전기설비에서 서지는 왜 위험한가요?

Question

전력공학을 공부하다 보면 낙뢰나 개폐 시 순간적으로 매우 높은 전압이 발생하는 서지 현상이 나온다고 배우는데, 왜 짧은 순간 전압인데도 설비가 손상될 수 있는지 궁금합니다. 또한 피뢰기와 서지보호장치는 어떤 방식으로 이런 이상전압을 막는지도 알고 싶습니다. 실제 현장에서는 어떤 설비가 서지에 특히 약한지도 자세히 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 서지는 매우 짧은 순간 발생하지만 전압 크기가 매우 크기 때문에 절연파괴와 전자장비 손상을 일으킬 수 있습니다. 낙뢰나 차단기 개폐 시 계통에는 순간적인 과도현상이 발생합니다. 이때 수만 볼트 이상의 높은 전압이 짧게 나타날 수 있습니다.

절연체는 일정 전압 이상이 되면 절연파괴가 발생할 수 있습니다. 특히 반도체와 전자회로는 작은 과전압에도 손상될 수 있습니다.

피뢰기는 평상시에는 절연 상태를 유지하다가 일정 전압 이상이 되면 전류를 대지로 방전시킵니다. 즉 이상전압을 우회시켜 설비를 보호하는 역할을 합니다.

최근 자동제어 설비와 PLC, 통신장비는 서지에 매우 민감하기 때문에 SPD 같은 서지보호장치를 많이 사용합니다. 결국 서지는 짧은 순간이지만 매우 큰 에너지를 가지기 때문에 전력설비 보호에서 매우 중요한 관리 대상입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전기설비에서 서지는 아주 짧은 순간이지만 전압이 평소보다 수십 배 넘게 튀어 오르기 때문에 절연 파괴를 일으켜 내부 회로를 바로 태워버릴 수 있습니다. 그래서 피뢰기나 SPD 같은 장치들이 이상전압을 감지하자마자 대지로 흘려보내서 뒷단에 있는 설비를 보호해주는 원리에요. 특히 요즘 많이 쓰는 반도체가 들어간 정밀 제어 기판이나 통신 장비들이 서지에 워낙 취약해서 현장에서는 더 각별히 관리해주어야 하죠.