선행 스트리머 방출형 피뢰침

일반피뢰침(돌침)과 최신형 피뢰침인 선행 스트리머 방출형 피뢰침(Early Streamer Emission Air Terminal)에 대하여.

 

1. 개요

종래의 돌침형 피뢰기는 보호범위가 45～60도로서 알려지고 있으나 실제로는 범위에 관계없이 뢰격이 발생하는 경우도 많았다. 또한 낙뇌를 피뢰침으로 보호한 경우에도 접지선 및 접지극에 대전류의 유입과 대지전위 상승으로 인한 2차적인 피해가 발생하고 있다. 따라서 효과적인 피뢰대책을 위한 최신형의 피뢰침이 여러가지 개발되고 있다.

2. 돌침형 피뢰기

2-1. 보호이론

보호대상물의 상부에 대지와 접지된 돌침을 설치함으로써 보호각내의 범위에서 발생된 뇌격을 돌침으로 흡인하여 대지로 방전시켜 보호대상이 직격뢰를 맞지 않도록 한다는 이론이다. 일반적으로 보호각은 45-60도를 적용한다. 돌침의 높이가 높아질수록 보호각이 좁아진다.

2-2. 동작원리

뇌운에 전하가 충전되어 공간전위가 상승되면 공기의 절연저항이 파괴되어 뇌운과 대지간에 서서히 방전로가 형성되게 된다. 이때 뇌운과 가장 가까운 측에 돌침을 높게 설치함으로서 방전로가 최단거리에 형성되도록 하여 뇌격을 유도하는 것이다. 유도된 뇌격 에너지는 돌침을 통하여 유입하게 되고 접지선을 통하여 대지로 방출된다.

2-3. 구성

뇌격 유도용 돌침과 지지대, 접지선, 접지판 또는 접지봉으로 구성된다.

3. 선행 스트리머 방출형 피뢰침

3-1. 보호이론

형상은 일반 돌침과 유사하나 돌침에 별도의 장치를 설치하여 고전압 펄스를 발생시켜 돌침으로 부터 상공으로 이온방사를 실시함으로서 같은 높이의 돌침보다 넓은 범위의 보호반경을 갖는다. 보호범위는 전기기하학적 모델에 의거한 회전구체법이 적용된다.

3-2. 동작원리

선행스트리머 방출형 피뢰침은 뇌운이 근접하게 되면 지상에 유도되는 유도전하를 포집하여 고전압을 발생시키고 펄스발생기를 동작시켜 피뢰침 첨두에서 선행 스트리머방사(이온방사)를 일으킴으로서 넓은 범위의 뇌운을 흡인하게 된다.

3-3.구성

돌침과 지지대,접지선,접지극 이외에 고전압 펄스발생장치로 구성는데 이 경우 접지극은 뇌전류방전시에는 접지극으로 작용하고 방전전에는 대지에 생성된 유도전하를 포집하는 전극으로 작용하게 된다.

4. 선행 스트리머 방출형 피뢰침의 장점

- 낮은 높이의 돌침으로 넓은 보호범위를 갖는다.(높이 돌침을 세운 효과)

- 일반돌침보다 검증된 보호범위를 갖는다.

- 적은 수량의 돌침으로 일반돌침보다 경제적이다.