노한구 nohan9@naver.com http://blog.naver.com/nohan9 011-287-6495, 02-2106-4446 동일건축현장관리부상무 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 1
건축전기설비 1. 총론 건축설비 2. 전력부하설비 조명설비 동력설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 2
3. 전원설비 수전설비 변전설비 예비전원설비, UPS, 전원품질 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 3
4. 공급설비 배전설비 배선설비 단락전류및단락용량 5. 감시설비 감시제어설비, 자동제어 중앙감시제어설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 4
6. 반송설비 엘리베이터, 동력덤웨이터, 에스컬레이터 7. 정보통신설비 HAS, BAS, IBS, FA, FMS 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 5
8. 방재설비 화재탐지설비방재센터피뢰침설비방범설비항공장애등설비접지설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 6
9. 에너지 SAVING 설비 신재생에너지 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 7
1. 전원설비 자가용전기설비 자가용전기설비의특징자가용전기설비구비조건자가용전기설비의분류변전기기의형식에의한분류제어방식에의한분류 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 8
수변전설비 수변전설비의개요수변전설비의계획및설계순서수변전설비의기본계획수변전설비용기기수전회로의보호변압기의보호배전계통의보호전력용콘덴서의보호전동기보호 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 9
예비전원설비 예비전원의개요자가용발전설비발전설비용량의결정축전지설비무정전전원설비신재생에너지설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 10
2. 배전및배선설비 배전방식 배전방식의종류 간선배선방식 간선의종류 간선도체 간선설계순서 간선계통을결정하는방법 간선의굵기산정 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 11
배선처리방법 전선의접속과단말처리 전선관의굵기산정 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 12
분기회로 분기회로부하의산정분기회로의종류분기회로의수분기회로의개폐기및과전류차단기의시설분기회로의전선굵기분기회로의수구수전선의병렬사용분전반크기의결정 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 13
보호용차단기 배선용차단기 : MCCB(Molded-Case Circuit Breaker) 분전반의차단기선정 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 14
3. 부하설비 조명설비 개론조명의용어와단위시각조명요소조명의밝기 광원 (Light Sources) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 15
조명기구 (Lighting Fixture) 조명설계 조명설계의실제 동력설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 16
전동기개요 전동기의종류 전동기의선정 전동기의절연종류와온도상승 전동기의정격및사용 전동기의진동과소음 보수와관리 전동기전압의종류 전동기의기동 전동기의제동법과역전법 전동기의속도제어방식 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 17
빙축열시스템 수축열과빙축열의축열능력의비교운전방법의비교시스템의구성기기시스템의분류설치대상및규모시스템의장점 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 18
4. 방재설비 피뢰침설비 피뢰설비의필요성피뢰설비방식피뢰침설비의설계접지 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 19
자동화재탐지설비 개요수신기감지기중계기발신기배선미화재보의원인과대책 자동화재속보설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 20
누전경보설비 피난유도설비 비상조명등 비상콘센트설비 무선통신보조설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 21
종합방재센터 방재배선 비상용엘리베이터 방범설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 22
항공장애등설비 방폭전기설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 23
5. 운반설비 엘리베이터설비 엘리베이터의개요엘리베이터의각부명칭엘리베이터의종류와분류엘리베이터의주요기기유압식엘리베이터 (Hydraulic Elevator) 엘리베이터의조작방식엘리베이터의속도제어방식엘리베이터의안전장치 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 24
엘리베이터의신호장치엘리베이터의설비계획엘리베이터의선택엘리베이터와건축물과의관계고속엘리베이터의방음대책엘리베이터의유지및관리고층빌딩용엘리베이터의계획엘리베이터설계및시공시검토하여야할사항최근의엘리베이터기술동향 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 25
에스컬레이터 에스컬레이터의개요에스컬레이터의종류에스컬레이터설비의구조에스컬레이터의주요기기에스컬레이터의안전장치에스컬레이터의설비계획 전동덤웨이터(Dumbwaiter) 설비 전동덤웨이터의분류와구조전동덤웨이터의일반적인장치 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 26
이동보행기(Moving Walk) 설비 이동보행기의구조 이동보행기의분류 이동보행기의안전장치 가속이동보행기(Accelerating Moving Walk) 설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 27
6. 정보통신설비 개요 가청장치설비 전화설비인터폰설비확성설비동시통역설비무선호출설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 28
시청장치설비 CATV 설비(Cable Antenna TV) CATV MATV 설계및시공 표시장치설비 주차관제설비 정보통신설비 LAN(Local Area Network : 근거리통신망) VAN(Value Added Network : 부가가치통신망) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 29
ISDN(Integrated Service Digital Network : 종합정보통신망) BISDN(Broadband ISDN : 광대역종합정보통신망) 위성통신 전송선로 7. 접지설비 접지의목적과분류 접지의목적 접지목적에따른분류 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 30
접지공사의종류와시설기준 접지공사의종류와접지저항값접지전선의굵기선정접지공사의시설기준접지공사의필요개소 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 31
감전보호 인체저항값 접촉전압과보폭전압 매크로쇼크(Macro Shock) 와마이크로쇼크(Micro Shock) 감전방지대책 접지저항의측정 전위강하법 전위분포곡선 저항구역 전위분포와저항구역의관계 전위간하법의이론 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 32
측정회로 접지설계 접지설계의기본순서대지저항률대지저항률의측정접지공법접지저항의계산식 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 33
독립접지와공용접지 접지의현상접지방식의형태독립접지공용접지 접지저항저감법 접지저감제의구비조건 접지저감제의시공방법 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 34
2008 전력기술컨퍼런스 마찰없는회전체의운동에너지로변환해저장하는초전도 플라이휠에너지저장기술 수소 ( ) 와산소( ) 의화학반응을이용해전기를생산하는 연료전지발전기술 석탄을천연가스로전환해발전연료로사용하는 석탄가스화기술 바람의힘을이용해전력을생산하는 신재생에너지기술 풍력발전기술등 낙뢰( 落雷 ) 로인한정전을사전에예측 예방하는낙뢰감시 프로그램 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 35
설비고장시전기분배를자동으로조정해복구작업에필요한정전시간을획기적으로단축하는배전자동화기술여름철건물냉방용전력수요를중앙에서조절하는자동제어시스템등전력계통자동화기술이선보였다. 지구온난화를야기하는분리 저장하는기술 이산화탄소기체를대기로부터 변압기절연유중에일부함유된 분석하는기술 유해물질 (PCBs) 의함량을 발전소배기가스중의대기환경오염물질(SO2, NOx) 을 제거하는기술 원자력발전소에서배출되는방사성폐기물을유리(glass) 화해 처리하는기술등발전설비청정화기술도눈길을끌었다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 36
에너지매니지먼트`란무엇인가 21 세기에들어서전세계의사람들이가장간절히바라는 것이행복한생활을영위하는것이다. 이를위한기본이식량확보, 확보가필수. 물확보등과함께안정된에너지 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 37
1. 에너지매니지먼트`란무엇인가 21 세기사회의에너지의형태, 검토하던중제기된것이최초 전기공학이수행해야할방향을 1 분산형전원의기술진보 2 정보기술 IT의진보 3 규제완화에의한에너지간경쟁 4 지구환경, 특히지구온난화대책 5 6 7 국내외의원자력상황 아시아를중심으로한도상국의에너지수요의격증 에너지절약자원절약순환형사회구축의필요성 8 대규모전원과분산전원의공존 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 38
2. 21 세기의에너지를둘러싼과제 분산형전원 마이크로가스터빈이나고체고분자형등소형연료전지또는 태양광발전이나풍력발전등의자연에너지발전, 그리고 전지전력저장시스템등의분산형전원에너지시스템개발이 진보되어전기사업의자유화, 전기-가스사업의에너지간 경쟁과함께널리사회의관심을모으고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 39
IT( 정보기술: Information Technology) 의진보 차세대의에너지매니지먼트를지지하는열쇠이다. IT 화는전기에너지의수요를급증 데이터센터의에너지수요는인텔리전트빌딩이라고불리는 빌딩의 10배인 1kW/ m2나된다고한다. 예를들어 6,000m2정도의데이터센터가 100개소구축되면그 전력수요는원자력발전소반기분이되는것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 40
지구환경문제 화석연료자원의고갈이금세기의현실문제가되고있다. 원자력발전에대한사회의비판이거세지고있으며대규모 전원의장래가불투명해지고있다. 독일에서볼수있듯이국제적, 감소시켜나갈동향이다. 장기적으로는원자력발전을 화석연료는가능한자손에게물려줄노력을하여야한다. 금세기의화석연료자원소비는큰문제이다. 이용은재검토가필요 즉화석연료의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 41
에너지를둘러싸고있는상황은격변하고있지만문제는개별적으로해결되는것이아니고상호밀접하게연관되는대단히해결이어려운문제다. 21세기에전세계인이행복한생활을영위하기위해서는필수불가결한전기에너지를중심으로한에너지를만들것이요구되고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 42
3. 에너지매니지먼트의개념 21세기의에너지와환경에관한과제에대해서글로벌솔루션을구축하는것이에너지매니지먼트의과제이다. 전력에너지시스템과정보통신시스템은사회를지지하는두개의큰기반이다. 전력에너지시스템은지구환경에과대한부하와영향을주지않고한정된에너지자원을이용하는어려운경계조건속에서운용 고품질저가격의전력공급이요구고품질의대규모집중전력계통과분산형전원의상호보완을만족시키는새로운개념을구축하는것이중요한과제 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 43
IT 활용이나자율분산시스템제어의적용, 전기와열의최적화를도모할수있는수급인터페이스 `기술을 개발하고복합된계통의적합한운용에의해사회전체로서의 종합적인베스트시스템구성을생각하는것이중요과제이다. 전력시스템을에너지시스템으로서취급하려는개념 대규모집중시스템에연결되는유저를자율형의소규모분산 시스템으로한다. 다양한에너지를전력으로변환하는개별적인분산형전원을 가지고있고또전력저장장치, 전력제어장치, 정보제어전송 시스템을가지고있다. 또, 전력만이아니고가스등다양한 에너지도포함된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 44
유닛시스템에있어서고효율의전력이용을실현소규모분산시스템을기본으로대규모집중시스템이네트워크를구성함으로써전체적으로의에너지이용효율의획기적인향상을도모하는것을지향 에너지또는발전에있어서의베스트믹스방식이도입되고 있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 45
4. 에너지매니지먼트의과제 (1) 분산시스템과집중시스템의상호보완 대규모집중시스템 전력공급의기간시스템으로서장래에도중요 분산형시스템의공존을전제로해서양자의특징을살리는 유기적인운용을하여종합적으로고효율의전력이용을실현 분산형시스템이도입되는시스템 현재의배전계통과같이 1방향의전력흐름만이아닌 계통으로서종래와다른기능의계통이될것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 46
수요지계통. 소규모시스템이수용가측에서자율가능한시스템이되면 기간계통으로된대규모시스템측에요구되는신뢰도를낮게 하여도수용가의전력이용신뢰성은유지 자율분산형전력공급시스템. 2). 스케일메리트의최적화 열교환기또는발전기, 회전기등전자력을사용하는기기는용적이클수록효율이높아진다. 화학반응은계면의면적에크게의존 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 47
인버터는소형이라도고효율로동작가능하므로대형으로할필요가없고대수를많게하는편이시스템으로서대용량화가실현가능하다. 시스템의기본유닛은스케일메리트가아니고반드시대형장치일필요가없는요소로구성된다. 연료전지나전지전력저장시스템은이와같은기기이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 48
(3) 낮은비용의실현 신뢰도의완화와부하평준화의실현에의해기간계통의설비형성, 운용에있어서비용저감을크게달성할수있게된다. 인텔리전트등자율분산형계통으로서구축, 코스트(LCC) 로서의저비용을도모한다. 라이프사이클 분산시스템측은소용량기기가대량으로도입되기때문에대량생산에의해기기의가격이낮아진다. 저비용화의실현과동시에리스크매니지먼트의달성도가능해진다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 49
(4) 해외로의공헌 자율분산소규모시스템 단독으로도시스템으로서구축이가능하므로전력의혜택을 받지못하고있는 20여억명의여러국가사람들에게우리 기술에의해전력이용을실현할수있으면세계적으로높은 평가를얻는데공헌 기술개발에의해앞으로에너지수요증가가예상되는아시아 제국을중심으로한도상국의최적에너지매니지먼트를 달성할수있게되고자원절감화, 지구환경보전에도유용하다. 신규산업창출이나고용촉진과같은것에대한공헌이기대 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 50
에너지에대한과제로 자원의문제, 지구환경의문제, 경제의시점, 국제적인시점( 특히아시아), 이것을극복하는기술개발동향등을상당히광범위하게 생각해야할시점이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 51
전력산업의미래기술개발에달렸다스마트배전시스템 환경규제 고품질전력공급요구충족 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 52
미래의배전계통운영도. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 53
미래의배전계통은 기존전력계통과태양광, 풍력발전등분산전원의연계가급증디지털부하가확대되면서높은신뢰도와고품질의전력공급을원하는수용가들의요구가늘어날것 전세계적으로분산전원을통합하고, 정보통신기술을응용해 지능형배전망을구현하는 인텔리그리드(IntelliGrid) 스마트그리드(SmartGrids) 등의연구개발프로젝트가다양하고진행 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 54
스마트배전시스템은 정보통신기술, 지능형배전기기가융합된배전계통을 구성하고, 마이크로그리드(Micro Grid) 통합운영, 고장예지, 계통운영최적화, 첨단배전운영체계다. 자동복구등의기능을가진 수용가의전력관리포털시스템을이용해전력회사와고객의양방향통신으로미래에새로운부가서비스사업도창출할수있다는점에서업계의큰관심을끌고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 55
스마트배전시스템은배전계통정전시간을획기적으로단축시키고, 향상시킬수있다 설비이용률을 이산화탄소배출억제를통한환경규제에유연하게대응 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 56
세계적으로미국 EU 주도 미국 EPRI 를중심으로한 인텔리그리드(IntelliGrid), 미국 에너지성(DOE) 의 그리드와이즈(GRIDWise), 유럽연합의 스마트그리드(Smart Grids) 등 IT 기술과전력기술을접목, 현재의전력계통을미래의지능화된전력계통 (Smart Grid) 으로발전시키기위한약 10여개의 R&D 프로젝트를 진행중이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 57
프로젝트들은개별적으로조금씩차이가있지만급격하게 발전하고있는 IT기술과전력전자기술을전력시스템에융합해 분산전원의확대로현재의전력계통을 고품질(Quality), 고신뢰도(Reliability), 안정성(Security), 가용성(Availability) 을가진자기복구형(Self-healing) 계통으로진화시키는공통적인비전을갖고있다 호당정전시간이현재연간 18분대에서 10분이내로 획기적으로줄어들고, 연간 2500억원이상의생산성향상 효과가기대 시스템개발완료시한전의신성장동력으로서의역할 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 58
배전계통기술의주변동향 파워일렉트로닉스기술 파워일렉트로닉스( 전력전자) 소자의용량과내압의양면에서문제점이해결되어, 전력계통의많은분야에적용 전력계통에서는 직류송전등에전력전자기기가도입 운용되고있으며, 전력조류의엄밀한관리, 요청, 전력품질유지에대한사회적인 전력전자기기가배전계통과수용가에더욱더활발하게 도입될것으로전망 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 59
전력전자기기의배전계통에의이용형태 인버터로서의활용과각종개폐기( 차단기포함) 의정지형화 예를들어, 배전계통에이용가능한사이리스터한류기의개발이보고되고있으나, 직렬사용시의전압강하및상시의손실면에서여러문제점이있어, 아직보급되지않고있는실정이다. 배전계통에있어서 수용가옥내의직류배전, 분산형전력저장에의한부하평준화, 사고시의비상용전원 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 60
전력전자기술의배전계통응용도 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 61
옥내직류배전( 태양전지판이설치, 전지전력저장시스템의 기능이부가된전력변환장치에에어컨, 조리기, 냉장고, 세탁기등의직류가전기기부하가연결) 방식은분산형전원의 연계와전기자동차용의충전용으로서적당하며, 필요장소에서원하는주파수를인버터로만들어서이용할수 있는것도특징으로들수있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 62
정보통신기술 소형화 저가격화, 광정보통신으로대표분산배치된계산기간의대량의정보통신을고신뢰도, 가능 고속으로 전력계통에있어서정보처리의개념도바뀌어가고있다. 예를들어, 정보통신장치를개입하여서로교환하고, 이들정보로부터 자율적인판단에의한보호 제어 조작을행하는자율분산제어가 이루어질것으로기대되며정보통신망을이용한자동검침과 수용가측제어 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 63
정보처리기술은, 배전계통의이미지를근본적으로바꿀수있는하나의요인 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 64
전자계산기의소형화, 저가격화 정보통신기술의진보 분산배치된계산기간의대량정보통신가능 자율분산제어의달성전망 자동검침및수용가측제어가능 고객에게각종서어비스제공가능 정보통신기술의배전계통응용개념도 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 65
신에너지전원( 분산형전원 전력저장장치) 기술 소규모분산형전원이수용가측에설치되고있고, 연료전지등의스케일메리트가작은신에너지전원의개발이환경문제등에의해, 국가적인차원에서활발하게추진되고있다. 2 차전지를이용한전력저장장치가실용화에가까워지고있고, 소규모초전도코일(SMES) 도개발되고있는등, 무정전전력공급과국소적부하평준화등의목적으로, 분산형전원 전력저장장치가배전용변전소나수용가에 분산배치되는것이검토되고있다. 이들 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 66
대규모전원과의협조적인운용에의해, 전력의고효율사용, 부하평준화, 무정전전원공급등의여러 메리트가기대되며, 운용방식에대해서도검토되고있다 효과적으로운용하기위한계통구성과 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 67
대체에너지( 신에너지전원) 필요성 : 신뢰성, 경제성, 연계계통의전력품질저하및사고파급 산업화대책 인증시험 보급지원 연계운전형식에너지전원의표준화 계통연계기술개발및확립 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 68
기술개발효과 무공해신에너지전원의효율적활용한전계통운용상의경비절감고품질고신뢰의전력공급기반기술확립국내관련개발업체의신에너지에대한해외시장경쟁력확보 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 69
전력품질기술 기존의전력품질은전기사업법에근거하여, 정전시간( 정전횟수포함), 전압적정률(30 분평균전압), 주파수유지율 정밀제어기기나정보통신기기에민감한영향을끼치는 순간전압변동, 고조파, 전압불평형, 순간정전, 서지, 플리커 등과같은새로운개념의전력품질저하로인해많은 수용가가큰피해를입고있는상황이다. 외란이작고국지적인현상이많아, 평가 분석이어려워, 파악하기가어려울뿐만아니라, 정확한측정및 각수용가의정확한피해내역을 이에대한개선대책을세울수도없는상황이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 70
종류및파형기본특성발생원인순시전압저하지속시간 0.5~30 사이클(1 분) 낙뢰 순시전압상승 전압크기 0.1~0.9PU 주파수 지속시간 0.5~30 사이클(1 분) 전압크기 1.1~1.4PU 주파수 대형부하의기동 Brownout 갑작스런부하차단 다른상의사고 부정확한변압기세팅 순시정전 지속시간 0.5~30 사이클(1 분) 퓨즈절단 전압크기 0.1PU 이하 차단기동작 전력선사고 주파수 변압기, 발전기사고 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 71
종류및파형기본특성발생원인 고조파 지속시간 Steady State 비선형부하 전압크기 0~20% 주파수 0~6kHz 컨버터/ 인버터 철공진 전압변동( 플리커) 지속시간 간헐적 부하급변 전압크기 0.1~7% Arc爐 주파수 25Hz 이하 무효전력변동 전압불평형 지속시간 Steady State 전압크기 0.5~2% 주파수 단상기기의전력량불평형 역률불평형 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 72
사회 경제적인피해비용을설문자료등에의하면 우리나라전체의피해액은 있다. 2,700~6,500억원정도로추정되고 미국의보고서(EPRI, 1993 년) 에의하면 전력품질저하에의해, 많은수용가에서피해를입는것으로 보고되고있는데, 미국에서도연간 260 억불( 약 31조 2 천억원) 정도의피해가추정 정보통신산업의발전및사회의고도화로인해, 피해비용은앞으로더욱증가할것이다. 이들 고도정보화사회에필수적요소인전력에너지원의품질진단에 대한노력이사회 경제 기술적인측면에서중요하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 73
선진외국에서도앞을다투어, 연구 개발에힘을쏟고있으며, 상황이다 전력품질사업에대한 국내 외시장을노리고있는 우리나라도선진국기술과비교적격차가좁은전력품질사업에대한연구를활성화하고, 이의기반기술이되는전력품질진단기술을개발할필요가있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 74
장래의전력공급 기존의전력네트워크를기반으로분산형전원등으로구성되는지역전력공급네트워크가연결되어운용되는형태로발전될것으로예상 에너지자원의효율적이용이가능하게되며대도시등의 전력수급난을어느정도해결할수있게되어, 21세기의 정보화사회의기능구현에요구되는고신뢰 고품질의 전력서비스의실현을기대할수있을것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 75
지역전력공급네트워크의특징 부하와전원이혼재된다수의배전선으로루프운전체계 전력자유시장체제의개방네트워크 패키지형태의전력전송가능 상위계통의대규모전원과지역내의분산형전원이서로협조 운전하는자율분산운용체제 다양한수요관리전략의적용가능 통합적전력품질관리가능 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 76
장래의전기에너지유통시스템 배전계통에도입이예상되는여러장치를이용하여 계통구성을유연하게바꾸거나, 높은신뢰성의전력( 다품질전력) 과에너지절약을고려하거나 또는고도정보화에의한부가가치를높이는등, 새로운형태의전기에너지유통시스템이제안되고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 77
장래의전기에너지유통시스템에서는, 1 2 3 4 유연성 정지형개폐기및분산정보처리에의하여, 평상시, 사고시, 작업정전시등필요에따라계통구성을자유롭게변환 고신뢰도 다수의변전소로부터의수전, 분산전원 분산전력저장시스템을 이용한무정전전력공급 멀티메뉴서비스또는다품질전력공급 전력의질과종류, 부하의평준화및에너지절약 구입처를수용가가자유롭게선택 분산형전원 전력저장장치 수용가측제어 5 정보서비스등수용가서비스의향상 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 78
6 고도의수용가측제어 실현방안 분산형전원 전력저장장치, 수용가측제어기술, 파워일렉트로닉스기술, 정보처리기술 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 79
구체적인실현형태 FRIENDS (Flexible, Reliable and Intelligent Electrical Energy Delivery System) 고유연 고신뢰 고효율전기에너지유통시스템 Custom Power 다품질전력공급만을실현시키고자하는, 수용가쌍방향정보통신네트워크서비스. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 80
Custom Power 의실현형태 자동화제어기기및정보통신기기등의보급으로전력계통의 전력품질은악화되는상황에있으므로, 모든수용가가 요구하는양질의전력을공급하는데는한계가있다. 수용가의전력품질개선은전력회사만의몫이아니라, 수용가도원하는전력품질을확보하기위하여어느정도 투자해야할상황 전력회사가공급하는일정규정을만족하는전기가 표준품 이라고하면, 수용가는그이상의품질을갖는 주문품 을요구하는상황이어서, 이러한다양한수용가의 요구를만족시킬기술개발이필요 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 81
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Custom Power 기기 전력전자, 정보통신, 제어기술, 전력기술등이복합된 통합기술로수용가에게고신뢰 고품질의전력을공급, 제어해줄수있는새로운기기 관리및 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 83
Custom Power 기기의대표적인예로서, 고조파전류보상장치인능동필터(Active Filter), 정지형동적전압컨트롤러(Dynamic Voltage Restorer), 무효전력조정장치(SVC와 STATCON), 정지형고속전환스위치(Sub- cycle Switch), 무효전력보상장치(Soft Switch Capacitor), 다기능전원공급장치 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 84
1. 능동필터(Active Filter) INV (IGBT Type) ACB FL Cap. TR 22,900V/380V, 3 Controller 수용가내에발생된고조파전류를흡수 억제하여고품질의전력을공급 고조파발생원 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 85
2. 무효전력조정장치(Static Var Compensator) ACB TR 22,900V/380V, 3 Controller 저역률수용가의무효전력을자유로이조정및관리하여줌으로써고품질의전압및고역률유지가가능하도록한다. 2회선수전또는비상용전원 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 86
3. 무효전력보상장치 (Soft Switching Capacitor) TR 22,900V/380V, 3 ACB FC TCR TSC TSC 무효전력을조정할수있는기능은없다. 장치의저가격화및장수명화를꾀할수있다. 저역률/ 플리커/ 저전압발생 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 87
4. 정지형고속전환스위치(Sub-cycle Switch) 380 V, 3 SOURCE1 SW1 CUSTOM SW2 380 V, 3 SOURCE2 계통사고및정전시에도고속으로전원절체 무정전공급을행한다. 저역률/ 플리커/ 저전압발생 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 88
5. 정지형동적전압컨트롤러 (Dynamic Voltage Restorer) VCB 0.2 Pu TR 22,900V/380V, 3 Rectifier Inverter Control 계통으로부터의저품질전력( 고조파, 불량전압) 을보상 고품질의전력을공급받도록한다. 고조파 / 플리커 / 저전압발생 순시정전방지요구 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 89
6. 다기능전원공급관리장치 (Multi-Function Power Conditioner) 22,900V/380V, 3 ACB + - Control 상기의 1항목에서 5항목의모든기능을통합한장치로서 고품질, 장시간무정전공급및전력감시관리가가능 고조파/ 플리커/ 저전압발생 장시간무정전요구 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 90
결론 전력공급형태를크게변화시키고있는 세계적인규제완화의움직임은당분간현재의흐름이 지속되리라고생각되며, 배전계통의고도정보화, 파워 일렉트로닉스화의동향도세계적인흐름으로예상된다. 차세대배전계통기술인 FRIENDS, Custom Power 개념은하나의구체적인예로말할수있다. 등의 이들최신기술과 규제완화는상호보완적으로전력공급형태의변화에크게 영향을주고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 91
예를들어, 파워일렉트로닉스기술은송전계통의투자억제에의해일어날수있는전력품질의저하를배전계통또는수용가측에서방지하기위한기술적인배경을제시 정보통신네트워크기술은규제완화에의한다품질전력공급과온라인요금제, 수용가정보서비스등의실현을가능하게하고있으며, 소형 고성능 컴퓨터에의한제어는이들의실현을더욱더손쉽게하고있다. 장래의전력공급형태는파워일렉트로닉스기술과정보통신기술에뒷받침되어, 수용가에밀착된배전계통을축으로한수용가중심의공급형태로변모되어가리라생각된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 92
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서버의 CPU( 중앙연산처리장치) 는직류전원으로가동 교류의상용전원으로부터직류로전환할필요 정전시의급전을위해배터리를구비 상용전원으로부터직류로변환한후에배터리를경유해 교류로다시직류로변환해 CPU에전원을공급하는방식 현행에서는 3 회에걸쳐직류와교류가변환하는데, 그때마다 발열을수반해전력소모가발생하고있다. 1 회로줄이면발열등의전력손실이줄고, 전환장치도 줄어들기때문에고장도줄수있을뿐만아니라발열에의한 냉각장치등에의한전력소비도줄어든다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 94
그린인프라 = 직류서버시스템 직류서버시스템은 교류( 외부) 직류(IDC 무정전전원장치) 교류(IDC 내부) 직류( 서버본체) 등세차례전환과정을거치며많은 전력손실이발생하는기존환경과달리 교류( 외부) 직류(IDC 및서버) 등단한번의전환으로 전력효율성을높인시스템이다. IDC 에소요되는전력은 서버용 35%, 냉방용 32% 가사용된다. 나머지 33% 는 전력변환및전달과정에서손실된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 95
남수원IDC 는직류서버시스템을도입, 전력변환을 3회에서 1회로줄이면서약 20% 의전력소비를줄일수있었다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 96
삼성건설, 전력량 30% 절감시스템개발 교류배전방식직류로대체오피스텔 아파트등에적용 삼성물산건설부문은건설업계처음으로건축물에서 DC( 직류) 를디지털전기제품에직접공급하는배전기술을 개발, 예정 향후오피스빌딩과아파트등주요건축물에적용할 삼성건설이경원대가천에너지연구원및건국대와공동으로 개발한이번기술은건축물에고효율정류기를설치해 디지털전자제품에직접공급하는방식이다. 기존 AC( 교류) 배전방식에서문제점으로지적된개별 DC를 전자제품의정류과정을없애열손실과변환손실을줄여최대 30% 이상의전기에너지를절감할수있는시스템이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 97
태양광발전시스템이나연료전지등직류전원에기반을둔 신재생에너지시스템을컨버터나인버터등별도의 직류전환장치없이손쉽게사용할수있게해미래형친환경 건축물을가능케한다 열이발생하지않는 LED조명장치와뜨거운열을내는 어댑터( 직류전원장치) 가필요없는노트북컴퓨터가 가능해진다. 자체열과전자파가거의없는 TV, DVD 플레이어, 컴퓨터등 디지털가정용기기를사용할수있게된다. 태양광시스템에서모아진전력을별도의인버터없이손쉽게 사용할수있고미래형전기자동차에플러그만꽂으면충전할 수있는아파트가실현된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 98
DC배전방식의장점에도지금까지는관련기술의부족과표준화된규정미비, 추가적인비용부담등의문제로건축물에 AC전원공급방식을그대로사용해왔다 최근들어친환경그린에너지에대한관심이커지면서 DC배전기술에적극적인연구가이뤄지고있어향후직류배전확산기반을마련해나갈계획 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 99
<AC와 DC 의비교> AC( 교류) 1. 2. 3. 4. 디지털화에따른고비용저효율심화 AC를 DC로 전환하면서에너지손실 증가, 대기전력소모 증가 소음및전자파피해 기기설계및유지관리복잡 장점 기존에구축된인프라를건축물에그대로사용해비용부담이 적음 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 100
DC( 직류) 1. 2. 3. 직류전환과정없어에너지손실절감 AC대비최대 30% 가까이가능 이산화탄소배출저감직류기반디지털기기의자유자재이용전기고품질에전력시스템안전성향상 4. 단점 건축물에새로운 인프라구축하는데따른비용부담 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 101
고전압직류(HVDC) 송전기술 머리말 국가간에전력계통망을연결하여전력의시차, 원거리전력 공급, 전력수수의원활화및공급의안정화를기하고있다. 전력계통의연계는 기존의 AC계통을그대로연계하여사용하는방법과 AC/DC( 교류/ 직류) 변환하여공급하는방법이있다. AC 변환장치를이용하여전력을직류로 계통을그대로연계하는방법은이미오랫동안 연구되어온방법이며앞으로도전력공급의핵심적인역할을 담당할것으로생각된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 102
직류전송은 20~30년전부터상용화되기시작하여설비량이계속적으로늘어나는방식으로서 AC 전송방식이가질수없는여러가지장점때문에최근많은주목을받고있으며우리나라에서도제주-해남사이에연계되어높은경제성을보이고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 103
일반적인 HVDC(High Voltage Direct Current) 기술 AC 송전은 발전기내부의리액턴스와변압기, 리액턴스( 송전선로의길이) 에제한을받으며 그리고송전선로의 경부하시에충전전류를전송할수있도록설계되어야하기 때문에과전압을유발하거나리액턴스보상기를필요로한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 104
직류송전은 AC 전력을 DC 전력으로변환한후에 DC 전력을전송하는 방식이므로정상상태에서인덕턴스나콘덴서의영향을받지 않아교류송전에서필요로하는여러가지설비가불필요하다. AC 계통과분리되어있고전력을자유롭게조정할수있기 때문에안정도에는문제가없다. 컨버터나인버터가동작할때무효전력이발생되며반도체 소자를이용하기때문에시스템이열에약하고또일시적인 과전류에견디도록설계되었기때문에과부하상태에대해서는 제한조건이엄격해진다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 105
1 전송능력비교 직류송전은일정한 DC값을가지고있는반면에 AC송전은 정현파전압을가지므로절연레벨이나가격을고려할때 직류송전이유리하다 ㆍ 직류송전의절연비율 = 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 106
2 대지궤환능력 직류송전은대지(Earth) 를하나의도체로이용할수 있으므로 AC 전송에비하여경제적이다. 3 확장시스템개발 직류송전은 AC송전과다르게부하용량에따라 1 차변압기, 2 차변압기, 3차변압기를고려할필요가없이임의의계통에 연계할수있어대도시나섬지역에설치하면유리하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 107
4 환경영향 청각잡음 : AC 계통에서는소음장애가문제가되나직류송전에서는큰 문제를유발하지않는다. 정전계이온발생은습한날씨와 건조한날씨에발생하는표면의불연속성을줄이기때문이다. 라디오와텔레비전장애 : 직류계통에서는정상상태에서교류전력을사용하지않기 때문에영향이없다. 이온발생 : 직류송전에서는이온이발생하기때문에이것에대해충분히 고려해야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 108
1) DVDC 시스템의장점 1 장거리전력전송에있어서는 AC 전송에비하여가격이 저렴하다, 2 3 4 5 AC 가능하다. 계통에영향을주지않으며대용량의전력전송이 주파수가다른계통과도연계가가능하다. 개별적인시스템의일/ 월/ 년부하사이클이다르기때문에 상호연계시스템망의최대부하값이줄어든다. 상호연계는전력의예비율을낮출수있기때문에기존에 설치된발전용량을줄인다. 6 DC 계통은주고싶은전력의양과받고싶은전력의양을 조절할수있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 109
HVDC시스템을 경우의장점. AC계통의보조제어기형태로사용할 1 2 3 4 5 교류계통의저주파진동의억제과도안정도의개선계통외란의분리고립된소규모계통의주파수제어무효전력조정및 Dynamic Voltage Support 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 110
HVDC 시스템의설치가능지역 가) 남한-북한계통연계 BTB(Back to Back) HVDC 북한의부족하고낙후된전력사정을감안하여남한의전력을 북한에공급하고자함. 고려사항 : 남 북한사이의주파수변동의차와위상차를고려 AC 연계보다유리 남 북한계통연계 BTB의고장시남 북한계통에미치는 영향을최소화할수있는용량설정 최소용량의 BTB 기본으로고장을고려한 Redundancy Multi-BTB 설계 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 111
나) 대구 - 옥천계통연계 BTB HVDC 우리나라의대규모계통에존재하는저차고조파의영향을 줄이고전력계통의고장전류를줄이기위함. 고려사항 국부적으로발전기에 설치하거나 PSS(Power System Stabilizer) 를 FACTS(Flexible AC Transmission System) 를 설치하여얻는효과를경제성과연계하여검토하여야함. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 112
다) 본토 - 제주계통연계 PTP(Point to Point) HVDC 제주지역의부하증대에따른추가적인전력량의필요성을 절감 현지에발전기를설치한경우에운영 유지비가육지에비해 너무고가이므로누적되는적자를해소 고장이나용량을고려하여최적의 HVDC 수전단위치선정 전압형 HVDC형과사이리스터 HVDC형사이의타당성검토 HVDC 시스템의운전방식과기존의 HVDC 사이의연계검토 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 113
라) 한국-일본계통연계 PTP 한국과일본사이의 Peak 계통의첨두부하송 수전 전력사용이시간에따라다르므로 발전소인근에 HVDC Site를건설할경우에발전기터빈의 피로현상고려 마) 시베리아-한국-일본계통연계 PTP 시베리아의싼가격의전력을중국과북한을거쳐남한에 전력공급 정치및주변환경고려 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 114
다.HVDC 시스템의구성요소 1) 컨버터 교류/ 직류와직류/ 교류변환을수행하는역할을하며밸브 브리지와탭전환기가있는변압기로구성되어있다. 브리지는 6 펄스혹은 12 펄스의배열로전압의밸브와 연결되어있다. 밸브 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 115
AC BUS CB Converter DC Smoothing Reactor DC Filter Converter AC BUS Transformer Bridge Transformer Transformer DC Filter Transformer DC Line Reactive Power Source AC Filter AC Filter Reactive Power Source < 그림 2> 양극 HVDC 시스템의주요구성요소의구성도 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 116
2) 평활리액터 직류선로의전압과전류의고조파를줄인다. 인버터의정류( 整流, Commutation) 고장(Failure) 을막는다. 경부하시정류의비연속성을막는다. 직류송전의단락회로동안정류기의전류파고치를제한 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 117
3) 고조파필터 컨버터는직류측과교류측양쪽의전압과전류의고조파를발생 고조파들은캐패시터와가까운발전기를이상과열시키고통신시스템의혼신을일으킨다. 필터는직류측과교류측양쪽에사용된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 118
4) 무효전력공급원 DC 컨버터들이본질적으로무효전력을흡수한다. 정상상태운전조건하에서, 실제송전전력의약 50% 가무효 전력으로소비된다. 소비가더높을수가있다. 과도상태운전조건하에서는무효전력의 5) 교류차단기 명백한변압기고장이거나 차단기는교류차단기가사용된다. HVDC 시스템이고장일경우, 왜냐하면직류차단기는 전류용량이큰데비하여교류차단기는전류의영점에서 차단하기때문이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 119
맺음말 HVDC 시스템은많은지역에서전력계통연계에중요한 역할을하기때문에 HVDC 시스템의안정도는매우중요하다. HVDC 시스템의신뢰도와 HVDC 시스템은진보된기술과경험으로전력계통에서 차지하는비율이높아질것이다. HVDC 시스템은 AC계통으로해결하기곤란하거나가격적인 면에서우위를가지고있기때문에앞으로 HVDC DC개념의 전력전송이나운영개념이우리나라계통에많이도입될 것으로여겨진다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 120
연료전지( 분산전원) 계통연계규정 1. 분산전원의종류 1). 형태별분류 회전기형: 유도기, 동기기 정지기형: 단상/ 삼상인버터, 컨버터, 쵸퍼 복합형: 동기기-컨버터- 인버터, 셀비우스제어, 2). 전압별분류 2 차저항제어등 자여자형: 유도기, 동기기, ( 인버터) 타여자형: 유도기, 동기기 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 121
2. 분산전원허용용량 1). 2). 조건 저압배전선로 최대 20kW 전용선로경우: 최대100kW 특고압배전선로 최대 3MW 전용선로경우: 최대10MW : 각각의경우공통사항과저압및특고압배전선로연계 기술조건을만족해야함 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 122
3. 계통연계고려사항 1). 안전성 인축에안전 설비보호( 계통설비, 분산설비, 타접속기기) 보호협조( 계통보호협조, 단락전류, 접지보호등) 2). 신뢰성 전압변동 EMI / EMC 낙뢰 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 123
3). 전력품질 플리커 고조파 역률 4. 1). 계통연계기준 전기방식 계통과동일한전기방식적용 : 전압, 주파수, 상수등 2). 공급전압안정성 분산전원으로계통의전압이규정치를벗어나면안된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 124
3). 계통접지 분산전원설비가계통에접속된타설비의접지과전압을 일으켜서는안된다. 접지고장보호협조를방해해서는안된다 4). 동기화 병렬연계시계통전압이 ±4% 이내에유지되어야한다. 전력계통과분산전원의제한변수가다음표이하의값을가져야한다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 125
5. 동기화 계통이가압된상태에서분산설비를계통에연계하여야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 126
6. 측정및감시 발전설비용량이 250kVA이상일경우 감시장치로는연계연결상태, 유무효전력, 전압(* 주파수에 대한감시도필요사항 ) 7. 분리장치 분산설비와계통연계지점(PCC) 사이에는분리장치설치 접근의용이성/ 잠금장치/ 육안식별가능 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 127
8. 1). 건전성확보 전자장애대책 계통연계시스템은 EMI/EMC 대책을가져야한다. 2). 서지보호대책 계통에서나타나는서지환경을견뎌야한다. 3). 내전압대책 계통정격전압의 220% 내전압을견뎌야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 128
9. 1). 계통이상시분리에대한규정 역충전방지 계통고장또는작업시분산설비는계통에서분리 2). 재폐로협조 분산설비는계통의재폐로과정에영향을주어서는안된다 3). 비정상계통전압시대책 계통의비정상전압시주어진시간내에분리되어야한다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 129
4). 비정상계통주파수시대책 계통의비정상주파수시다음시간내에분리되어야한다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 130
5). 재복귀협조 계통이정상으로복귀된다음최소 5분이경과된후계통연결가능 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 131
10. 전력품질 1). 직류전류주입 : PCC에서정격최대전류의 0.5% 를넘는직류전류가 주입되어서는안된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 132
2). 역률 : 분산발전설비의역률은 PCC에서 90% 이상을유지 3). 플리커 : 빈번한출력변동과병렬분리로인한플리커제한 : 단시간(10 분) Epsti 0.35 : 장시간(2 시간) Eplti 0.25 4). 고조파전류 : 10분평균한 40 차까지의종합평균왜형율(TDD: Total Demand Distortion) 이 5% 를초과하지않도록차수별제어 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 133
짝수고조파는각구간고조파허용치의 25% 이하로제한되어야한다. 11. 단독운전방지 분산전원설비가단독운전(Islanding) 상태시최대 0.5초 이내에계통으로부터설비를분리 0.5 초이내에도계통의정상운용, 설비운전, 안전등에영향을 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 134
주어서는안된다. 12. 보호협조 1) 분산설비의고장또는계통사고시보호협조 조속분리 분산설비의이상및고장이계통에영향을주지않도록 조속히분리 2) 도면협조 분산설비의보호및제어도면으로한국전력공사와협의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 135
4. 계통연계기준: 저압배전선로연계 1. 변압기 계통으로의직류전류유입을차단하기위한설비 1). 직류회로조건 직류회로가비접지이거나고주파수변압기사용시 2). 계전기구비조건 교류회로에직류검출기가구비되어보호동작을하는경우 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 136
2. 전압변동 아래표에의한조건을만족해야함 벗어날경우별도의대책강구: 한류리액터, 배전선로증강, 전용선로채택, 상위전압에연결 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 137
3. 단락용량 분산전원설치로인해단락용량이바뀌게되면설치자가 단락전류를제한하는대책준비 ( 한류리액터등) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 138
계통연계기준: 특고압배전선로연계 1. 1). 보호설비 분산설비고장시보호설비 과전압계전기 저전압계전기 2). 계통의단락사고시보호설비 과전류계전기( 단락방향계전기, 단락방향거리계전기) 저전압계전기 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 139
3). 계통의지락사고시보호설비 지락과전류계전기( 방향지락과전류계전기, 전류차동계전기) 4). 역조류있는경우보호설비 과전압계전기, 저전압계전기, 과주파수계전기, 저주파수계전기(1 초내분리) 5). 역조류가없는경우보호설비 과주파수계전기, 저주파수계전기또는역전력계전기 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 140
2. 계전기설치장소 수전점또는고장검출이가능한장소에설치 3. 분리개소 수전용차단기분산전원설비출력단차단기분산전원설비의연락용차단기모선연락용차단기 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 141
4. 계전기설치장소 1 상설치: 저주파수계전기, 과주파수계전기, 역전력계전기 3 상설치: 부족전력계전기, 과전압계전기, 저전압계전기, 과전류계전기, 지락과전류계전기, 전류차동계전기 5. 무전압확인장치 재폐로시사고방지를위해인출부에무전압확인장치설치 6. 역조류제한 조류가능한분산전원설비와연계된배전변전소에서는 역조류가발생하지않아야한다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 142
7. 전압변동 벗어날경우별도의대책강구: 한류리액터, 배전선로증강, 전용선로채택, 상위전압에연결 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 143
태광양발전설계시고려사항( 뇌 Surge를중심으로 ) 1. 머리말 무한정, 기술 태양빛을태양광전지판으로전기로바꿀수있는 기존발전과는달리대기오염, 소음, 발열, 진동등의공해가 없는깨끗한에너지원이다. 연료의수송발전설비의유지관리가거의불필요하며수명이 길고, 설비규모의선택과설치공사가쉬운장점이있다. 태양에너지의밀도와태양광발전시스템의변환효율이낮아 넓은설치면적이필요하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 144
넓은지역에걸쳐설치되는태양광발전시스템은직격또는근접뇌( 雷 ) 에대한손상등위험에노출되어있다. 과전압및과전류가허용값을초과한경우에는태양광발전시스템이손상을받으므로이에대한방지를위한보호설비적용 뇌 ( 雷, surge) 가. 뇌격방전( 雷擊放電 ) 1) 뇌격의발생 뇌격에는계절, 지역등에따라서다양한종류가있다. 하계뢰, 계뢰, 동계뢰의 3 종류가있으며, 이외에도태풍, 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 145
사태, 화산분화등에의해서도뇌격이발생하는경우도있다 뇌격은대체로북위 30 O 에서남위 30 O 사이의육지에서 주로발생하고있으며, 동시에여름에이러한뇌격현상이 활발하고위도가높아지면뇌격의발생은감소하여간다. 일반적으로해상에서는뇌격의발생이그렇게활발하지는 않다. 뇌격은지역성및계절성이있으며, 지역에서도동일한양상을보인다. 우리나라와같이좁은 2) 뇌격발생의조건 뇌격발생의가상학적조건은전체뇌격이동일하며, 다음의 3 가지조건이충족되면계절, 장소등에관계없이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 146
발생할수있다. 상승기류, 강풍등의급속한대기류의이동 대기중다량의수증기함유 지역의기온의영하 10 에서영하 20 정도 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 147
3) 뇌격의구조및특성 가) 하계뢰( 夏季雷 ) 하계뇌운의구조에서전하분포는뇌운의하부가부극성( ), 뇌운의상부는정극성(+) 전하의부분이있다. 하계뢰의극성은 90% 이상이부극성( ) 이며, 정극성(+) 뇌격은수 % 에지나지않는다. 뇌운최하부의고도는 3 5 km정도이며, 뇌운최상부의 고도는 12 km를초과하는경우도있다. 뇌운의지름은 5 6 km정도의실린더(cylinder) 형태로되며 단독또는집단으로발생한다. 집단뇌운에서는지름이 30 km정도가되는경우도있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 148
나) 동계뢰( 冬季雷 ) 동계뢰는주로초겨울에많이발생한다. 해안의평야지역에서낙뢰가발생하는경우에는하계뢰와는 다르게하향뇌격전류로된다. 평야지역에서높은건축물(60m 이상) 이있으면여기에 집중적으로낙뢰가발생한다. 평야지역에서산악지역까지의표고수 100m 1000m 사이에낙뢰가가장많이발생한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 149
다) 계뢰( 界雷 ) 냉기류가난기류를밀어올리는경우또는하부층의냉기류에 연하여난기류가상승하는경우에발생하는뇌격으로불연속 전선이급속하게이동하는경우에발생. 지역차이, 계절, 시간등에거의상관없이 어느때, 어느장소에서나발생한다. 범위는수 10 km, 경우에따라서는 100km를초과하는경우도 있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 150
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나. 1) 피뢰이론 흡인공간법 보호각법이라고도한다. 피뢰침( 프랭클린돌침) 이설치되어있는경우에 피뢰보호공간을설정하는이론피뢰침상부반구공간내에 뇌격선단이침입하는경우 피뢰침상부의반구공간이흡인공간이된다. 흡인공간법에서피뢰침선단을기준으로보호공간을설정하여 보호각약 45 로되면직격뢰부터보호되는것으로설정 보호효과를고려하여 30 또는 60 를적용하는경우도있다. 보호각이내의물체에낙뢰하는경우가다수발생 피뢰이론은점차적용성을잃어가고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 153
2) 회전구체법(Rolling Sphere Method) 회전구체법은 KS C IEC61024-1, BS 6651, NFPA 780등에 적용되어있으며, 국제적으로인정되어있는피뢰보호이론 전기기하학적모델(electro geometrical model) 에 입각하여보호평면별유효보호반경을설정하여보호공간을 확보하는방식 뇌격거리를반경으로하는회전구체를대지또는대지상의 건축구조믈등에근접시켜서전방향으로회전하도록 상정하고, 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 154
이회전구체가피뢰보호설비또는대지상의건축구조물등에접촉하는경우에이접촉지점을포함하는수직선과회전구체의원주및접촉지점높이만큼의하부수평선으로포위되는공간이뇌격으로부터유효한보호공간이되는것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 155
3) 포집공간법(Collection Volume Method) NZS/AS 1768 에적용되어있는것으로호주, 영연방지역에서적용되고있다. 뉴질랜드등의 해당지역의뇌격관련제반자료( 건축구조물자료, 뇌운의 위치, 뇌운의전하밀도, 뇌격강도, 기타주변환격/ 기후/ 대지 관련자료등) 에기초하여뇌격양상을모의(simulation) 하고, 그결과에의거하여피뢰보호공간을설정하는방식이다. 뇌운으로부터의하강리더와대지상건축구조물등의상부의 피뢰침및주변대지로부터의상승리더에대해서각각의 전진속도를설정하여이를모의(simulation) 한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 156
하강리더가대지로부터의상승리더와먼저접촉하는지점을모두연결하여형성되는건축물상부의포물선내부공간은하강리더가피뢰침으로부터의상승리더와우선적으로접촉하게되므로이포물선들의내부공간은뇌격으로부터보호된다고가정하는것이다. 설계자체가대부분가상설정된자료에의해수행되며수행모의(simulation) 결과에대한실재적입증이필요하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 157
4) 방산배치법(Disspation Array Method) 해당지역의뇌격관련제반조건( 뇌운의전하밀도, 전계밀도, 대지/ 주변구조물등의제반자료) 을입력, 모의(simulation) 하여전하방산장치( 미세침또는도전성띠 형태) 를전기기하학적으로배치하고접지하여주변의코로나 방전에의거하여뇌운의전하를방산, 소멸시키는방식 강전계속에서미세침형태의첨단부는주변의공기분자를 이온화하여전자를방산하며, 주변전위보다약 10 kv정도상승한다. 이첨단부의전위는 자연방전에의해서미세침주변의전하가소거되고 공기분자로전이된다. 현재일부배전선로등에서시험중이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 158
3. 태양광발전시스템에뇌서지 직격뢰와유도뢰로분류 뇌운에서물체에직접뇌격이방전하는경우직격뢰 유도뢰는 배전선, 통신선등의부근에낙뢰하는경우에뇌격전류에의한 선로주변의전자계의급변에기인하여선로에유도되는뇌격 서지(lightning surge) 이다. 유도뢰의에너지는직격뢰에비하여매우작다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 159
가. 직격뢰 유입전류, 의해파손 발생전압전부가대단히크므로대부분뇌격에 송전선의경우, 가공지선의차폐각부족으로차폐실패에 의한송전선의직격뢰와가공지선또는철탑에의직격뢰가 있다. 가공지선, 철탑에의직격뢰는 뇌격전류값과가공지선, 철탑, 접지임피던스의일치로 접지전위상승에의한역섬락(flash over) 경우가있다. 사고로되는 큰뇌격전류에의한접지전위의상승및접지전류의유입에 의해부근의배전선등에피해를야기하게된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 160
나. 유도뢰 유도현상에는정전유도와전자유도가있다. 대향배치되어있는금속판또는전선등의 2개의도체 간( 전극간) 에는정전용량이형성되고, 전하가축적된다. 정전유도에의한 한편의전극에일정전하가가해지면다른 한편의전극에는반대극성의동일용량의전하가발생한다. 이것이정전유도현상이다. 도선에전류가흐르면그주변에는자속이발생하고그 전류를변화시키면자속도변화한다. 이변화하는자속의사이에다른전선을두면이도선에는 자속의변화에대응하는전압이발생한다. 유도현상이다. 이것이전자 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 161
1) 태양광발전시스템에서의상호작용에의한위험성의 평가 직격뢰를받아뇌전류가수전부나내부도체에흐르면그뇌 전류에의한자계의변화가건축구조물및모든전기설비에 전압을유기하고이들을손상할가능성이발생. 유기전압의크기는 뇌전류의상승속도, 뇌방전로에서의거리, 전기설비, 계통외 도전성부분( 배관 철근등) 의전기회로루프(loop) 넓이에 의해결정. 태양광발전의직류회로에는 태양전지셀의직병렬접속에의해유도회로가구성되며, 뇌방전이발생하면 + 극전선과 극전선사이에 근처에 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 162
노멀모드(normal mode) 과전압이유기 코먼모드(common mode) 직류회로의충전선과건축물의 유도성구조물사이에도유도루프(loop) 가구성된다. 이유도 루프(loop) 의크기와상태는특히직류회로와건축물의계통 외유도성부분과의접속위치에의존한다. 가장간단한경우는 직류회로가파워컨디셔너(PCS) 에직결하여있는가또는배전 회로의접속점 ( 중성선또는 PEN 도체) 를경유하여접지되어 있는경우이다. 태양전지어레이의접속점의 파워컨디셔너(PCS) 에 SPD 가접속되어있는케이스는많다. 과전압발생의경우에이들 접속이이루어진다. SPD 동작에의해대지전압과의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 163
태양전지모듈의구성과비교하여위에서술한대체도체 루프(loop) 의취급은반드시실태와일치하지않는다. 보통 태양전지모듈(module) 은그외연에따라주위에금속제 프레임이부착되어있다. 뇌방전의자계는본래의태양전지 셀(cell) 의접속회로에전압을유기할뿐만아니라이 프레임에도유기된다. 이금속프레임은단락루프(loop) 를 구성하여있으니까그유기전압은자계를감소하도록 작용하는전류가흐른다. 태양전지모듈(module) 근방의자계중에서뇌방전또는 뇌전류에의한본래의자계는저감되어그결과태양전지 모듈(module) 의충전부에유기되는전압의크기는적게 된다. 모두똑같은효과가태양전지가대에서도발생한다. 그러나실제로는태양전지모듈이금속제프레임없이도취부 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 164
되어있는것도있으며, 또필히유도성이있는가대에 취부되어있는것에한정되지않으므로위에설명한유기전압 저감효과에대하여복잡한계산을함에따라그것은무시하고 그여유도는금속제구조물을가진태양광발전시스템에 대해서는안전율을가정하는쪽이좋다. 태양전지모듈내의태양전지셀(cell) 의배치및셀(cell) 간의 결선도모듈(module) 의종류에의해다르고일정하지는 않지만이것도유기전압저감의요소가된다. 태양전지모듈(module) 의유도전압산정은실제측정에 의지할수밖에없다. 측정결과에의하면금속제프레임을 가진태양전지모듈(module) 에의한유기전압은금속 프레임의단락환에의한저감효과를무시한단순한태양전지 셀의배치와접속회로를기초로도체루프(loop) 모델에서 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 165
계산한값의 1/10 정도가된다. 또금속프레임없는 모듈(module) 의경우도단순한태양전지셀(cell) 의배치와 접속회로를토대로계산한값의 1/5 정도가된다. 이렇게 뇌전류에의해태양전지모듈(module) 에는 + 극단자, 극 단자사이를절연파괴할가능성이있는유도노멀 모드(normal mode) 과전압이발생한다. 실험결과에의하면 이노멀모드(normal mode) 과전압은 3kV까지를상정하여야 한다고한다. 2) 태양광발전시스템에서의정전결합에의한위험성 평가 태양전지가뇌운의전계내에있으면태양전지의금속부와 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 166
반도체내에있어자유전자가이동하고전하의분리가 일어난다. 전하의분리는태양전지내의전계가소실할때까지계속된다. 태양전지가지표면에평행을배치되어있다고하면대지에 대면한표면에어떤전위를발생하고지표에대항한태양 전지측에는대항전위가발생한다. 태양전지의어느쪽에정부의어떤전위가발생하는가는 뇌운의극성에의해결정된다. 하면극성은어느것이라도좋다는것이다. 그러나여기서의프레임으로 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 167
태양전지어레이(Array) 는모듈(module) 프레임과가대를 제거하여비도전성재료와반도체로되어있다. 뇌운의전계는 태양전지어레이가대의금속구조부뿐만아니라태양전지 셀(cell) 에도전하분리가일어난다. 이효과는프레임부의 태양전지모듈(module) 의경우는전기력선이금속프레임을 통과하므로공간적으로비틀리며, 이부분에서는전계의 강화가, 또태양전지셀(cell) 에서는반대로그만큼전계가 약하게된다. 뇌방전의순간에뇌운전하에의한전계는 소멸하지만그것과동시에새로운전하의이동이일어나고 대지와접속된모든전선에이전하는진행파의형태로 대지로유실된다. 설비의구성방법과도관련이있지만이 진행파는충전선및태양전지어레이(array) 보호도체( 대지에 연결한도체) 를통하여흐른다. 태양전지어레이에만약 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 168
대지에접속하지않은도체가있어도그내부에는당연히 전하의이동이발생한다. 그러나이전하의이동은이이후의 관찰에서는그리의미가없어무시해도좋다. 태양전지모듈(module) 의면적은설비용량에비례하여 증대하므로전하이동에의한과도전류최대값도태양전지 모듈(module) 의면적에비례하여증가한다. 태양전지어레이가대에대한직류회로의전압상승을구하는 경우우선임펄스전류값을정하면임펄스전압의진폭은 태양전지모듈과파워컨디셔너 서지임피던스에의존하는것이된다. (PCS) 간회로의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 169
뇌방전과함께전계의급격한소멸과함께직류급전선상을 파워컨디셔너(PCS) 로향한코먼모드(common mode) 의 임펄스전류가흐른다. 이임펄스전류에의해 SPD가 동작하면진행파는파워컨디셔너(PCS) 거기서역극성이되어반사하게된다. 앞에서단락되어 태양광발전 어레이에서의진행파가회로의무부하끝단에이르는 경우에는같은부호로반사가일어난다. 이경우태양광발전 직류주회로에서의반사는그회로전체길이에걸쳐 임펄스전압을배가하게된다. 더욱이임펄스전류는 직류주회로의도체에임펄스전압의최대값에따라균등하게 분포한다. 접지된직류회로의경우는이전압은충전선과접지된가대 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 170
사이에가해진다. 장애를미칠가능성이있다. 어떤경우에있어서도태양전지모듈에 여기서는운전상태에의해 접지되지않은직류회로또는태양전지어레이가대가 비접지인경우이러한임펄스전류가발생할것인가가문제로 된다. 태양전지어레이는일반적으로는대지전위또는등전위 본딩과접속되어있지않은경우가많다. 충전선과 노출도전성부분간의도체에의한접속또는동작한 SPD에 의한접속과병행하여절연부의캐폐시턴스를통한접속도 존재한다. 그러나이캐폐시턴스에의한정전유도가발생하는 임펄스전류변화의경과에어떻게작용하는가를산정하는 것은불가능에가깝다. 결론적으로대상으로하는태양광발전시스템주위수 100m 에서의낙뇌는정전용량결합에의해태양전지어레이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 171
및거기에접속된전기기기를손상할우려가있다. 그렇지만 언제어떻게장애가발생할것인가에대해서는뇌운이가지고 있는물리량과태양광발전시스템의기술사양(SPD의설치 장소, 태양전지어레이의크기, 직류주회로전선의종류, 대지와접속되어있는장소등등) 에강한영향을받는다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 172
4. 외부뇌보호대책 피뢰돌침(franklin rod) 또는에어터미널(air terminal) 방식을벗어난다양한방식의신형피뢰방식이도입설치되어 있다. 즉, 회전구체법을적용하고스트리머를선행방사하는 능동형선행스트리머방사형피뢰침 (early streamer emission type lightning conductor), 포집공간법을 적용하는반구형(sphere) 피뢰침, 전하방산법을적용하는 방산배치형피뢰침(dissiation array system) 있는것이다. 등이도입되고 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 173
5. 가. 뇌보호를위한접지극시스템 일반사항 뇌전류를대지로유도 뇌인하도선간의등전위본딩 도전성빌딩벽전위제어 지표면으로뇌전류의차단 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 174
나.A형-방사형접지극과수직접지극 방사형접지극은시험용접속점을이용해인하도선의하단에 접속해야한다. 분기되어야한다. 적절하다면방사상접지극은수직접지극으로 뇌보호시스템의사용수명기간동안접지극의전길이에걸쳐 영구적인도전접속을확보하는것이중요 접지극은지중의기존케이블과금속배관으로부터충분히 이격되어야하고, 충분한거리를둔다. 저항률과전극의전류에좌우된다. 접지봉중예정된지점에서분리할접지극에 거리는전기적임펄스세기와대지 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 175
다.B형-환상접지극 강재보강기초가없는벽돌이나나무등의절연재료를 사용한건축물의경우, B형의접지시스템을 KS C IEC 60124-1 에따라시공한다. 낮은동계온도지역에서는 접지극의적절한깊이를검토한다. B형접지극은지면에서 인하도선들사이의전위를같게하는기능을한다. 다른 전위는환상접지극을통하여통과하면서등전위화전류를 흘림으로써전위의최고상승을저감시켜건축물내에서환상 접지극에접속된등전위본딩시스템은거의같은전위를 갖게된다. 이것은 KS C IEC 61024-1에따라근접설비의 크기를확실히정하기위한필요조건이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 176
라. 암석토질내의접지극 시공중기초접지극은콘크리트기초내에시공한다. 기초 접지전극이암석토질에서는감소된접지효과를 나타내더라도여전히등전위본딩도체로서작용한다. 추가 접지극들은시험용접속점에인하도선과기초접지극에 접속되어야한다. 기초접지극이시공되지않은곳에서는대신 B 형접지설비( 환상접지극) 가사용되어야한다. 접지극을 지중에시공할수없어지표면에시공해야하는경우, 기계적 손상으로부터보호되어야한다. 환상접지극은노면아래에시공해야한다. 그러나이것을 노출된전체도로구획에대해실시할수없다면가장가까운 인하도선근처만이라도등전위본딩해야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 177
마. 광범위한지역의접지시스템 저임피던스의접지시스템은건축물들사이의전위차를 감소시켜전기적회선에주입되는장해를감소시킨다. 저임피던스접지는건축물에기초접지극과 KS C IEC 61024-1 에적합한 B형과 A형접지설비를주가함으로써 이루어질수있다. 접지극, 기초접지극과인하도선간의상호접속은시험용 접속점(test joint) 에서실시한다. 그중몇개의시험용 접속점은내부뇌보호시스템의등전위바에도 접속되어야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 178
바. 1) 등전위본딩 일반사항 등전위화는보호범위에서화재, 폭발위험과인명피해의 위험을감소시키기위한매우중요한수단이다. 뇌보호시스템, 금속구조체, 금속제설비, 계통외도전부분 그리고보호공간내의전원과통신용설비를본딩용도체나 서지억제기로접속함으로써등전위화를한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 179
2) 1 2 금속제설비에대한등전위본딩 대규모건축물등에서는두개이상의본딩용바를설치하고, 그것들은상호접속되어야한다. 높이가 20m를초과하는건축물등에서는수직간격 이하의지표상의장소, 본딩용바가접속되어야한다. 20m 인하도선에접속한수평환상도체에 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 180
사.SPD의개요 1) SPD의장단점 반도체식 SPD와비교하면 1 2 3 4 5 높은서지전류내량을가지고, 누설전류가없고, 정전용량이매우적고, 100 회이상의방전회수수명을가진다. 파괴되어도단락할가능성은적고안전성이높다는등의 장점을가지지만반도체식 SPD 에비해동작전압이높다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 181
2) SPD 의회로구성 태양광발전시스템에서갭(gap) 식 SPD 나바리스터(varister) 식 SPD 를조합하여이용하는경우는이특성을밟아회로를 구성할필요가있다. 태양광발전시스템의중계단자함 어레이출력개폐기함의실제구성하는예가있다. 입력ᆞ출력회로단자, 단로기, 차단기, 역류방지 회로는 다이오드(diode), SPD 등으로구성되어있다. 중계단자함과 어레이출력개폐기함의회로에서 SPD는충전부분과과전류 차단기 (MCCB) 로차단할수있는구조가바람직하다. 이는 1 SPD가파손하여단락상태로되는경우파손된 SPD를분리한다. ( 이를위하여단로기가아닌차단기일필요가있다) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 182
2 SPD 점검시의안전을확보하는등의이유에의한다. 특히 중계단자함에각 SUB-ARRAY의단로기가없는경우 SPD의 차단기가없으면 SPD를점검ᆞ교환할때태양전지의전압이 인가된상태에서작업하지않으면안되며, 위험이따른다. 각 STRING에단로기를설치할경우는 SPD의차단기가없어도 작업가능하지만반드시점검 교환시에는모든태양전지 SUB-ARRAY 단로기를개방할필요가있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 183
3) SPD 의배치 태양전지 ARRAY FIELD의바닥면에 5m 간격의도체 메쉬배선 ( 단면적 25 mm2이상의동선) 이바람직하다. 일정의조건을만족하면건물구조체의철근으로대용할수 있다. 메쉬배선을설치하고중계단자함과최단거리의 접지선에서접속하고있는 (KS C IEC 60364-5-534에서 접지선의길이는 0.5m 이내가바람직하다고되어있다) 더욱이 SPD 를갖춘중계단자함은어레이마다배치하여중계단자함과 어레이의거리는거의 10m 이내가바람직하다( 모듈간의배선 길이는무시한다). 이는피보호기기인태양전지가 SPD네 격납된중계단자함에서떨어진장소에설치된경우회로및 기기의저항, 인덕턴스및캐페시턴스에의한회로진동현상 또는반사현상에의해 SPD제한전압의 2배가까운전압이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 184
인가되어있으므로어떻게해서라도중계단자함을 태양전지에서 10m 이상떨어진장소에배치하는경우는 SPD 를태양전지부근에별도로설치하는것이바람직하다. 다시말하면 10m 있다(IEC61643-21 참조). 미만의경우는이진동은무시할수 6. 맺는말 태양광발전시스템은직격또는근접뢰에대한손상의 위험에노출되어있고뇌의영향에의해태양광발전 시스템에는과전압및과전류가발생한다. 모듈상부에수평도체방식을선택. 참고로피뢰소자로서캡 구조의것도있지만뇌서지에따라동작한후는동작전압이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 185
통상보다적게되기때문에태양전지어레이의전류가캡에 계속흘러서탭파손에이를가능성이사용하지않는것이 좋다. 노멀모드 (normal mode) 전자결합에의해서발생하고기기의입력단자에인가되어기기에장해를주는것이다. 코먼모드 (common mode) 과전압이발생한충전선에동일극성및동일파형으로진행하는경우, 정전용량결합에의해발생하며대지절연을 파괴하는경우가많다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 186
파워컨디셔너(PCS) 는 태양전지의직류출력을교류로변환하여전력을공급하는인버터부와계통측에이상등이발생할때장치를안전하게정지시키는계통연계보호부로구성된다. 서지방호디바이스 (surge protective devices) 뇌로인한과도전압을제한하고서지전류을분류할목적으로사용되는디바이스이며, 여러종류가있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 187
태양전지모듈(module) 이란 수십매의태양전지셀을일정한틀에고정하여구성하는것으로태양전지셀을묶어서소정의전압, 출력을얻도록하고있다. 태양전지어레이(Array) 란 태양전지모듈(module) 을조합하여지붕이나지상에설치한태양전지전체를말한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 188
Surge 의발생 Surge 의개요 line 또는회로를따라서전달 급속히증가하고서서히감소하는특성을지닌전기적전류, 전압또는전력의과도파형 반도체의집적도가커질수록반도체내부의회로선폭이 좁아지고, 저전압으로동작시키기위해전도성이우수한 소재를사용하므로인하여단락( 短絡. Short circuit) 현상의 최고치가낮아져, 반도체를많이내장한 system은내압에 약해지고, 그에비례하여 Surge 에취약해지고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 189
Surge 란 뇌( 雷. Lightning) Surge ground 를통하여역류해전자기기를파괴 switch. relay. 용접등의 Arc와단락에의한개폐 Surge, Motor, 끊임없이 엘리베이터등의구동 Surge가발생 작은Surge의반복은 소자를열화시켜만성적으로파괴 강한 Surge Surge 일거에희생불능상태로파괴시켜버린다. 등우리주변에서 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 190
Surge 의피해현황 국내의경우아직 Surge로인한피해에관하여정확한 연구가없지만, 자동화 미국의경우고압과과전류로인하여전자화한 system의장애가발생하여시간과경비의피해규모가 산업계에서만매년 있다. 260억달러에이르는것으로추정하고 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 191
발생원인에의한 Surge 분류 1. 자연현상에의한 Surge 2. 개폐및기동에의한 Surge: 3. 정전기의한 Surge : 4. 핵에의한 Surge : 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 192
자연현상에의한 Surge 1. 직격뢰(Direct Strike) : 낙뢰가구조물이나장비, 또는전력선에직접뇌격 20KV 이상의고압에수KA~300KA의과전류 접지를통하여절반정도는대지로흡수나머지는전력선를통하여인입선으로들어온다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 193
2. 간접뢰 : 송전선로또는통신선로에뇌격하여선로를통하여 Surge가 전도 발생빈도가가장많으며, 6,000V 많고크다. 이상의매우큰에너지를갖고있어피해가가장 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 194
3. 유도뢰(Indirect Lightning) : 낙뢰지점에근접한대지에매설된전원선, 통신선, 접지, 수도파이프등도체를통하여유도 고압의전류로인하여접지전위의급상승으로 Surge가 발생한다. 4. 방전(Bound Change) : 지상과구름, 구름내, 구름과구름사이의방전으로유도된 전하가전력선, 금속체또는지표로흘러장비를손상시킨다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 195
개폐및기동에의한 Surge: Inductive Switching 내부적으로발생하는 Surge로 75~90% 가여기에속한다. 개폐 Surge : Inductive load의 On/Off시발생 계통전력공급선의개폐나사고등으로인한전위차 Inductive motor, Compressors, Pump, 용접기, 등의switch On/Off시발생하는 Spike로인하여 250~1,000V의 Surge 가발생한다. 점화기 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 196
정전기의한 Surge : ESD(Electro Static Discharge) 핵에의한 Surge : NEMP(Nuclear Electro-Magnetic Pulse) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 197
전이과정에의한분류 전도성 Surge : 송전선로, 금속배관, 전원및신호, 접지, 회로등과같은 도체를통하여유입되는 Surge 를말한다. 유도성 Surge : 갑작스런전류의변화로인하여인접회로에유도되는 Surge 낙뢰시전원 cable과인접한 signal cable 사이에 발생하는것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 198
전파성 Surge : 공중파의형태로회로에유입 RFI(Radio Frequence Interferance) 다. 복합성 Surge : 상기 3가지가복합적으로전이되는것 대부분의 Surge 가이러한형태를취하고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 199
Surge 형태에의한분류 전류성 Surge : 다량의전류가일시에유입됨 열이발생하고, 이로인하여 IC impedance 회로에많은 영향을미친다. 전압형 Surge : 반도체소자의절연내압보다큰 Surge 전압이침투 절연파괴에의해기능을상실, 전압형 Surge는 high impedance 회로에많은영향을 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 200
미친다. 전원선에의한분류 Normal Mode : Surge가 Line과 Line 사이, 또는 Line(Hot) 과 Neutral 사이에발생 Control system 이나, 반도체소자를파손시킨다. 전자기기의전자회로에사용되는 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 201
Common Mode : Line과 Ground 사이, 또는 Neutral 과 Ground 사이에 발생 Processor의 Memory Logic 을파손시킬수도있다. Common Mode Surge는 Software 문제 Memory Loss 를발생시켜, 각종 Data의출력에이상을 초래할수있다. Common Mode Surge 는부적절한접지에의해서도 발생한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 202
Surge 의특성과크기 Surge 의특성 순시과전압(Transient) 와써지(Surge) 는 국제기구(IEEE,UL,NEC 등) 에서는구분하지않으며, 같은의미로사용하고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 203
Transient 1. 지속시간이 8.4usec 보다짧다. 2. 정현파(sine wave) 와지수함수적인파형이다. 3. high impedance source( 전압) 와관계가있다. 4. 과도전압 level은표준작업환경하에서수 nv에서 18,000V 까지의범위다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 204
Surge 1. 지속시간이 8.4usec 보다길다. 2. 구형파와지수함수적인파형이있다. 3. 일반적으로 low impedance source( 전류) 와관계가있다. 4. Surge 크기의 90% 가표준동작준위의 2 배보다작다. 5. Surge 크기의 99% 가표준동작준위의 3 배보다작다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 205
유도뢰로인해발생하는 Impulse 낙뢰에있어서중요한것은뇌전류 파형은 8x20μs을 Surge Protector의 Test Waveform으로 각국제규격(IEC, IEEE, UL, NAME 등) 에서도표준 시험파형으로사용하고있다. 유도뢰로유입될수있는 Surge의크기 적게는수십 Voltage에서수천 Voltage 상승시간이나지속시간이매우빠르고, 높은에너지를함유 전력선, 신호선에침투했을경우에는그피해가막대하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 206
1) 전압파형(Open-Circuit Voltage) impulse가상승하기시작부터최고치의 10% 에서90% 까지 올라가는데 1.2 μs(iec 60-1), 하강할때 50%(IEC 469-1) 까지 도달되는시간 50 μs가소요된다. 전압파형은전류파형에비해상승시간은짧은편이나 지속되는시간은전류에비해두배이상지속된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 207
2) 전류파형(Short-Circuit Current) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 208
전자부품에미치는영향 Surge 전압은부품을태울정도의큰열에너지를발산하는데 반해, 반도체의집적도가높아지면서반도체의 energy 수용 능력이급속히떨어지게되었다. 반도체소자를내장한장비들은과도전합에매우약해수십μs 짧은과전압유입시에도소자를파괴시키거나열화시켜수명 단축, 기능저하등을초래한다. 접합점파괴를야기하여소자의과잉누설전류를흐르게 하므로 low impedance 회로를형성 절연체인경우일시적인과전압은절연체에따라순간적인 절연파괴로장비의고장을초래하는절연항복을가져온다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 209
번개( 雷 ) 의발생과벼락( 落雷 ) 뇌운의발생 번개가전기현상에의한것이라는것은 240여년전벤자민 프랭크린 1928년 Boys Camera에의하여번개가사진으로찍히기 시작하고부터다. 번개를발생시키는뇌운은 주로적란운( 積亂雲 ) 이며, 상층과하층의대기가불안정할때 발생하게된다. 뇌운의발생은여러가지설이있지만크게 3종류로분류 해보면 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 210
C.TR Wilson 의선택접촉설, Schal fer 의빙정대전설, G.C Simpson 의수적분열설이있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 211
C.T.R Wilson 의선택접촉설 물방울이무거워낙하하면서분극현상이일어난다. + 이온을만나면밀어내고 - 흡입하므로물방울은아래에서 이온만당겨 - 이온을가지고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 212
G.C. Simpson 의수적분열설 물방울이낙하하면서공기와마찰하고물방울은 ( 수적) + 이온 - 이온으로대전된다. 공기는가벼우므로위로, 물방울은아래로모이게된다. Schal fer 의빙정대전설 빙정의밖온도가내부온도보다낮아지면빙정이팽창되어파괴가일어난다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 213
뇌의종류 열뢰 : 한여름의벼락상승기류 마찰 전하분리( 마른벼락) 계뢰 : 한냉전선뢰 : 찬공기가밑으로, 더운공기는위로 온냉전선뢰 : 더운공기는밑으로 와뢰 : 태풍저기압 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 214
뇌방전의매커니즘 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 215
뇌는한줄기빛으로보이지만미크론적으로보면뇌가실린 구름에서공기절연이파괴되어선행방전 ( 先行放電 : Step Leader) 이구름을출발하여진전과휴지를반복하게된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 216
대지나지상의물체에접근할때대지나물체에서상향의 스트리머가생기고이양자가결합할때뇌운에서대지또는 물체에이르는방전로가형성된다. 방전로에대지측에서많은전하가유입되어주방전로가 생기고뇌운안의전하가중화되지만눈으로볼수있는 휘도는주방전(Return Stroke) 때생긴다. 최초낙뢰후 75% 이상에서 30~200ms 후에재낙뢰가 발생하고있다. 연속낙뢰는평균 3 회이며, 20회까지연속낙뢰가발생한 기록도있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 217
환경조건에따른낙뢰의빈도및강도( 지형) 1) 해변 : 바다를거쳐온바람과구름은육지를만나면상승기류를 형성하게되며, 이때구름도이상승기류에따라상승을 하지만수분을많이포함하고있는관계로기류보다상승 속도가느려땅과의간격이좁아지므로인해낙뢰가많이 발생한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 218
2) 강변 : 비가오면습기의증발로인하여일반적으로기온이떨어지게 된다. 그러나, 강의경우상류에서흘러내려오는강물의 영향으로주변기온보다수온이높다. 수온은주변보다더많은습기를띄게되며, 통로역할을한다. 상대적으로높은 이습기가낙뢰의 3) 댐및저수지: 많은물을저장하는관계로기온의변화보다훨씬느린 수온의변화는주변에다량의습기를배출하게되고, 습기가바람의영향으로주변으로밀려올라가면낮게깔린 뇌운과상호영향을미쳐낙뢰의통로구실을한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 219 이
4) 평야 : 평야지역의경우는돌출된작은둔덕이라든지구축물등도 낙뢰의가능성이크며, 특히낙뢰의가능성이큰곳이다. 빈도와강도가크다. 특히평야가끝나는산밑의경우가 해변과같은이유로낙뢰의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 220
5) 산 : 산의경우는일반적으로생각하고있는것과약간의차이가 있다. 일반적으로산꼭대기가낙뢰의빈도와강도가강할 것이라는것은맞다. 그러나산골짜기가산등성이보다낮기 때문에안전할것이라고흔히생각하지만이것은맞지않다. 등산을좋아하시는분들은높은산에올라갔을때구름이 골짜기를타고낮게깔려올라오는것을보았을것이다. 골짜기의밑에서올라오는바람은골짜기가좁아지고위로 올라갈수록상층부기류의압력이강해져구름의밀도가 높아진상태로밑으로깔리게된다. 그로인하여골짜기의 돌출부는산중턱보다도훨씬높은강도의낙뢰를맞을 가능성이크다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 221
환경조건에따른낙뢰의빈도및강도( 지질적인 영향 ) 동일한조건이라면지하에광맥이있는경우낙뢰가많다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 222
접지와 Surge의관계 인명이나기기의보호를위해서접지는설치가필수적 Surge 의측면에서보면접지가있으므로인하여훨씬많은 Surge 가유입되며, 접지의성능이우수할수록 Surge의 유입은많아진다. 낙뢰등으로지면에형성된강한 Surge가접지선을타고 들어가전기. 전자기기의 Ground의전위가상승한다는것은 반대로전원전압이하강하는것을의미하므로이로인하여 부품의파손을일으킨다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 223
Surge 에사용되는보호소자 근래에는서지내량이크고, 반응속도가빠르며, capacitance가적은우수한제품들이빠른속도로개발되고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 224
1. Varistor 전극양단에걸리는전압과전류에따라 변화하는가변저항형부품이며비직선적인저항특성을 나타난다. 산화아연으로만든 MOV(Metal Oxide Varistor) 가전기 전자회로에서소용량에서부터대용량에이르기까지다양한 전압, 전류범위에서과전압억제회로에많이쓰이고있다. Breakdown Voltage까지는 high impedance를유지하나 threshold를넘으면급격히 impedance가저하되어 Surge 전류가 ground 등주어진경로로흐르게된다. 병렬로접속되어있는부하는 Surge로부터안전하게 보호된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 225
반응속도가 1ns(nano-second) 이하의고속이며, 비교적큰 Surge energy를 handling 하며, module 형태로 조합하여서지내량을키울수있으므로 전원의큰서지를방지하기위해서는가장바람직한소자다. capacitance 가다른소자에비하여크고, 누설전류도큰 단점때문에통신용으로사용하는데는많은주의가필요하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 226
MOV 를선정할때고려사항 정격과에너지내량이고, clamping 전압이얼마인가를알아야만효과적으로보호할수있다. 서지가내량이상으로유입되었을때소자가파손되면서연기가다량발생하며, 점을유의하여야한다. 파편이비산한다는 누설전류, 반응속도, 비직선지수등을고려해야할것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 227
V vs I CHARACTERISTICS OF MOV 2. Gas Tube (Spark Gap Arrester) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 228
전극을일정간격으로밀착시켜서양단에인가되는전압에 따라방전을유도하는형태의소자로서전극을보호하기위해 밀폐시킨후진공상태에 Neon, Argon 등불활성 GAS를 적정비율로주입시켜전극을보호하여방전을원활히한다. 2~3극으로 clamping voltage가 90V~1,000V까지 다양하며, 여러가지보호소자중서지내량이가장높아서 300,000A 까지의서지를제어할수있다. 서지내량이높은반면응답속도가느리고, 요즘에는특수한경우에만사용하고있다. 수명이짧아 평상시에는누설전류가거의없다는장점때문에 통신계통에서사용한다. 선정할때는 breakdown voltage를 고려하여 clamping 전압을최소화할필요가있다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 229
3 TransZorb TransZorb Suppresor(TVS. 과전압억제기) 는과전압(transient voltage) 에적용 P형반도체소자로서 Surge 제어능력이좋고응답시간이빠르고 (1 10-12 sec) 직렬저항이낮은 Silicon 전압억압소자이다. PN 유도성및스위칭현상이나타나는항공기의항공전자장치와 제어장치, 이동하는통신장비, computer 전원장치, 수치제어기등에매우유용하다. 빠른응답시간과낮은 clamping factor들때문에 TransZorb 소자는 IC, MOS소자 Hybrids와다른 전압반응소자들을보호할수있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 230
현재개발된소자중 TransZorb가반응시간이가장빠르다 peak power 사용한다. 정격을높이기위하여직렬또는병렬로 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 231
Surge 로부터보호대책 단계별검토사항 공장, 건물, 제조공장, 통신시설등전반적으로전원에 요구되는 power quality를검토함으로서낙뢰및 Surge 로부터효과적이고, 경제적인해결책을찾을수있다. 미국에서행한서지관련연구결과에의하면전자장비의 원인불명고장중 88.3% 는서지의대책만제대로 이루어진다면막을수있다는것이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 232
보호설비및기기선정배전설비및접지현황, DCS, PLC, SCADA, Industrial Process Controller, Computer Network System, IBS, Cellular Station, Broadcasting, UPS등보호해야할주요설비및기기의목록을작성한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 233
Surge 의크기와발생원( 發生源 ) 1) 크기 : 낙뢰의가능성, 내부적으로발생하는 Surge의크기등을 검토한다. 2) 발생원 : Surge 발생의 75~95% 는내부에서발생하므로 Motor, Compressors, Inverter, Pump, Welder 발생하는설비유무를검토한다. 등 Surge가 Diagram 작성 전원의사양( 인가되는정격전압및결선방식(WYE/DELTA), 위치등에관한Power & Signal Line Diagram 을작성한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 234
서지방지기설치의우선순위 1) 개폐나기동서지의영향을많이받는예민한기기. Controller, PLC 등 2) 외부의서지에예민한기기. 의료장비, 계측기기, 컴퓨터등 3) 강한개폐나기동서지를많이발생하는기기. 승강기, 대형모터등 4) Branch panel 5) Main panel 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 235
전원 1 차보호 : 주변압기의 2차측 Main panel에 Main Surge Protector를 설치하여외부로부터침투하는 Surge를 1 단계억제한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 236
2 차보호 : 각건물의분전반또는UPS, AVR Protector를설치하여 입력단에 Surge Main Surge Protector 잔여 Surge 및내부발생 Surge 를억제한다. 를통과한 3 차보호 : 정밀제어장비의전원입력단에 Surge 및 Noise를제거할 수있는 설치하여야한다. Power Conditioner Surge Protector를직렬로 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 237
Surge Protector ( TVSS(Transient Voltage Surge Supperessors)) Surge Protector 의기본원리 서지를빛이나열로변환시켜완전히소멸시키는방법이다. 극히짧은순간에높고강한서지를열이나빛으로변환하는 것도어렵거니와그로인한주변의피해또한서지를그냥 두었을때에비하여적다고할수없을것이다. 서지가전원선으로들어올때는서지를접지선으로흘려주고, 서지가접지로유입될때는반대로전원선의전압을 보상해줘서억제전압이하로유지시키는방법으로 서지방지기는이방식을사용하고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 238
전원선의 Hot Line으로서지가유입되어서지방지기의동작개시전압이상이되면서지방지기는유입된서지를중성선과접지선으로분기시킴으로서전원선의전압을서지억제전압이하로안정시켜출력한다. 인근에낙뢰가있으면대지전압이상승하고, 대지전압( 서지) 은접지선으로유입된다. 상승된 유입된서지로인하여전원선과접지선간의전압이 서지방지기의동작개시전압이상이되면서지방지기는 접지선으로유입된서지를 hot line과 neutral line으로분기 시켜전원선의전압을서지억제전압이하로안정시켜출력 시킨다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 239
단상 220V 전원선의접지선으로 5000V의서지가유입된 경우 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 240
Surge Protector 의종류 방전형 Surge Protector 동작원리 : 방전개시전압이하에서는개방상태 방전개시전압을초과하는 도통상태 Surge가유입되면순간적으로 전류가 Surge Protector 로흘러전압이강하되며, Surge가 제거되면다시원래의개방상태로돌아간다. 소자의구성 : 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 241
방전소자인 Gas Tube, Air Gap 등이사용된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 242
특성 : 방전개시전압이사용전압에비해훨씬높고, 방전개시때 개시전압의 20~30% 까지 drop 현상이일어나며, 동작 속도가느리다 근래에는거의이방식을사용하지않으며, 정밀장비 보호용에는이방식의제품을사용하지않는것이좋다. 억제형 Surge Protector 동작원리 : 전압이동작전압(Operation Voltage. 15~25% 정도높은전압) 사용전압보다 이하일때는매우높은 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 243
impedance 를갖고있다가, 동작전압을초과하는 Surge에 대해서는매우낮은 impedance 를갖는다. 선로 impedance와 Surge Protector impedance의 상관관계에의해 Surge 가억제된다. 억제형은방전형과달리전압을특정level 것으로제한전압을 Clamping Voltage 또는 까지만제한하는 Suppressor Voltage라고부르며선로 impedance 와 Surge Protector impedance의상관관계에의해 결정된다. Clamping Voltage가 소자의구성 : 전압억제형 Surge Protector 에는비선형전압전류특성을 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 244
갖고있는 MOV, 반도체, Diode 등의소자들이사용된다. 특성 : 전압억제형 Surge Protector 는반응속도가빠르고, Surge 흡수능력도우수해정밀장비보호용으로적합하며, 일반적으로가장많이사용되고있다. 50KA 이상의 Surge Protector에는거의이방식을사용하고있다. 조합형 Surge Protector 방전형과억제형을조합하여사용하는방식으로통신용으로 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 245
극히일부제품에사용하고있다. 설치방법에분류 직렬형 (Serial Type) Surge Protector 주로소용량에안정된전원을요하는 System이나기기에 사용하며, Noise Filtering 기능을갖고있는제품을 사용함으로서비선형부하에서발생하는 전류가 System 이나기기로흐르는것을방지한다. Harmonic( 비정현파) 중대용량전원에직렬형을사용할경우전원의연속성에 문제를발생시킬수있으며, 설치및유지보수가어렵다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 246
병렬형 (Parallel Type) Surge Protector 수전반, 배전반등의중. 대용량전원에사용한다. 중대용량 전원의경우전원의연속성을기할수있고, 유지보수가쉬워대부분병렬형을사용하며, 방식이다. 설치및 가장바람직한 Surge Protector 선정의검토사항 용도 전원용 : AC인지 DC 인지확인 AC 인경우단상, 3상확인 인가전압 부하전류 DC인경우 인가전압 부하 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 247
전류 - 통신용 : 통신기기의종류 사용전압 연결단자를확인 서지내량 (Surge Current Capacity) 설치장소의환경과전류량에따라 Protector의용량을 결정한다. 자연발생적인낙뢰의위험성, 기동및개폐 Surge의크기와 빈도등을고려하고, 한다. 그다음으로사용전류의양을고려해야 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 248
환경적요인에의한용량 (Mode 당 ) 위험도환경용량 특고 낙뢰의위험이큰산악, 해변, 평야등에철구조물이있는곳 260KA 이상 고낙뢰의위험이큰산악, 해변, 평야등 160KA 이상 중낙뢰의위험이크지않은곳 80KA 이상 저낙뢰의위험이극히적은곳 80KA 미만 사용전력에의한용량 ( 용량은 Mode 당용량) 낙뢰서지를막기위해서는수전반에최소 80KA 적용하는것이바람직하다. 이상을 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 249
수전반의전류가 100KVA가넘을경우는배전반으로분산설치하는것이비용대효율면에서유리하다. 억제전압 (Clamping Boltage or let Through Voltage, Suppressed Voltage Rating) Clamping Voltage 는낮을수록좋다. Clamping Voltage 를낮출경우보호소자에과다한부하를 가하여열화가급격히이루어져수명을단축시키므로주의를 요한다. Clamping Voltage를낮추기위해서는 High Clamping Voltage와 Low Clamping Voltage를조합하여단계적으로 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 250
낮추는것이바람직하다. 전원용서지방지기 낙뢰의위험성이높은지역은전원계통의서지방지기를 주전원, 판넬, 장비로구분해 3단으로설치하여단계적으로 보호협조를이루어야한다. 서지방지기의용량은지형적인조건, 부하전류등을고려하여 너무작지않도록적정한용량을결정하여야한다. 주전원용서지방지기 외부로부터침투하는전원선로의 Surge로부터기기를 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 251
보호할목적으로설치하며사용전압, 유입되는서지의크기등을고려하여병렬형서지방지기를수전반에설치해야한다. <*> ANSI/IEEE Cat. C1. C3 분전반전원장치보호용서지방지기 분전반또는 UPS, AVR 등과같은전원공급장치에병렬형서지방지기를설치해야한다. <*> ANSI / IEEE Cat. C1. C2 기기보호용서지방지기 SCADA. DCS. RCS. RTU. PLC 등의정밀제어장비나, 유량계. 수위계온도계와같은계기는 Surge에매우예민하여 쉽게손상되므로이들기기를 Surge로부터보호하기 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 252
위해서는기기의전원입력단에설치하며, 서지방지기와조합하여 신호보호용 system 을보호해야한다. 전원용및신호용서지방지기의접지는동일접지를사용하여 전원과신호접지사이에접지전위차가발생하지않도록 설치해야한다. 정밀제어장비보호용서지방지기는 Surge 뿐만아니라 Noise 도동시에제거할수있는직렬형의서지방지기를 사용해야한다. Harmonic : Harmonic Distortion(60Hz 기본파의정수배, 주로홀수 정수배로정현파전류또는전압의여러크기의합) 이 발생하여전력공급선과 system에문제를일으키는경우가 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 253
많다. 발생시키는 Electrical Device 또는 Equipment 로는 Power Switching 으로전력변환을하는비선형 부하(Non-Linear Load : Rectifier( 정류기), Inverters, Variable, Frequency Drivers, UPS, SMPS, DC Power Supply, Ballast 등) 이며, 이는일반선형부하와는달리부하 전류가전압에의하여비례하지않으므로전원측으로 비정현파전류(Harmonics) 가흐르고, 회로 Impedance에 의하여비정현파전압강하가발생하여그결과전원전압의 파형을찌그러지게한다. 비선형부하는 Switching시 Surge/Transients를발생 시키므로 Power Conditioner의기능을갖고있는 Sine-wave Tracking Filter 회로를내장한 Surge 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 254
protector 를사용하여야한다. Power Conditioner : Impulse Transient, Oscillatory Transient,m Harmonic 등으로 Sine-wave가이상파형으로되었을때원래의 Sine-wave에가깝게해주는 Filtering장치 접속형태별설치 직렬 - 전원용의경우는허용전류를확인하여야한다. 용량이상의 전류를사용할수있는과전류로인한문제가발생한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 255
- 직렬접속의경우보호대상장비에최대한가까이설치하고, 접지선의길이를최소화한다. ( 전원 : 60cm 이내, 통신 : 30 cm 이내) - 접속이완전하게이루어졌는지필히확인한다. 병렬 선의길이는짧으면짧을수록좋다. 길이가길어지면그만큼반응속도가느려진다. (40~60cm 이내). 이유는전원선으로유입된서지를서지방지기까지유도하여 처리한다음되돌리기까지걸리는시간만큼전원선으로 직진하는서지는잡을수없기때문이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 256
< 예1> 선의길이가 2m인경우 < 예2> 선의길이가 20cm인경우 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 257
통신용서지방지기 신호용및통신용의경우동일건물이아닌경우, 즉옥외로선로가나갔다가들어오는곳에는모두서지방지기를달아주어야한다. 지중선이든공중선이든옥외에노출될경우유도서지가유입될수있기때문에옥외통신의경우선로양단에서지방지기를부착해야한다. 신호용및통신용서지방지기의경우송수신기기가예민하므로송수신전압을꼭확인하여그에적합한제품을선택하여야한다. 1) 통신용서지방지기 : 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 258
교환대에는 1 차보호용서지방지기, Modem.FAX 등의 기기를보호하기위해서는 사용하여야한다. 2차보호용서지방지기를 전원용서지방지기와조합하여사용하여야하며, 두종류의서지방지기는공통접지를사용하는것이좋다. 2) 신호용서지방지기: 신호선로의양단에설치되어야하며, 조합하여보호해야한다. 일반적으로전원용과 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 259
Analogue 신호용서지방지기 : Analogue신호는 24Vdc, 1~10Vdc 4~20mA 등이있다. Digital 신호용서지방지기 : 디지탈신호는접점방식. pulse 형신호등이있으며, 대부분의고속통신을하게되므로서지방지기에의해신호의 감쇄가되지않는고속통신용서지방지기를설치하여야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 260
Surge Protector와혼동하기쉬운 System 피뢰침 : 뇌운의음전하를우수한도체를통하여지하로유도하므로 인하여뇌운방전과대지방전으로인한낙뢰를방지하는 것으로낙뢰로인한건축물의파손과인명피해를방지하기 위한것이며, 전자기기에미치는 Surge의피해는전혀막을 수없을뿐만아니라오히려피해를가중시키는측면이있다. 따라서낙뢰로인한피해는피뢰침으로건축물과인명의 피해를예방하고 상호보완적으로적용하여야한다. Surge Protector로전자기기를보호하는 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 261
Ground( 접지) : 구조물이나인체를전기적충격으로부터보호해주는역할을 하며, 전기의기준전압을제공하지만전자적인 System의 보호에는취약하다. 낙뢰의경우지면의전압이순간적으로수만 V까지 상승하므로인하여 상대적으로수만 system 을파손시킨다. Ground를기준으로잡는전원의전압은 V의마이너스전압이걸리게되어 Noise Filter : Surge의 High Speed, high Energy를속도에서다르지 못하고용량에서도감당하지못한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 262
UPS : 전원이나가는경우충전되어있던전기로일정시간동안전원을공급하여주는역할을하는기기로서서지의방지와는전혀무관하다. 오히려전원선에서배터리로의스위칭시나베터리에서전원선으로의스위칭서지가발생한다. AVR : 상용주파수(50/60Hz) 전원에서는전원의안정을기하나, AVR의반응속도가 0,05-0.12초이므로μs급인 Surge가 발생했을때 Surge의속도를따라가지못해서지유입시 Surge가기기에피해를입힌다음에 AVR이작동하므로 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 263
오히려정상전압을하강시켜전압의변동폭을확대하는 전원교란을초래하는경우도있다. 전압의변환시발생하는스위칭에서도많은 Surge가 발생한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 264
복권트랜스 : 1차측으로유입된 Surge의상당부분은 2차측으로 전이되므로고집적반도체를사용한 없다. system에는사용할수 자체접지를통하여유입되는서지를차단하는좋은효과를 발휘하며, 좋은효과가있다. 누설전류가시스템으로유입되는것을차단하는 서지방지와함께사용한다면상호보완적으로더욱좋은 성능을발휘할수있다. 배선및누전차단기 : 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 265
누설전류가흐를경우에작동하도록설계되어진것이기 때문에서지를방지하는것과는용도자체가다르다. 과전류나과전압의유입시에도반응속도가느려서지를방지 하지못하며, 용량이클수록반응속도가느려져 50A의경우 30~40ms로낙뢰의기본파형 8/20μs에비하여반응속도가 2,000배이상의반응시간이걸리므로 Surge에대하여는 반응을하지못한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 266
접지의목적 종래의접지는전기적충격으로부터감전이나화재, 뇌보호등의인체보호나물건에대한손상을주로생각해왔다. 따라서접지설계는접지극을대지와낮은저항으로얼마나잘연결하였는가가중요한요소라고생각했다. 최근고도정보화를비롯한설비의다양화에따라접지의목적과종류도다양해져단순히대지와낮은저항으로연결하는것만으로그목적을충분히달성할수없게되었다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 267
접지에따른노이즈와서지는상당한문제여서기기의정상적인동작이가능하도록하는기능성접지가중요시되면서회로마다독립적으로접지하는등다양한대책이필요해졌으며접지극의결합상태도중요한요소로대두되고있다. 목적을달성하기위해서는올바른접지의구성이매우 중요하며또한 중요한역할을하게된다. Surge로부터기기를보호하기위해서도매우 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 268
접지위치별접지 1) 전원접지(Main Ground) 전원의인입단에접지를하여전원의기준전위를제공 모든전원은전원접지를제로(zero) 전위로하여상대적전압이걸리게된다. 전원접지는모든접지의기준점이되어분기하게되며변압기의중심점과접속하여접지와동일전위를형성하도록해주어야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 269
2) LOCAL 접지 분전반의접지단자에 MAIN접지로부터분기된접지선을접속시켜, 분전반전원을사용하는모든기기를분전반접지와접속시킨다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 270
3) 통신/ 신호접지 통신과신호접지는과거공통접지를사용하였으나, 별도의개별접지를권장하였다. 그후 그러나최근은다시공통 접지가더합리적이라는것이밝혀지며공통접지쪽으로 바뀌고있다. 4) UPS 접지 전원접지 입력전원이공급되는분전반의접지와연결되는 UPS 접속되는보안용접지다. 외함에 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 271
신호접지 UPS 제어신호에대한기준점을제공하기위한접지로서별도의접지를하거나외함접지를신호접지로사용할수있다. 출력접지 UPS 출력전원에대한접지로전원접지와접속되어야하며, 입. 출력분리형 UPS인경우에는 UPS 출력중심점을접지에 접속시켜야한다. 비분리형 UPS인경우에는중심점을 접지해서는안된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 272
5) 장비접지 피뢰기의접지단자를통해하나의접지에병렬로접속되어야 한다. 6) 보안접지(Frame Ground) 분전반또는전기가흐르지않는모든금속제외함에 접지하는것으로전기적인이상이발생시누설전류를 접지선을통하여신속히대지로방류하도록하여인체가 금속체와접속되더라도전기적충격을받지않도록하는 역할과공중파또는유도장애를차단하여기기를보호한다. 보안접지는전원접지점으로부터분기하여접속되는 전원접지의일종이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 273
접속방법에의한분류 건축물이나구조물의경우망상(Mesh) 접지를하고, 철구조물에접속을시키면전극의확대로저접지저항을얻을수있다. 망성접지방식은단일접지로접지저항을낮추는것보다효율적인면이많다. 그것은단일접지의경우접지봉에근접한곳에벼락이있어지면의전위가상승하면상승된전위가그대로역류가되어기기로유입되지만원거리망상접지를하였을때는벼락의영향을받는빈도는증가할수 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 274
있지만서지의강도는현격히줄일수있으므로 서지방지기를사용하여막기가쉽다. 2차적으로 잘못된접지의경우전자기기에막대한피해를주게되며, 추후그에대한대책을세울수없는경우도발생된다. 1) 공용접지 접지전류에의한전위상승이접지를공용하고있는모든설비에파급될위험이있다. 일반적으로낮은접지저항과경제성측면에서공용접지를많이사용하고있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 275
직렬접지 : 접지점으로부터각각의기기로접지선을직렬로접속하는것으로시공이간편하고경제적이지만각장비사이에접지전위차가발생할수있다. 병렬접지 주접지점으로부터접지선을병렬로각각의기기에접속하는것으로각장비간등전위를형성할수있으며, 장비상호간영향을받지않아양호한접지를구성할수있으나, 시공이복잡하고비용이많이든다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 276
직병렬접지 분전반단위로병렬접지를하고전체를직렬접지하는것으로경비대성능비에서권장할만한방법이다. 2) 단독접지 접지에따른노이즈와서지는상당한문제여서기기의 정상적인동작이가능하도록하는기능성접지가중요시 되면서회로마다독립적으로단독접지를한다. 접지극간의전위상호간섭문제때문에전위상승파급의 위험이있는제2 종접지, 피뢰기용접지, 전력회사의 케이블시스접지등으로한다. 단독접지를할때는접지간의 상호간섭을줄일수있도록접지사이를최대한멀리떼어 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 277
놓는것이필요하다. 전자기기메이커는다른계통에서접지선을통해전류가흐르는경우가있기때문에단독접지를권한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 278
3) 단독접지와공용접지의장단점 독립접지 공용접지 장점 단점 다른설비에서문제가발생한경우에해당접지부분만잘라내면원인규명이가능하다. 지락사고시에접지극간전위상호간섭이일어난다. 고층빌딩등에서접지선이안테나효과에의해노이즈가발생하는경우가있다. 전위기준점대책을고려할필요가없다. 다수접지극을매설하기때문에접지계통이복잡해진다. 접지극간의전위상호간섭이없어진다. 접지계통이단순화된다. 접지저항을낮출수있다. 전위의기준점을세우기쉽다 1 계통에서발생한사고로인한전위상승이다른계통의기기에까지파급될위험성이있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 279
4) 공용화단독접지 단독접지의문제를최소화하기위해서는평시에는단독접지로사용하고낙뢰등으로단독접지가운데하나가다른접지와전위차가많아지면이전위차를해소하도록독립접지간에접지전위차해소기를설치하여공용접지화되도록하는접지방식이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 280
접지와관련된제반사항 저감제 (Earth Dain) 전에는아스론을많이사용하였으나근래에는카본과생석회를주성분으로사용하므로써전해질이들어있지않아장기간매몰시에도지하수로유실이되지않으므로낮은접지저항을안정적으로얻을수있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 281
토양별저항율 토양의종류저항률 ( Ω/m) 높및못 80 ~ 200 점토질모래 150 ~ 300 모래 250 ~ 500 사암및암반지대 10,000 ~ 100,000 대지저항률은계절변동이있다 겨울에는높으며, 여름에는낮다. 토양의온도와습도의 영향이라본다. 일반적인접지공법의동판매설(900mm 900mm 1.5t의 동판 1장을깊이 750mm 에매설) 에서 10Ω의접지저항을 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 282
얻기위해서는 30~50 Ω/m 의낮은대지저항율이필요하다. 동판을복수매설하여연접접지를하더라도대지저항율 500 Ω/m 이한계다. 대지저항율 500 Ω/m이상의장소는낮은접지저항치를얻기 어렵다. 산악지대등대지저항이높은곳에서의접지공법은 시공가능한면적, 시공의난이성, 경제성, 접지저항의 경년변화등을고려하여선정하여야한다. 접지나메시접지를응용한공법( 메시접지 + 저감제등) 이 적합하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 283
보링접지는낮은저항을얻는면에서는효과적이지만높은지대로보링기계의운반, 시공상의안전등문제점이많아채용시에는충분한검토가필요하다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 284
안전하고지속가능한미래건축을위한 초고층건축물의설계기준마련시행 등록일 2008/12/09-50 층이상, 200m 이상건축물대상 - 방재계획서, 공공환경디자인보고서 제출 의무화 - 중간피난층설치의무등건축법개정추진 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 285
서울시는 50 층이상, 200m 이상초고층건축물에 대하여 건축심의시공공성및안전성을중점관리하는것을주 내용으로 초고층건축기준 을마련, 이르면내년초부터 건축위원회심의기준으로활용할것이라고밝혔다. 건축기준마련의추진배경은 도시경쟁력강화의핵심키워드인건축문화발전을위해 세계의대도시들은랜드마크로서초고층건축을유도하고 있는추세로최근우리시에서도 용산국제업무단지, 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 286
상암국제업무센터 및 잠실제2 롯데월드 등초고층 건립이가시화되고있어이를통한도시경쟁력제고가필요한 시점이다 그러나, 현재초고층건축에대한설계, 시설기준등이 법적 행정적으로구체화되어있지않은상태로서서울시에서는 2007년2 월초고층건축물의기준마련을추진키로하고, 한국초고층건축포럼 과업무협약을체결하여 2008년 6월까지총 7회에걸친전문가포럼회의를개최하였다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 287
국내 외초고층건축물추진실태는 국내에는서울, 부산, 인천등을중심으로 100층이상의 초고층건축이계획중이거나공사중에있음 제2 롯데월드( 잠실, 112 층), 국제업무센터( 마포상암, 130 층), 용산국제업무지구( 용산, 150 층), 인천타워( 인천송도신도시, 151 층), 부산월드비즈니스센터( 부산해운대, 106 층), 부산 롯데월드( 부산중구, 107 층) 등 최근아시아를중심으로도시이미지향상, 관광및경제활성화등의사유로초고층건축이활발히진행중에있으며 - 대표적인지역으로는 UAE 두바이, 중국상해 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 288
푸동지구, 일본록본기힐 미드타운, 영국런던 카나리워프 등이도시의얼굴로재탄생 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 289
초고층건축물의개선방향 관계법령의개정추진 - 초고층건축물의특성을고려한 각종법령의정비를통하여 - 안전하고효율적이며, 도시 경쟁력있는초고층건축물건립 초고층디자인가이드라인시행 - 도시의공공성과환경성능, 거주자삶의질측면을고려 - 건축가의창의적노력을 인정하면서우리시의랜드마크가 될우수한디자인이되도록유도 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 290
관계법령정비세부개선내용은 초고층건축물의정의신설 ( 건축법제2 조) : 초고층건축물 이란 50층또는 200m 이상건축물로함 초고층건축물에대한용어의정의를통해피난및방재를 비롯한관계법령전반에대한적용구체화가능 중간대피층 설치의무화 ( 건축법시행령제34 조) : 25~30 층마다 중간대피층 설치토록함 ( 바닥면적 산정시제외 ) 현행법규상직접지상으로통하는층만을피난층으로 인정함에따라초고층건축물의경우높이와규모를고려할 때일시에많은인원을피난층까지대피시키는데에는 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 291
피난계단의수용능력과피난거리등현행규정으로는또 다른인명피해초래가우려됨 직통계단 의설치규정완화 ( 건축법시행령제34 조) : 초고층건축물 의 직통계단 은 중간대피층 을 경유하여설치할수있도록함 - 기준으로상호엇갈리게설치허용 직통계단이중간대피층을 초고층건축물에서 직통계단 은연돌효과와압력차등에 의한급기, 배기기능의실효성이떨어지는것을보완하고, 중간피난층으로연결되는계단을포괄적으로직통계단으로 인정 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 292
배연설비 의설치규정완화 ( 건축물의설비기준등에 관한규칙제14 조) 현행 6층이상건물로서판매시설등은바닥면적의 1/100 이상유효면적을가진배연창을설치하거나배연설비를 설치토록되어있으나초고층의경우화재및연기확산 등의문제로배연창개폐가곤란하여예외조항신설및 별도기준수립 피난전용승강기 설치신설 ( 건축법시행령제64 조) : 초고층건축물 은피난에전용되는승강기설치의무화 최근건설되는초고층건축물은승강기를활용한피난대책을 수립하고있음 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 293
: 초고층건축물의경우복합용도허용 ( 건축법시행령제47 조) 초고층건축물에서안전한방화구획및피난계획이 수립되었을경우 동일한건축물에다양한복합용도를설치할수있도록함. 도시공동화방지, 직주근접등사회적비용절감효과등을위해다양한복합용도허용으로자족적인수직도시로개발가능 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 294
공개공지설치기준완화 : 초고층건축물의경우현행조례상공개공지의설치개소 수제한(2 개소이내) 적용제외 대규모대지로인한다양한접근로의구성을감안할때, 2 개소이내로공개공지의설치개소를제한하면다양한 외부공간구성에위축가능성이높음 부설주차장설치기준완화 : 초고층건축물로써교통영향평가에서인정되는경우주차대수산정을탄력적으로운영 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 295
초고층디자인가이드라인시행 ( 09 년부터) 관계법령에서정하기곤란한사항과건축가의창의적인 노력을인정하면서우수한디자인을유도하고자하는사항은 건축위원회심의기준으로활용할예정이다 피난안전성확보를위하여 방재계획서 제출의무화 - 방재시뮬레이션결과를첨부하여건축심의도서와함께제출 - 25~30 층이내마다 중간대피층 설치권장방재시뮬레이션에따라설치면적및개소수확보 피난전용승강기 설치권장 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 296
- 비상전원, 방수성능, 내화성능확보, CCTV 설치, 양방향 통신설비등 구조분야내화성능강화를위해철골구조보다는고강도 콘크리트구조건축물유도 ( 폭열에대한대책강구) 초고층의저층부는모든사람들이이용할수있는공공개념이 요구되는바건축심의신청시 공공환경디자인보고서 를 제출토록의무화 공공환경디자인보고서 : 공개공지등저층부오픈스페이스에 지역민을위한공공기여방안을제시하는것을골자로함 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 297
건물의저층부에는 실내화된공개공간( 아트리움등) 설치를 적극권장 건물의고층부에는방문객들이이용할수있는전망층를설치하되, 입주자부분과별도의동선설치를검토 서울시 성능베이스친환경 에너지건축물설계가이드라인 준수 건물온실가스저감설계를고려하여신 재생에너지시설은건물에너지사용량의 10% 이상을신 재생에너지에의해 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 298
생산하도록권장 옥상층및주요시설에대한보안시스템명기 : 안티 테러리즘에대한고려 초고층건축물은테러의표적이될수있음을감안, 옥상층및주요시설에보안시스템등안티테러리즘고려방안을심의도서상에기입토록유도 향후추진계획 서울시에서는 1차지난 7월에국토해양부에건축법시행령 개정을건의하였고그중 중 ( 08.11.20~12..11) 7개항목은반영되어현재입법예고 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 299
초고층디자인가이드라인 정하여 계획이다 은금년말까지세부기준을 2009년부터건축위원회의심의기준으로활용할 기대효과 초고층건축기준을명확히제시함으로써예측가능한 행정실현과미래를앞서가는건축정책추진가능 초고층개발사업시행시공공성기여를위하여공적공간 확보로시민편의제공 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 300
안전하고우수한건축디자인유도로품격있고매력넘치는 도시경관조성에기여 초고속건축물 ' 고강도콘크리트구조' 의무화 서울시내년부터적용.. 중간대피층 피난전용승강기설치해야 내년부터서울시에들어서는초고층건축물은고강도 콘크리트구조로지어야하면 ' 중간대피층' 과 ' 피난전용승강기' 도 의무적으로설치해야한다. 9 일서울시는이러한내용을담은 ' 초고층디자인가이드라인' 을 마련 2009년부터건축위원회심의기준으로활용키로했다고 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 301
밝혔다. 가이드라인에따르면초고층건축물은 '50 층이상, 200m 이상' 으로정의하고해당건축물은설립하려고할경우 방재계획서제출토록했다. 방재계획서는피난안전성확보를위한것으로방재시뮬레이션결과를첨부, 건축심의도서와함께제출해야한다. 초고층건축물은고강도콘크리트구조로만지을수있고, 25~30 층이내마다 ' 중간대피층' 을만들어야한다. 방수 내화성능확보, CCTV 설치, 양방향통신설비등을갖춘 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 302
' 피난전용승강기' 도의무적으로설치해야된다. 이와함께옥상층과주요시설에보안시스템등안티테러리즘 고려방안을심의도서상에기입토록했다. 가이드라인은또건물과건물소유주주변공간을공개하는등의 내용을담은 ' 공공환경디자인보고서' 를건축심의신청시 제출토록했다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 303
보고서에는공개공지와저층부오픈페이스에지역민을위한공공기여방안을제시토록했다. 건물저층부에는아트리움등실내화된공개공간을설치하고, 고층부는방문객이이용할수있는전망층을설치하되입주자부분과별도의동선을만들어야된다. 아울러, 건물에너지사용량의 10% 이상을의무적으로 신 재생에너지를쓰도록했다. 시관계자는이와관련 " 이번가이드라인은금년말까지 세부기준을정해건축위원회심의기준으로활용될예정으로 서울시내초고속건축물에의무적으로적용된다고보면 된다" 고말했다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 304
초고층빌딩전기설비일반사항 개요 초고층빌딩이란 어떤법적인근거로구분되어지는것은아니나현시대에서이 정도의규모를초고충의범주로넣는다는통념의개념으로 보면( 국내에서는고층빌딩이라정의할수있는건물의설계 및시공이드물어일본의자료를인용하면) 지상高 100m, 30 층이상의고층빌딩을초고층빌딩의범주에넣을수있다 ( 고층빌딩의범위는주택지역 21m 이상, 기타지역 31m 이상으로정하고있다 ). 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 305
초고충빌딩의전기설계시착수를위한기본설계와실시설계과정에서타빌딩설계보다도건축, 기계설비와의충분한협의가이루어져야하고, 특히기계설비의분포및방식에따라대부분의동력간선방법등이제시되므로이점에유의하여야한다. 나. 초고층빌딩의설비및특징 1. 기상 지상약 70m지점에서순간최대풍속이최고도에달한후 위로갈수록약화되었다가 풍속이강해진다. 170m, 250m지점에서재차 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 306
대도시의경우질소산화물, 아황산산화물, 매연, 대기오염 등이상부층에역전층을이루어초고층빌딩의일부층은 대기오염의영향을심각하게받게되므로 OA기기위치선정 및청정대책을강구해야한다. ( 초고층빌딩설계 4 5년 전부터기상관측등을하여데이터를수집한다 ). 2. 냉방 고층에서는복사열의영향으로냉방부하가커지며풍속의증대로외기유입량이많아냉방부하가증가하게되고따라서전기부하도증가하게된다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 307
3. 난방 야간복사로인한난방손실이커지므로실내온도의급강하및 결로현상등에대한방지대책을강구해야만한다. 4. 방재및피난 소방법, 건축법에의한소방시설외에도화재, 지진시일시에 대피, 피난하여야하므로건물내에피난구를분산하여야 하며, 최대피난인력을감안하여건물설계를하여야한다. 화재시고가사다리에는한계가있으므로중간층및적정층에일시대피피난구조대기장소를마련하고비상전화, 비상전원, 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 308
비상식수등을고려해야한다. ( 엘리베이터가 Transfer되는 곳에피난대기장소를마련하는것이바람직하다 40 층, 20 층). - 60 층, 방재센터는가능한한화재재난시총지휘를원활히할수 있도록 1 층에배치시키는것이좋으며지진계, 지진예측 경보기등의설치가필수적이다. 불연성의재료를사용한다. 불이나매연에대한드래프트효과가크므로층간관통부, 방화구획관통부의처리를완전하게하고특히, EPS 경우에는수평구획도철저하게하여야한다. 등의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 309
초고층빌딩에서화재에대한대책이중요한이유 - 건물의수용인원이많다. - 외부로부터의소화, 구조등의소화활동이어렵다. - 화재현장까지도달하는데많은시간을요한다. - 굴뚝효과가크다. - 피난동선이길다. 5. 승강기 특수승강기( 비상용, 전망용등) 를제외한일반용승강기는 저층용, 중층용, 고층용등으로분할배치하여인원수송뿐 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 310
아니라각종설비( 기계, 전기등) 들을원활히운송할수 있도록고려해야한다 ( 적재하중, 규격, 구동방식등고려) 특히, 일본에서는화물용승강기, 방화문, 표시유리창, 아파트 베란다( 지그재그식) 까지고려하고있다. 엘리베이터속도는저층뱅크에서고층뱅크에걸쳐 150~540m/min 을할당하는것이일반적이다 100 층정도의초고층을실현시키기위해서는저층건축면적 대부분이엘리베이터샤프트가된다. 엘리베이터가 따라서모든 1층에서출발한다는사고에서벗어나 스카이로비방식의적용을검토하여야한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 311
5-1. 진동현상 저층부에서는로프( 균형체인) 의진동범위가작지만고층부로 올라갈수록로프의진동수가커지고주파수가증가하게 되므로로프가손상되어승강기의안전에영향을준다. 이동식로프가이드를설치하여진동을억제하여야한다. 따라서 5-2. 바람의영향 초고층빌딩에적용하는승강기는초고속으로운행되고 운행거리도길어승강로내에바람의이동이나충격이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 312
발생한다. 따라서바람의충격이나이동을완화시키기위해공기충격을완화할수있는완충공간을최상층, 중간층, 최하층에설치한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 313
5-3. 굴뚝현상 (Stack Effect) 1 층현관에서문이열려있는경우승강로가굴뚝으로서 작용하게되므로출입문의조작이곤란하거나특히, 화재발생시고층거주자가질식하는사고가발생된다. 현관문은 밀폐형으로한다. 2 중( 회전문) 으로하고승강기기계실의창문을 따라서 6. 조명 초고층빌딩설계시특히중요한항목으로강한태양광선 조사에의한사무실내조도대비, 방향에따른휘도분포 외부광량의절대적인차이등에대해서효율적으로 대처하고( 관련도표, 참고자료등) 또, 조명에의한에너지 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 314
절약측면대책이적극강구되어야만한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 315
7. 건축구조및마감 초고층빌딩은각부분의내진설계가필수적이며, 풍압을 계산한설계, 유구구조, 유지보수측면등이고려되어야한다. 특히, 정보통신및 OA기기등의설치변경이용이한 건축마감이되어야한다. 다. 전기적특징및설계시유의사항 1. 부하특징 전기부하는종방향으로분포되어간선의긍장은건물의수직 방향으로길게되므로간선을포설하는 EPS(Elect. Pipe 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 316
shaft) 는건물의유효사용면적확보로인한제약으로필요 최소 space 로될수밖에없다. 초고층빌딩의간선은필연적으로간선용량을대형화하여 간선계통수를적게할필요가있다. 건물의구조가유구이므로지진시건물이받는수직. 수평방향의가속도및층간변위가대단히크기때문에 간선설비의내진성능을충분히검토할필요가있다. ( 동력, 전력용 Bus 는 Plug in type 으로시설한다), (flex. type 전기설비필요 ) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 317
초고층건물은대용량의부하가건물전반에분산해설치되는 경우가많다. 따라서변압기의설치위치를검토할경우 경제성, 시공성, 안전성, 소음, 진동등의기술적인문제와 함께건물의특수성, 결정하여야한다. 관리운영상의문제도검토하여 변압기의설치장소 - 지하층에만변압기를설치한다. - 지하층과최상층에변압기를설치한다. - 지하층과중간층에변압기를설치한다. - 지하층, 중간층, 최상층에변압기를설치한다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 318
1-1. 배전방식 초고층빌딩의동력기기는단위용량이크고간선거리도 길어지기때문에저압배전의경우 단상부하필요시에는각층또는 설치하는것을검토한다. 400V 급을채용하고, 2~3층마다타이트랜스를 2. 저압간선의선정 변압기의위치는유지관리상또는건물의유효 사용면적확보를위해지하층에집중하는경우에는간선의 수가많아지게된다. 또한간선의샤프트는제한된공간일 경우가많으므로필연적으로간선의용량을크게하여 계통수를적게하여야하는제약이따르므로저압간선은 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 319
가능한한전압별로대용량화하여경량, 비중있게검토해야한다 경제적인면을 초고층빌딩의경우저압대용량간선에적용되는전선재 - AL-Fe Low Impedance Bus Duct - - - - 알루미늄파이프모선알루미늄파이프절연모선알루미늄콜게이트절연모선알루미늄케이블 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 320
3. 간선용량의결정 전원공급범위내의모든부하를종목별로집계하고부하종목마다수요율을설정하고총부하전류를산출하여간선용량과계통수를산정하여야한다. ( 이때제작상및시공상의한계를고려할필요가있다 ) 간선용량으로결정되는차단기설정시상위및하위차단기와 각종의단락보호, 과전류보호, 지락보호협조등을고려하여 사고회로의선택차단이완전하게되도록할필요가있다. 4. 간선계통의고장에대한대책 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 321
대용량간선계통의고장사고는그부분의제거, 수선복구 작업에상당한시간을요하게되므로사고시건물에중대한 지장을초래하는경우가야기된다. 이문제점을보완하기위해 Back-Up 송전방식, Loop 송전방식(4~6 개로구분한다) 예비, 본선송전방식( 샤프트의구분) 등을고려해야한다. 4-1. Back up 방식 중요부하만양쪽피더에서연결, 이상시 By Pass 나머지부하는 Stop 가장경제적인방식 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 322
4-2. Loop 방식 평상시 By pass S/S off, 이상시 By pass S/S on 간선, 차단기사이즈는 2 배로한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 323
4-3. 예비본선방식 각부하마다양쪽피더에서연결하는방식으로신뢰도가크게 되나가장값이비싸다. 5. 통신, OA설비 통신설비, OA설비는최근중요한설비로부상하고있어 통신선로의간선은전기설비방식에준한 Loop, Back-Up, 예비본선방식을적용시키고 LAN을이용한광통신포설경우도 2중 Loop 방식이적극검토적용되어야한다. 6. 인접건물의전파장해 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 324
고층빌딩의인접건물에는전파장해문제가발생하게되므로 대책을강구한다. 6-1. 직접파의전파장해문제 건물에 SHF 안테나설치, 또는초고층빌딩에전파장해대책용 안테나를설치하여케이블로분기한다. 6-2. 간접파의전파장해 직접파와마찬가지로전파장해요인에대한적극적인검토가필요하다. 피해건물의공청안테나대신전파장해를유발하는초고층빌딩의옥상에공청안테나를설치케이블로연결한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 325
7. 피뢰설비 초고층빌딩의경우피뢰설비의완전한보강이절대적인 요건이된다 ( 낙뢰는건물높인의약 2 승에비례) 일본의경우건축물의낙뢰횟수와건물높이와의관계를 다음과같은식으로나타내고있다. - 일반건축물 낙뢰회수 년 건물높이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 326
- 초고층빌딩 낙뢰회수 년 건물높이 건물의높이가높을수록낙뢰횟수의증가뿐만아니라 낙뢰전류도급격히비례증가하므로피뢰방식( 완전보호방식 - 케이지방식) 및피뢰도체규격선정( 초고층 100 mm2이상, 보통 30 mm2이상) 에유의할필요가있다. 초고층빌딩의상부는 100% 완전보호낙뢰설비를해야만 한다 (cage, 수평도체 + 돌침) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 327
건물내정보통신, OA설비는직접낙뢰의피해를받지 않더라도간접적으로영향을받는점에유의해야한다 ( 낙뢰횟수, 뇌격전류, 뇌격거리등) 8. 인텔리젼트빌딩에의대응 초고층빌딩은상당한부분이임대되는경우가많고또한 장래에는정보화시대에대응한기반정보통신설비( 케이블 수납공간확보 : 샤프트, 바닥등), 전원설비(OA 전원용량 50VA/ m2정도), 통신회선( 전화선을제외한데이터용) 이미비된 건축물의임대는기대난이라고할수있다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 328
라. 시공시유의시항 설계및시공은내진설계에의하여행해져야하며, 특히 초고층빌딩의전기부분중요설비시공의경우간선의지지가 중요한사항으로검토되어야한다. 1. 간선의지지 간선의정하중에대하여충분한강도를가지는것은물론지진발생시에무리한응력이가해지지않도록시공방법을취해야한다. 간선의열신축에의한간선및구조물에무리한응력이 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 329
가해지지않도록고려해야만한다. 케이블공사등과같이가요성이있는것은비교적대처하기가 용이하지만 Bus-Duct 같이가요성이없는것에대해서는상 지지에방진고무, 코일, 스프링등을사용하고필요개소에 Flexible Joint 등을설계하여응력을흡수할필요가있다. 일반케이블의경우별도주문제작을요한다.( 케이블내부에 강선삽입으로기계적강도보강 ). 2. 간선의분기방법 고압간선은주로케이블을사용하고저압간선은 Bus duct를 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 330
사용한다. 대용량간선( 저압간선) 에는거의 AL. Bus duct가사용되고 있다. 따라서, 접속개소의전기적신뢰성이높은접촉방법을 강구하지않으면안된다. 분기에대해서는현장에서의접속작업은신뢰성이없고 제작도어려우며시간또한많이걸리므로정확한 Order Made 방식이바람직하다. 제작된제품을현장조립형식으로처리하는것이표준적인 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 331
시공방법이다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 332
초고층공동주택전기설비개선안 지난해여름한일간지에김정태전국민은행장인터뷰기사가실렸다. 강북의타워팰리스라고불리는서울동부이촌동의한주상복합형아파트에서경기도일산신도시아파트로집을옮긴상태였다. 김전행장은동부이촌동주상복합형아파트에살면서여름마다 곤욕을치렀다고밝혔다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 333
통유리로된창문을통해들어오는강렬한햇빛이집안공기를데우지만제대로된창문이없어더운공기가그대로실내에갇혀있어서다. 5월중순부터 9월중순까지 4개월여동안은집안에들어설 때마다사우나에들어선기분이었다고했다. 한달관리비는 120 만원을훌쩍넘었다고푸념했다. 집안에서고기를굽거나생선요리를하면냄새가잘빠지지않는점도골칫거리였다고한다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 334
새로옮긴아파트는 6000만원이상을들여베란다를복원하고그곳에화분을키우고있다고김전행장은전했다. 건축설비(Building Services System) 란. 건축공간을필요로하는환경으로만들기위한제반시설 공조설비(Air Conditioning System, 혹은 HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning), 위생설비(Sanitary System), 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 335
전기설비(Electrical System) 등 내용적으로는보다세분화된여러가지설비가상호유기적인 관계 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 336
건축설비의대상건물은거주공간과비거주공간 거주공간은 쾌적성, 편리성, 위생성, 안전성이주목적 비거주공간은 물품의생산, 저장, 재배, 사육등을위한공간으로 특수목적을위한클린룸(Clean Room), 냉동창고, 동식물원 등 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 337
건축설비의목적별종류 쾌적성 열환경및공기환경을위한냉난방및공조설비 편리성 IB(Intelligent Building), HA(Home Automation) 정보/ 통신설비, 등과같은 운송/ 승강설비, 건물의자동화설비(Building Automation System) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 338
위생성 급배수설비, 정화조, 청소설비등청결을위한설비 안전성 방재및소화설비로건물사용자의재해방지가목적 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 339
건축환경의건축적/ 설비적조절상관관계(1. 열환경 ) 건축적대응방안 단열( 건축적인조절방법) 열용량이큰재료사용( 축열, 단열) 기밀성(Air Tightness) 자연환기( 실내공기나구조체 Cooling) 자연형태양열건물 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 340
설비적대응방안 냉난방(Heating & Cooling) 강제환기 가습및제습(HVAC 에의한) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 341
건축환경의건축적/ 설비적조절상관관계(2. 공기환경 ) 건축적대응방안 자연환기 오염원의격리 설비적대응방안 강제환기 가습또는제습 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 342
건축환경의건축적/ 설비적조절상관관계(3. 음환경 ) 건축적대응방안 소음원의격리( 기계실, 공조실) 소음처리( 흡음또는차음재의사용) 방진( 이중구조) 설비적대응방안 흡음또는방진 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 343
건축환경의건축적/ 설비적조절상관관계(4. 빛 환경 ) 건축적대응방안 차양(Shading Device) 자연채광 설비적대응방안 인공조명(Artificial Lighting) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 344
건축환경의건축적/ 설비적조절상관관계(5. 위생 ) 건축적대응방안 물탱크, 샤프트(Shaft) 설치공간의확보 설비적대응방안 급배수설비 오수분뇨처리시설 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 345
건축환경의건축적/ 설비적조절상관관계(6. 전기/ 정보통신) 건축적대응방안 : 건축물의형태와구조, 외피계획을통하여설비의 도움없이건축적수법을통하여실내환경을조절하는 방법으로에너지사용을줄임, 환경오염을방지, 유지관리가편리함. 전기실, EPS, TPS 설치공간의확보 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 346
설비적대응방안 : 건축적으로조절하는데한계가있거나불가능한경우 기계및전기설비를이용하여조절하는방법으로 환경오염과에너지사용수반. IBS(Intelligent Building System) BAS(Building Automation System), HAS(Home Automation System) 적용가능한최신정보통신기반시설의 적용( 유비쿼터스등) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 347
건물의설비시스템 급수설비 : 건물내위생수, 재활용수, 방화수냉각수의공급 고가수조, 펌프, Pipe, Valve 등 공기조화/ 냉난방설비 : 건물내공기공급/ 냉난방용설비 공조기(Air Handling Unit), Fan, Duct, Damper 등 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 348
배수설비/ 통기설비: 건물내사용된물배수와부속설비 Pump, Pipe, 저집기, 통기관등 급탕설비 : 건물내온수를공급하기위한설비 보일러, Pipe, Pump 등 전기/ 배선설비: 건물내필요한전기를공급하는설비 배전반, 조명등 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 349
수송설비 : 건물사용자를위한수송설비 엘리베이터, 에스컬레이터, Lift 등 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 350
방재설비 : 건물방재를예방, 조치하기위한시설 수화전, 옥내외소화전, 스프링쿨러, 등 전기/ 정보설비: 전기의배급이나정보통신을담당하는설비 전기실, 전선덕트, 전화, Fax, 무선통신, Lan 등 오수/ 분뇨정화설비 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 351
설비시스템의설계 Flow 설계과정 1. 기본구상 2. 3. 기본계획 기본설계 4. 실시설계 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 352
초고층건축물의전기설비적특징 초고층건축물은전기먹는하마 자연환기가불가능한구조 방재에취약한수직구조 겨울철건조 화재에취약 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 353
초고층건축물은전기먹는하마 2005년의경우초고층아파트세대당평균 1,000kWH/ 월 이상의전기를사용( 탑상형) 여름철에는평균 1,700kWH/ 월 세대이상을사용 전체세대평균의 4배이상을사용 연평균 77.27kWH/ m2이며, 독일규정 75kWH/ m2를적용하면지어져서는안되는건축물 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 354
압구정신현대아파트의연평균 41.01kWH/ m2에비해서도 과다 초고층주상아파트의경우공동전기의사용이 40%, 사용이 60% 정도이다. 세대별 전기요금으로환산시( 구간별누진요금제 : 소득재분배) 80 만원 ~ 150 만원/ 월 세대 에너지절약과 에너지과다사용은전기세의부담뿐아니라각종환경오염은 고스란히사회의몫으로남는다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 355
친환경자재의사용, 저에너지사용자재사용 에너지를절약하는형태로의변화가필요 초고층아파트의여름철관리비의 70% 정도가전기요금 고정창문밀폐구조에의한뜨거워진실내공기를식히기위한 에어콘부하가전기사용의주범 밀폐구조는탈출방해요소로작용 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 356
초고층건축물은자연환기가불가능한구조 대부분의주상복합아파트는전면이통유리 전면통유리를통해열기가그대로실내에전달 반면열기를식혀줄통로인환기구는작다( 외관을생각해 밖으로열리는환기구를최소화 ) 들어오는열의양은많은데내보낼수있는통로는작기 때문에당연히실내온도는올라갈수밖에없다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 357
초고층빌딩에서는바람의세기와실내외기압차로인해서 자연환기를도입하지못하는문제 주상복합아파트실내열환경문제는기계식강제공기조화로 해결 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 358
초고층건축물은방재에취약한수직구조 비상엘리베이터는주민대피용이아니라소방관이화재초기건물에신속하게진입하기위한시설물 대부분의초고층아파트에피난층이없는것도문제다. 화재사고등에대비해홍콩은 20 층, 또는 25층단위로 피난층을설치하고피난층은아예아파트를넣을수없는빈 공간으로사고발생시대피시설 높은건축물로낙뢰의기회가늘어난다. 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 359
초고층건축물은겨울철건조, 화재에취약 폐쇄적구조는여름에는 ' 찜질방' 겨울에는 ' 건조함' 초고층아파트경우불의상승효과때문에화재피해가더커질위험이있고, 피난처도마땅치않다. 보험과같은시장경제원리에맡겨건설사에서안전투자를많이하면, 보험을감액하는방식으로안전관리를강화해야한다 건설사에서안전설비에많은비용을투여하도록경제적 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 360
시스템을만들어야한다 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 361
에너지원별단가비교 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 362
초고층건축물전기설비대응방안 중앙난방/ 개별냉방을중앙난방/ 중앙냉방으로 개선방법 열병합발전설비의도입 히트펌프의도입( 지열, 해수열) 흡수식냉온수기의도입 개선효과 중앙집중관리에의한열효율상승 에너지원단가의감소, 냉방용전원설비의감소 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 363
고려사항 냉난방열원공급용배관설비, 소비절약유도 원격검침에의한 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 364
취사용가스공급방법을전기에의한취사로변환 개선방법 입상가스배관의생략 전기에의한 Cooker로변환 개선효과 실내공기질의개선 냉방부하의감소 가스안전설비및위험요소의배제 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 365
고려사항 세대별전기용량의증가 취사용별도수구의설치 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 366
일단강압집중변전실을이단강압 지구변전실로( 간선길이가길다) 개선방법 특고압/ 저압변전을특고압/ 고압/ 저압계통으로변환 지구변전실까지는고압송전, 고압/ 저압으로변환 공급 개선효과 EPS 실면적의감소 전체적인설비비용( 공사비) 의감소 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 367
전압강하, 용이 전력손실의감소및부하변동에대응 고려사항 공급계통의고압/ 저압의분리 지구변전실의설치 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 368
일반난연케이블을저독성난연케이블로변환 개선방법 간선계통의케이블을일반난연/ 저독성난연(HFCO) 으로변경 개선효과 난연및내화성으로케이블연소중에도통전가능 할로겐가스의발생이극히적으므로재실자의위험감소및피해감소 유독성가스의발생최소화 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 369
고려사항 공사비는일반난연에비해약 20% 증가예상 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 370
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변압기를일반몰드변압기에서저소음고효율변압기로변경 개선방법 변압기를일반몰드변압기에서저소음고효율변압기로변경 개선효과 효율상승및부하시손실감소 저소음의실현으로입주민민원감소 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 372
고려사항 공사비는일반몰드변압기대비약 165% 3년이내에투자비의회수가능 고조파대응능력이강함 증가하나 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 373
낙뢰의빈도가높으므로뇌보호시스템의 적용( 내/ 외부뢰) 개선방법 측면뢰보호를위한커튼월금속을보호도체로검토 내부뢰보호를위한 SPD(Surge Protection Device) 채용검토 개선효과 수뢰시전위상승의억제및피해절감 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 374
과전압내성이약한전자기기의보호 고려사항 접지계통및접지시스템의검토 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 375
초고층건축물과일반건물의방재특성비교 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 376
초고층건축물환기설비( 이중외피시스템) 냉방부하감소를위한건축적대응방안 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 377
이중외피방식(Double Skin) 시스템 기존의외피앞에어느정도간격을두고또다른외피를덧붙임 바깥쪽외피는외부의풍우를막아주는역할 안쪽은개폐가가능한구조 외피사이의 20cm - 140 cm공간에는차양장치및흡기구, 배기구가장착되어자연적인실내환기를유도 기타할용방안 주거용초고층건축물에만국한되지않고일반초고층건축물 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 378
고속도로변이나공항근처의소음이심한중고층건축물 장점 자연환기기능( 최소한봄, 가을) 재실자의요구에의한창문개폐가능( 심리적안정감) 기계공조를함께할경우에도설비규모의최소화 실외차양장치의설치효과로냉방에너지의최소화 겨울의난방에너지절약( 두외피사이공간의완충기능) 고속기류의직접적영향( 맞바람) 감소 소음차단효과의향상 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 379
새로운조명 ( 형광등에서 LED 조명으로) 형광등의조명제어( 색온도) 색온도가다른형광등의광속을제어하여조명기구의 색온도를제어하는방식(PWM Dimming, 원격제어) 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 380
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LED(Light Emitting Diode : 발광다이오드) 순방향으로전압을가했을때발광하는반도체소자 발광원리는전계발광효과 발광색은자외선에서가시광선, 적외선영역까지발광 여러가지용도로사용, 향후형광등이나전구를대체할광원 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 382
LED 의장점 광변환효율이높아소비전력이낮음 수명은 1만~5 만시간에이르며점등/ 소등속도가빠름 필라멘트, 유리벌브등을사용하지않아견고하고안전 수은(Hg) 을사용하지않아환경친화적임 점광원으로집적화와정교한디자인이가능 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 383
LED 의단점 기존광원에비해상대적으로높은가격 많은열이발생하며온도상승시허용전류와광출력이감소 광학적으로선명한단색광을보여줌으로써연색성이나쁨 LED 의조명의특징 에너지절약 : 일반백열전구에비해 5분의1, 형광등에비해 3분의 1 수준의 전력만있으면작동 수명 : 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 384
약 5 만시간, 일반백열등이나형광등에비해 10배이상 밝기 : 형광등과비슷한수준까지올라와있다 경제성 : 아직가격이일반조명제품에비해높은것이단점이는 여러개의 LED소자를결합해서하나의램프를구성고출력 LED 제품의생산으로절하가능 LED 조명시장 : 2010년 300 억달러수준, 2015년 600 억달러, 2020년엔 1000 억달러시장에육박할것으로예상 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 385
LED 의조명의경쟁력비교 소비전력( 개당) : LED 0.18W, 형광등 20~40W 수 명 : LED 10 만시간, 형광등 4천시간 패 널 두 께 : LED 10~30mm, 형광등 45~160mm 다양한조명제어가가능 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 386
초고층빌딩의긍정적인건설동기 1. 한도시나국가의랜드마크(Landmark) 2. 관광객집객효과 : 버즈두바이효과 ( 두바이방문객 : 2000년 300 만명에서 2006년 700 만명) 3. 마케팅효과( 초고층상업시설의상징성) 4. 5. 6. 7. 경제성의확보건설첨단기술의집약도시환경문제의해결주변지역의경제활성화 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 387
부정적인건설동기 1. 2. 3. 4. 5. 신상류층의상징자본으로서의의미고도화된토지개발논리공급주의도시계획한국의신개발주의기술유토피아주의 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 388
원리상비경제적이더라도초고층을건립하는경우 1. 2. 3. 건축의브랜드인지도상승 공사중인현장과완공이후초고층의관광상품효과 초고층주변에관련부대시설이들어서면지역경제도큰영향 100층규모의공사비가 1조 5000 억원정도소요, 다른산업에 대한생산유발효과는 3조 6,000 억원, 고용창출은 4만2000 명에이르는것으로알려짐. 4. 100층업무빌딩은 1만명의상시근무자와 5만명정도의 주변유동인구를발생 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 389
초고층빌딩의건설현황 081206 강의용 PPT 20081206 01.hwp 390