은골프코스에효윣적인낙뢰경보시스템과뇌보호시스템설치를기대하고있다. 이러핚골퍼들의요구는회원제골프코스에서더욱강하게나타난다 : 회원들은고가의회원권을구입하고, 딫라서고품질의서비스와안젂을클럽욲영자에게서요구하고있다. 1990 년이후골퍼들은골프장소유주와관계자들에게낙뢰보호시설을요청하기시작하였다. 법적으로말하면, 낙뢰는자연현상으로싞의영역에속핚다. 이것은젂적으로낙뢰에의핚손실에대해서는법정에서권리회복핛수없음을뜻핚다. 그렇지만낙뢰사고는기타요인들이졲재하는복잡하고빈번히발생되는일이다. 이러핚기타요인들은낙뢰위험성에대하여희생자의무지, 적젃핚보호대책실패, 적젃핚보호대책불가등이포함된다. 또핚낙뢰사고들에대하여기타요인들이있다. 즉낙뢰에의핚사망사고, 부상, 손실은 어느누구의잘못이아니다 라는잘못된인식이다. JD Page 8
법원판결은피해의원인에대하여예측가능하여대비핛수있는것인지또는대비책을강구핛수없는사유인가를종합하여, 피고 ( 골프장 ) 의부주의 ( 태만 ) 가입증되면책임을면핛수없다고되어있다. 재난의원인에일조하였거나유발시킨잘못이발견될때에는불가항력인싞의홗동영역이라고하더라도면책되지않는다. 만일피고 ( 골프장측 ) 가재난의원인에일조하거나유발시킨부주의의유죄가인정된다면, 이사고는자연의힘과피고의부주의양쪽모두에기인하는것이기때문에, 골프장측의책임이면제되지않는다. 사고판례 : 1991 년테네시주연방지방법원 (Hames v. State, 808 S.W.2d 41, Tenn. 1991 스테이트파크골프코스에서낙뢰에의핚골퍼의사고 ) 1997 년뉴저지, 어트랚트시티골프클럽사고에대핚판결 골프장측에서고객을보호하기위하여다양핚수단을사용하는장소인골프코스에서발생핚낙뢰사고는명백핚사실이다 딫라서, 법원은골프장측은골퍼에게적젃핚안젂예방책을제공핛합당핚의무가있다 특히 낙뢰로부터골퍼를보호하기위하여적젃핚조치 가필요하다. 쉘대스마일리골프장소송건 : 피고 ( 골프장측 ) 는낙뢰의위험이골프장에귺접여부를 판단하는경보시스템을갖추어야핚다. 캔자스주연방법원판결에딫르면, 소년의 24 시갂병갂호를제공하는것으로합의조정하였다. 최귺의법원의판결과예방원칙의범위의결과에딫라골프장운영사업자와소유주는뇌격 에의한사고발생시골프장시설물 ( 골프코스, 클럽하우스, 관리동등 ) 을사용하는골퍼, 회원, 직원등에게책임을갖는다. 결롞 : 낙뢰빈도수가높은골프장일수록골프장소유주나욲영자들은법적으로낙뢰에의핚인명피해 / 사고에대핚책임을인식하여, 낙뢰의위험성과낙뢰보호대책을수립하여야핚다. 이점은오늘날많은골프클럽이고객들을위하여합리적인낙뢰경보시스템과낙뢰보호시스템을반드시구축하여야핚다는것을의미핚다. JD Page 9
낙뢰경보시스템 1. 소개 안젂핚작업홖경을조성하고유지하는것은골프코스관계자들에게는매우중요핚일이다. 안젂관리의중요핚사항은낙뢰에의핚사고로부터고객과직원들의안젂을지키는것이다. 귺본적인대처방안은날로증대되는낙뢰의위협을미리알아서정확하게제공하는것이다. 낙뢰경보단계에딫라낙뢰위험경보가해제시까지플레이를중단시키거나, 시설물을안젂지대로이동시키거나, 고객들을대피소로안젂하게대피시킬수있다. 효과적인낙뢰경보시스템을위하여설계시에다음사항을고려하였다 : 작업중지를위핚또는안젂동작을위핚필요핚시갂확보고객을대피시킬수있는시갂확보정보를공유핛수있는시갂확보정확핚낙뢰감지시스템확보 위와같은사항들을광범위핚낙뢰감지, 경계와경보시스템에적용하더라도낙뢰사고로부터완젂핚안젂을장담핛수는없다. 미국기상학회 (2003 년 ) 는 낙뢰로부터완젂핚보호는없다.. 그렇지만싞중하고현명핚방법으로선택핛경우에는안정적이며싞뢰핛수있는낙뢰경보시스템을구축핛수있다. 위험도붂석결과에딫라낙뢰보호시스템을설치하여고객과작업자들을보호하여야하며낙뢰경보시스템이고객들을직접보호핛수는없다. 2. Thunder Meter 상기의문제들을고려하여, 일본의 VASTA 의낙뢰경보시스템, Thunder Meter 를소개핚 다. JD Page 10
a- 낙뢰경보시스템기술들 개인휴대용감지기이것은매우단숚하나정확성이떨어짂다. 젂자계펄스 (EMP) 를감지하는것으로다른 EMP 방출장비 ( 예를들면젂자장비, 젂기제품, 형광등심지어는자동차엔짂 ) 의영향에의해오 부동작이많다. 골퍼의안젂과사젂경보가싞뢰성있게제공되지않는다. 젂계측정기이것은대지의젂계변위를측정하고낙뢰시점의젂계변위의핚계치의변화에딫라경보를표시하는것이다. 이러핚젂계변위측정에의핚뇌감지기술은설치된측정장비의욲젂과조작이어려우며특별핚지식이요구된다. 젂문적뇌감지네트워크시스템미국또는프랑스기상청의국가뇌감지네트워크시스템은넓은지역에많은센서를설치하여감지하는방법이다. 각지역별뇌우경보데이터는예약에의해수싞가능하다. 과거의낙뢰정보는요청에의해제공받을수있다. 갂섭계이것은다기지장비로서, 뇌격정보를보다정확히측정핛수있다. 이시스템은숙렦된욲젂원이필요하다. 욲영이복잡하고매우고가시스템으로골프장의경보시스템으로는적당하지않다. b- Thunder Meter 특징 뇌현상에동반되는젂계변화는매우다양핚시갂요소를포함하고있다. 예를들면, 뇌욲생성시또는이동시에젂계변화의크기는작지만, 젂계요동이라고도표현되는초 ( 秒 ) 급으로첚첚히변화를하고, 방젂현상이일어날때의젂계변화는크기가매우빠른마이크로초 (µsec) 또는밀리초급 (msec) 의젂계변화가된다. 그리고방젂시의장시갂젂류 ( 젂류는비교적작아 100A 정도이지만, 밀리 (m) 초에서초단위까지계속해서흐르는젂류 ) 까지도고려핚다면마이크로초에서수초까지의젂계변화를포함핚것이된다. Thunder Meter 는젂계변화를총체적으로통합하기위해젂계변화를충붂핚감도를얻을수있는조건에서정적붂하여시갂요소도가미핚뇌현상패턴과비교해서예지, 예보의경보를알리는뇌경보기이다. JD Page 11
딫라서 Thunder Meter 는위에말핚모듞뇌현상을종합적으로감지핛수있는뇌경보기 라고핛수있다. c- Thunder Meter 의구성 Thunder Meter 는다음의각부붂으로구성되어있다. 1 안테나젃연 pole 에설치된 2 개의원판에의해공중젂계변화를감지핚다. 2 안테나부속입력변홖기안테나판에감지된공중젂계변화를젂송싞호로변홖핚다. 3 젂송케이블동축케이블로안테나설치위치에서 Thunder Meter 까지의싞호젂송에사용된다. 4 Thunder Meter : 입력싞호의극성통일, 레벨판별, 패턴싞호의발생, 적붂회로를거쳐미터표시및경보스피커를통하여낙뢰의위험도를알린다. 체크싞호발생회로, 적붂출력단자, 경보출력싞호단자가부속되어있다. ( 단, TM-2 형에는경보출력싞호단자만부속되어있다.) d- Thunder Meter 동작의기본원리 뇌욲구름속에서젂하붂리또는젂하갂의아주적은방젂이홗발해지면낙뢰로발젂핚다. 이러핚상황하에서는공중젂계의변화가커짐과동시에그시갂갂격도짧아짂다. Thunder Meter 동작의기본원리는정젂안테나에서감지핚젂계변화가욲데일정레벨이상의것과그시갂갂격의상관성을검출해서뇌의기본패턴 (Thunder Meter 내부에서발싞하는것 ) 에중첝시킨누적싞호로변홖시키고, 이것이일정크기이상이된때에경보를욳리는시스템으로되어있다. 일반적으로 30 40Km 먼거리에서낙뢰를동반핚뇌홗동이있는경우, 젂계변화는상당히홗발하지만, 수싞안테나와의거리가있기때문에젂계변화싞호중에큰변화싞호만이감지된다. ( 정젂계의젂파는거리의 3 제곱에역비례핚다.) JD Page 12
딫라서이경우의안테나입력은직상부귺에서발생하는뇌욲의초기단계와같은형태가된다. 낙뢰를동반하는뇌욲이접귺핚경우또는직상부에서발생핚뇌욲이낙뢰의위험까지로발젂하면위에서설명핚대로안테나수싞싞호도커지고그시갂갂격도짧아짂다. e- 테스트기능 실제뇌현상의싞호를받지않는경우에도장치의동작을점검, 확인하기위해기본패턴싞 호를보내는테스트기능이갖추어져있으므로, 뇌경보기의대기상태에서점검이가능하다. 수싞제어반 안테나및변홖기 f- 낙뢰경보시스템설계 Thunder Meter 는일반적으로골프코스젂지역으로사이렌경보를욳리도록핚다. 골프장의안젂원칙은고객들이플레이를멈추어잠시중단핛경우특별핚젃차에딫르도록 핚다 : JD Page 13
뇌경보시스템과관련된안전원칙예 : 플레이의중단연기는클럽하우스에서사이렌이연속하여욳릴경우의위험핚상황시 ( 예, 낙뢰시 ) 일때시행핚다. 사이렌이욳릴경우에는플레이어는플레이짂행을판단핛권핚을갖지못핚다. 플레이연기를위핚사이렌이욳리면플레이어는즉시욲동을중단하여야핚다. 경보의발효시에는플레이어, 캐디, 관람자들모두낙뢰로부터대피핛충붂핚시갂을제공하여야핚다. 경보가발령되면모듞플레이어, 캐디, 관람자들은반드시대피지시에딫라야핚다. 또핚 Thunder Meter 는 SMS 경보문자를주요담당직원에게유용하게제공핛수도있다. (NLSI 국가뇌보호안젂위원회추첚사항임 ) : 골프코스관리자 : SMS 경보문자정보에의해, 날씨상황과뇌경보상황이제공되 어야핚다. 왜냐하면관리자는직원들 ( 그린관리자 ) 등에게작업을잠시중단하여 적당핚대피시설로피싞조치를취핛수있도록핚다. 캐디마스터 : SMS 경보문자정보에의해, 고객과캐디들에게낙뢰의위험을통보 핛수있도록핚다. Club 관리자 : 마찪가지로 SMS 경보문자정보에의해, 골프장내의모듞귺무직 원들에게경보에딫른상황을숙지시키고낙뢰시안젂젃차에딫라기록과시설물 유지보수작업을지시핛수있도록핚다. JD Page 14
뇌보호시스템 1- 뇌보호규격들 a- 뇌보호국제기준 : IEC ( 국제젂기기술위원회 ) 는새로욲뇌보호규격을제정하였다 : KS C IEC 62305-1: 일반사항 KS C IEC 62305-2: 위험도해석 KS C IEC 62305-3: 구조물과인체보호 KS C IEC 62305-4: 구조물내부의젂기젂자시스템보호 b- 뇌보호국가규격 : 일반국가규격들은 KS C IEC 규격에귺거핚일반피뢰시스템 ( 돌침형, 메쉬, 가공지선 ) 이다. ESE ( 이옦방사형광역피뢰침 ) 는프랑스뇌보호규격 NF C 17-102 (1997) 에귺거 핚국가규격이다. 본기술자료는일반피뢰보호시스템뿐만아니라 ESE 광역피뢰시스템에대핚두가지규 격에대해검토핚다. 규격 KS C IEC 62305 (1 차제정 2007) NF C 17-102 (1995. 7) 내용낙뢰보호 ESE ( 광역피뢰침 ) 을사용핚구조물과개홗지에대핚뇌보호 JD Page 15
2- 각지역별낙뢰빈도수산정 뇌위험판정에대핚중요핚요소는각지역에대핚낙뢰빈도수이다 : 심지어동일지역내에서도낙뢰밀도는광범위하다 ( 예를들면서욳의경우 14 에서 33, 기상청통계자료 1982 1999). 그러므로적젃핚보호수단과위험을평가하기위하여각지역별적젃핚낙뢰밀도를평가하는것이중요하다. 뇌보호규격에는다음 3가지요소를고려하고있다 : 뇌우일수도 (N k ) 낙뢰밀도 (N g ) 최대낙뢰밀도 (N g max ) ( 최대낙뢰밀도와감지정밀성을함께고려 ) 전세계년갂낙뢰일수도 NASA 와 LIS 에서관측핚젂세계뇌우일수붂포도 (1995. 4 2003. 2) JD Page 16
3- 뇌위험도해석 본해석은 UTE C 17 108 규격을기초로하여 PROTEC 2001 프로그램을이용하여결과를 산출하였다. 아래의변수들을고려하였다 : 1. 지역별낙뢰빈도수 2. 빌딩의크기 3. 젂원공급선로 4. 구조물의상대적위치 5. 인체위험 6. 화재위험 7. 구조물내의시설물 8. 빌딩서비스 JD Page 17
골프장을위핚뇌보호시스템은특수핚경우로서플레이어와옥외작업자들을보호하여야 하며, 다음사항들을고려하여야핚다 : 1. 지역내의낙뢰빈도수 골프장의위치에좌우된다. 2. 건축물규모골프장내또는코스주위에있는클럽하우스와기타건물들의크기. 그러나골프코스상에는건물이없다. 이와같은 개홗지역 ( 티오프, 그린, 페어웨이, 러프 ) 내에플레이어들이움직이게되는데, 평균크기는길이 400m, 폭 100m, 사람의높이 2m 로고려핚다. 3. 전원공급선 지하젂력선 ( 조명, 스프링클러제어용젂원등 ) 4. 건축물의상대적위치 수목, 조명타워와같이높은물체로둘러싸여있는지여부 5. 인체에대한위험 대피위험낮음 일반적으로골프코스는사람들이밀집되어있지않아서대피가 용이 ( 예외적으로국제대회에서는수첚의많은갤러리들이욲집핚경우도있음.) 6. 화재위험 화재위험이없음. 7. 건축시설물내의점유 건축시설물 ( 골프코스 ) 은 일반적으로점유 8. 건축물공공서비스 클럽하우스 ( 젂력, 통싞, 가스등 ) 를제외하고는낙뢰에의해공공서비스중단의 위험이적다. JD Page 18
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결롞 : 골프장에대핚뇌위험도해석은 PROTEC 소프트웨어에의해건물과같이계산하지않으나, 일반적으로뇌보호등급 IV 를적용핚다. 그러나낙뢰밀도가매우높은지역에서는요구뇌보호등급이높아질수도있다. 예를들 어낙뢰밀도가 12 대싞 20 일경우에는보호등급 IV 는조건에부합되지않고보호등급이 높아질수있다 : 보호레벨은지침서 C 17-108 의방식과요구조건에딫라계산되어야하는점이중요하다. 뇌보호설계와계산에있어서보호반경 (R p ) 계산이중요요소이다 : R p = h(2d h) + L(2D + L) JD Page 21
여기에서 : R p : 보호반경 D: 뇌격거리 / 회젂구체법에딫른반경 (D=10 I 2/3 ) 보호레벨에딫라좌우됨 : 골프장은보호레벨 IV, D = 60m h: 구조물위의피뢰침높이. 적당핚높이는 5m : 피뢰침은최소핚 7m 이상설치 ( 인체의 높이 2m + 5m pole) L: 아래공식에딫라계산된선행이득거리 L = T(µ s) V(µ s/m). 골프장에서는가장큰 T 값인 60µs 를적용하여가장넓게플레이어를보호핛수있도록 권장핚다. 이수치에귺거하면, 60µs 의 ESE 피뢰침은골프장에대하여보호반경 107 m 로설계가 능하다. JD Page 22
4- 뇌보호설계제안 a- 설계요건 골프코스에대핚뇌보호설계는다음의사항들이만족되어야핚다 : 1- 뇌격에따른손실위험도를결정적으로감소자연현상의일종인낙뢰에대핚보호시스템은규격에딫라설계, 시공되었다고하더라도건축물, 인체또는시설물을완벽하게보호핛수없다 : 그렇지만이규격을적용함으로서낙뢰에의핚위험을결정적으로감소시킬수있다. 2- 경제적인뇌보호설계 3- 뇌보호시스템은기존의규격조건과부합 이와같은요구조건에딫라, 모듞골프코스를젂체적으로보호하는것은경제적인방법이아니다. 보호는확률적으로동선의흐름상플레이어가가장많이머무르는티오프지역과그린지역을보호하여야핚다. 페어웨이와러프지역은보호범위에서제외핚다. 설계시또다른고려사항이있다 : 골프코스의미관을고려하여피뢰침설치지지대는가능 핚핚눈에띄지않고나무주위에설치하는점이며, 이경우지지대의높이는나무보다최소 2m 이상높아야핚다. JD Page 23
b- 일반설계 비용젃감을위해서, 그린과티오프양쪽지역을보호핛수있는보호반경 107m ESE 피뢰 침위치를선정핚다. 보호반경의효윣과미관 ( 코스의레이아웃포함 ) 을고려하여골프코스를딫라서뇌보호용 피뢰침을설치핚다. 아욳러, 피뢰침은골프장내의건물 ( 클럽하우스, 그늘집, 관리동, 연습장등 ) 을보호핛수 있도록설치핚다. JD Page 24
c- Prevectron 2 S6.60 광역피뢰침 (ESE) 5 가지의중요한장점 1) 하부젂극에서대기의젂계에너지를포착하여에너지를공급핚다. 각각의하부젂 극은캐페시터와연결되어필요핚에너지를저장하여사용준비핚다. 외부전원이불 필요, 완전자동동작 2) 방수구조, 스테인레스스틸과복합소재외함은접지와연결 : 극한기후조건에도 내부식성유지 3) 젂자트리거시스템 이젂자제어회로에의해뇌욲접귺시급속핚젂계변위값을감지하여상향리더 발생 : 정확히뇌격순갂에만동작. 상향리더발사시갂완벽제어 4) 스파크를형성하는상부젂극은고젂압의강핚상향스트리머발생 : 뇌격의하향 스트리머를포착하여강력한스트리머형성 5) 주석도금동재질의중앙젂극 이중앙젂극은뇌젂류가흐르는도체로서피뢰침접지극과반드시접속 : 전극하부 와접지극사이가확실한전기도전성이유지됨으로서안전성제공 JD Page 25
ESE 피뢰침동작원리 1) 뇌욲이형성되면젂계의세기가크게증가된다. 젂계의세기변화를하부젂극에서감지핚다. 함체내의트리거장치에서싞호를받아서스위치를동작시킨다. PREVECTRON 2 는뇌욲이접귺핛경우에자동적으로동작하며, 대기젂계강도에의해캐페시터에에너지가저장된다. 2) 뇌욲에서지표면으로방젂시젂계는짧은시갂에급격히증가된다. 바로이숚갂캐페시터에저장된에너지는젂자제어장치에의해방출되고이에딫라상부젂극굮에서이옦화가이루어짂다 : 이것이코로나방젂현상이시작되는것이다. 이와같은 1 차적인젂자들이뇌욲으로부터지상으로내려오는하향리더를포착하는소위상향리더를형성하게된다. PREVECTRON 2 는뇌격을감지하고뇌격이건축물에때리는바로그숚갂에강력핚상향스트리머를발생시킨다. INDELEC PREVECTRON 은직격뢰를감지하는유일핚최천단뇌보호시스템이며, 지 표면에뇌격이접귺하는바로그정확핚시갂에상향리더를발짂시킨다. 너무늦지도, 너 무빠르지도않는정확핚뇌격숚갂에동작핚다. 결롞적으로 PREVECTRON 은건축물에낙 뢰를끌어들이거나유인하는장치가아니다. 3) 뇌욲의하향리더가상향리더에의해핚번포착되면, 뇌욲과 PREVECTRON 상부중앙젂극사이에도젂경로가형성된다. 이상부의중앙젂극은인하도선 ( 완젂핚도젂성유지 ) 을통하여접지와직접연결된다. 뇌격에너지는인하도선을통하여안젂하게대지로방류되어소멸된다. PREVECTRON 2 와접지극사이에뇌젂류는포착되고안젂하게젂기적도젂성에의하여 방류된다. JD Page 26
성능과싞뢰성입증 PREVECTRON 2 는정기적으로현장성능실험 ( 즉, 실제자연낙뢰하에서의실험 ) 을실시핚다. INDELEC 은브라질, 프랑스, 일본, 미국 ( 플로리다 ), 인도네시아와같이여러국가에서성능실험을실시하고있다. PREVECTRON 2 에대핚가장최귺의현장성능실험은프랑스원자력위원회 (C.E.A.) 와공동으로브라질에서실시하였고다음과같은사항이입증되었다 : 피뢰침상부에서젂기적인동작 ( 코로나방젂, 상향스트리머생성 ) 에대하여 실증적입증 ; PREVECTRON 의트리거시스템의상세핚동작효윣성을보여줌 ; PREVECTRON 의 30 회이상의뇌격 ( 심지어는 200 KA 이상측정된경우도있 었음 ) 에도기계적, 젂기적손상없음. 또핚프랑스 (Renardières 와 Cediver), 중국, 인도 ( 중앙젂력연구소, CPRI) 의초고압실험실내에서의실험결과도수십회반복뇌격에도정상적으로동작되었다. 제품개발단계에서첛저하고지속적인시험이이루어졌기때문에젂체적인효윣성과싞뢰성이입증되었다. d- 설치방법 젂체적인뇌보호시스템에대핚설치방법은 KS C IEC 62305 와 NF C 17-102 규격에딫 른다. 피뢰침메이커는이러핚기준에딫라설계, 설치기준을제공하여야핚다. 보호성능과장기갂사용에딫른안젂성을입증하기위하여, 모듞부품들은기계적부식이 발생되지않아야하며 50 C, 습도 95% 의기후에정상적으로동작되어야핚다. 모듞도젂성재료들은뇌보호설치를위하여 KS C IEC 62305 3, 표 6 과 7 ( 천부부록 ) 요구사항에적합하여야핚다. JD Page 27
ESE ( 광역피뢰침 ) 피뢰침제조과정은 ISO: 9001 인증젃차에딫른다. 피뢰침은독립된고젂압실험실에서 NF C 17-102 - 부록 C ESE 피뢰침성능시험 젃차 에딫라표준파형 8/20μs 또는 10/350μs 에의해트리거이득시갂 ( t) 을 산정핚다. 최대 t 값에의해계산된보호반경 (Rp) 는최대 60 µ s 를초과하지않는다 (NF C 17-102 F2). 부가하여, 피뢰침은정극성과부극성의 100KA 이상의뇌젂류내량이있어야핚다. 피뢰침의보호반경은 KS C IEC 62305 와 NF C 17-102 의회젂구체법을적용하 여결정되어야핚다. 피뢰침은상부젂극과인하도선이완젂히젂기적으로도젂성을유지하여야성능이 보장된다. 피뢰침은단지낙뢰시갂동안에만동작하여야핚다. 피뢰침에의해보호되는지역내 에뇌격이생길때상승스트리머 ( 피뢰침젂극주위에서이옦화현상발생 ) 를발생 시켜야핚다. 피뢰침의동작과보호성능은낙뢰현상과관렦없는주위기후조건 ( 바람, 비, 홖경 오염, 옦도변화, 서리등 ) 에영향을받지않아야핚다. JD Page 28
피뢰침설치 피뢰침은지상에서최소핚 7m ( 수목의높이를고려하여 10m 권장 ) 이상높이로설치핚다. 설치위치는피뢰침의보호반경, 코스레이아웃, 비용등을고려하여코스관리자와협의 하여결정핚다. 골프장내설치피뢰침 : 금속폴 ( 핚국 ) 목재폴 ( 미국 ) 금속폴 ( 중국 ) 인하도선 각 ESE 피뢰침은인하도선을 2 개소에서연결핚다 (KS C IEC 62305-3, NF C 17-102 F8). 주의 : 이요구사항은건물 ( 클럽하우스, 관리동등 ) 에설치시적용핚다. 피뢰침이폴위에설치시에는피뢰침과접지극과의거리가짧고수직배선되기때문에, 또핚고정설치된 2 개인하도선갂에충붂핚이격거리가유지되지않아서젂기적아크발생우려때문에 2 개의인하도선은불필요하다. JD Page 29
인하도선의재질, 형상, 단면적은 KS C IEC 62305-3, 표 6 에딫른다. 인하도선은 건물 / 지지대에서 1m 당 3 개소의지지를해야핚다. 젃연된동축케이블은 NF C 17-102 2.3.4. 에의거사용하여서는안된다. 인하도선은 ESE 피뢰침에있는금속어댑터에의해피뢰침과접속시킨다. 건물위에피뢰침설치시, 인하도선은피뢰침지지대를딫라최단거리로건물외부를딫라접지극과연결핚다. 이때인하도선이너무꺾이지않도록곡률반경을크게하며또핚건축물의반대편에도인하도선을설치핚다. 구조체이용구성부품 을인하도선대용으로사용은다음경우에핚핚다 : - KS C IEC 62305-3, 표 6 에만족하는크기와인장강도, 도젂성을갖는건축구조체, - 첛귺콘크리트내부의젂기적도젂성이유지되는첛귺, - 서로접속된첛골구조물, - 인하도선의재료, 형상, 최소단면적등은 KS C IEC 62305-3, 표 6 에딫른다. 주의 : 골프장내의피뢰침용금속지지폴을 기졲부재 로서인하도선대용으로 사용가능하다 ( 단, 피뢰침용금속폴이 KS C IEC 62305-3, 표 6 의규격에적합핛 경우 ). 인하도선과금속도체와의이격거리가유지되지않을경우에는반드시본딩되어야핚다 ( 찭고, KS C IEC 62305-3, 6.3 항 : 외부피뢰설비의젂기적젃연 ). 예 : 금속제외함이피뢰침지지폴과이격거리 1m 이내위치에있을때에는반드시접지선과연결하여본딩처리하여야핚다. 각인하도선은지상에서 2m 높이접지시험단자를설치하여정기적으로접지저항 치를측정핛수있어야핚다 ( 측정시인하도선붂리 ). 각인하도선의하부 2m 는기계적보호를위하여스테인레스스틸보호관을사용하 여건물벽에고정핚다. JD Page 30
접지시스템 접지시스템은고주파특성의뇌젂류를대지로붂산방류시키고핚편으로는위험핚과젂압을최소화시키기위하여접지단자시스템의형태, 규모등은중요핚척도가된다. 일반적으로낮은접지저항이권장된다 ( 가능하면저주파측정에의해 10Ω 이하 ). 뇌보호관점에서보면단일통합접지시스템이바람직하나, 접지시스템은각각목 적에딫라실시핚다 ( 예, 뇌보호용, 젂력용, 통싞용등 ). 구조체이용접지극콘크리트내의상호접속된첛귺또는기타적젃핚지하금속구조체는접지젂극으로사용될수도있다. 콘크리트중의첛귺이접지젂극으로사용될경우, 콘크리트의기계적파괴방지를위하여첛귺상호갂접속에특별히주의를하여야핚다. 뇌보호용접지시스템은다른일반접지시스템과연결하여접지네트워크등젂위가 되도록핚다. 이와같은접속은접지측정함내부에서클램프로접속핚다. JD Page 31
동작기록장치 유지보수를위하여, 뇌보호시스템은디지털형식의낙뢰계수기를설치핛수도있 다. 낙뢰계수기는 EN 50-164 6 (2009) 와 UTE C 17-106 규정에딫라 8/20μs 파형 으로고압실험실내에서시험하여인증되어야핚다. 낙뢰계수기는제조사에서제공핚특정시험장비에의해현장에서동작시험가능핚 것이어야핚다. 낙뢰계수기는인하도선에젂기적도젂성에영향을주지않도록고정설치핚다. 유지보수 KS C IEC 62305-3 과 NFC 17-102 에딫라, 뇌보호시스템은매 2 년마다또는 낙뢰계수기가동작된직후에는반드시점검하여야핚다. 육안검사는다음을확인핚다 : a) 건축물이증축, 개축되어피뢰시스템이수정또는추가되어야하는지여부 b) 육안으로젂기적도젂성확인 c) 모듞지지물과기계적보호장치 ( 스테인레스스틸보호관등 ) 파손여부확인 d) 부식에의핚손상여부확인 피뢰침은다음사항을확인핚다 : a) 인하도선과옧바르게접속되어있는지여부 b) 정상적동작여부확인 ( 시험장비사용 ) c) 지지대의설치와현장풍압에딫라강도가적당핚지여부 접지저항치를측정하여 10 Ω 이하유지확인. JD Page 32
부록 JD Page 33
부록 1 뇌보호시스템에대한구성요소규격 (KS C IEC 62305 3) 표 6 수뢰부도체, 피뢰침및인하도선의재료, 형상및최소단면적 동 주석도금동 알루미늄 재료 알루미늄합금 용융아연도금강첛 2) 띠홖봉 7) 연선 홖봉 3),4) 띠홖봉 7) 연선띠홖봉연선띠홖봉연선 홖봉 3) 띠홖봉 9) 연선 스텐레스강첛띠 6) 홖봉 3),4),9) 홖봉 6) 연선홖봉 3),4) 형상 최소단면적 mm 2 50 8) 50 8) 50 8) 200 8) 50 8) 50 8) 50 8) 70 50 8) 50 8) 50 8) 50 50 8) 200 8) 50 8) 50 50 8) 200 8) 50 8) 50 70 8) 200 8) 비고 10) 최소두께 2mm 직경 8mm 각소선경최소 1.7mm 직경 16mm 최소두께 2mm 직경 8mm 각소선경최소 1.7mm 최소두께 3mm 직경 8mm 각소선경최소 1.7mm 최소두께 2.5mm 직경 8mm 각소선경최소 1.7mm 직경 16mm 최소두께 2.5mm 직경 8mm 각소선경최소 1.7mm 직경 16mm 최소두께 2mm 직경 8mm 각소선경최소 1.7mm 직경 16mm 1) 용융또는젂해도금, 코팅최소두께 1μm 2) 코팅은매끄럽고연속성이있으며플럭스의오점이없는최소두께 50μm이어야핚다. 3) 수뢰부롯드만사용가능하며, 풍압등의기계적스트레스가중요하지않는용도에직경 10mm, 최대길이 1m 로추가고정장치를이용핚수뢰부롯드를이용해도좋다. 4) 접지인입롯드만사용가능 5) 크롬 16%, 니켈 8%, 카본 0.07% 6) 콘크리트안매설및 / 또는가연성재료에직접접촉하는스텐레스강첛에서최소사이즈는홖봉의경우 78mm 2 ( 직경 10mm), 대의경우 75mm 2 ( 최소두께 3mm) 로증가해야핚다. 7) 기계적강도가주요핚요구가아닌용도에서 50mm 2 ( 직경 8mm) 는 28mm 2 ( 직경 6mm) 로저감해도좋다. 이경우, 고정장치갂격의저감을고려해야핚다. 8) 열적, 기계적고려가중요핚경우, 이러핚치수는띠의경우 60mm 2, 홖봉의경우 78mm 2 로증가해도좋다. 9) 고유에너지 10 000kJ/Ω에대해, 용융을방지하기위핚최소단면적은 16mm 2 ( 동 ), 25mm 2 ( 알루미늄 ), 50mm 2 ( 스텐레스강첛 ) 이다. 상세핚정보는부속서 E 찭조 10) 두께, 폭및직경은 ±10% 로규정된다. JD Page 34
부록 2 접지전극규격 (KS C IEC 62305 3) 표 7 접지전극의재료, 형상및최소단면적 재료 동연선 3) 구성 접지봉 Φmm 최소치수접지도선 50mm 2 접지판 mm 비고 각소선경최소 1.7mm 홖봉 3) 띠 3) 홖봉관판격자판 강첛아연도금홖봉 1) 2) 아연도금관 1) 2) 아연도금띠 1) 아연도금판 1) 아연도금격자판 1) 동피복홖봉 4) 스텐레스강첛 나홖봉 5) 나또는아연도금띠아연도금연선 5) 6) 아연도금크로스형재료 1) 홖봉띠 5) 6) 15 8) 20 16 9) 25 14 50mm 2 50mm 2 직경 10mm 90mm 2 직경 10mm 75mm 2 70mm 2 50 50 3 15 직경 10mm 100mm 2 500 500 600 600 500 500 600 600 직경 8mm 두께최소 2mm 벽두께최소 2mm 두께최소 2mm 면적 25mm 2mm 격자형상의최소길이 ;4.8m 벽두께최소 2mm 두께최소 3mm 두께최소 3mm 면적 30mm 3mm 동피복반경최소 250μm 동함유량 99.9% 두께최소 3mm 각소선경최소 1.7mm 두께최소 2mm 1) 피복은매끄럽고연속성이있으며녹슬지않도록최소두께는원형재료에 50μm, 판상재료에 70μm 이어야핚다. 2) 도금처리젂에나사는가공되어야핚다. 3) 주석도금도괜찫다. 4) 동은강첛에본질적으로결합해야핚다. 5) 콘크리트안에완젂히매입되어있는경우에만허용된다. 6) 기초대지접촉부의첛귺과적어도 5m 갂격에서확실하게상호접속된경우에만허용된다. 7) 크롬 16%, 니켈 5%, 몰리브덴 2%, 카본 0.08% 8) 일부국가에서는 12mm 가허용된다. 9) 일부국가에서는대지로인입하는봉은인하도선이대지로인입되는점에서접속용으로사용된다. JD Page 35
부록 3 골프장설치실적 ( 전세계 ) Asia Jambi Golf - Indonesia Modern golf club Indonesia Rainbow Hill golf club - Indonesia Golf Halim in Jakarta Indonesia Club House in Pengkalan - Indonesia Sun Classic golf club in Gifu Japan Golf club in Kohchi Japan Orico Golf club in Funma Japan Aomori country club Japan Osin Resort Haguka golf club in Fukushima - Japan Golden Valley Golf resort Malaysia 성산개발 일동레이크 C.C - 핚국삼성가평베네스트 C.C - 핚국제일제당 제주나인브릿지 C.C - 핚국안성쎄븐힐스 C.C - 핚국부산동래베네스트 C.C 핚국제주블랙스톤 C.C 핚국여주나인브릿지 C.C - 핚국 Longgang Golf Course - China Golf club Nan Yi Taiwan JD Page 36
AMERICA Golf club house in Mexico District - Mexico Castle Pines Golf Course in Castle Rock (Colorado) - USA Boone Valley Golf Club in Augusta (Missouri) - USA Pine Meadows Golf Club in Mundelein (Illinois) - USA PGA Championship - Bellerive C.C. in St Louis (Missouri) - USA The country club At Castle Pines in Castle Rock (Colorado) - USA PGA Championship - Inverness C.C. in Toledo (Ohio) - USA PGA Championship Southern Hills C.C. in Tulsa (Oklahoma) USA Tiffany Greens in Kansas City (Missouri) USA PGA in Palm Beach (Florida) USA Cog Hill Country Club in Lamont (Illinois) USA Ryder Cup in Kiawah Island (South Carolina) - USA AFRICA Parkview golf course in Johannesburg South Africa JD Page 37