1.SPD의 목적
서지 보호장치(SPD, Surge Protective Device)의 주된 목적은 전력선이나 통신선을 통해 유입되는 과도한 전압, 즉 서지로부터 전기 및 전자 장비를 보호하는 것입니다. 서지는 낙뢰(직접 및 간접), 개폐 서지(전력 시스템 내 스위치 작동으로 인한 전압 변화), 그리고 정전기 방전(ESD) 등 다양한 원인에 의해 발생할 수 있습니다. 이러한 서지는 순간적으로 수백 볼트에서 수만 볼트에 이르는 높은 전압을 발생시키며, 이는 연결된 장비의 절연을 파괴하고 회로를 손상시켜 오작동, 성능 저하 또는 영구적인 고장을 유발할 수 있습니다.
SPD는 이러한 위험한 과전압을 감지하여 안전하게 접지 경로로 전환함으로써 장비가 허용 가능한 전압 수준에서 작동하도록 유지하여 장비의 수명을 연장하고, 데이터 손실을 방지하며, 시스템의 신뢰성을 확보하는 데 기여합니다. 궁극적으로 SPD는 인명 및 재산 피해를 예방하고, 중요한 인프라의 안정적인 운영을 보장하는 핵심적인 역할을 수행합니다.
2. 설치 대상
SPD는 과전압으로부터 보호가 필요한 모든 전기 및 전자 시스템에 설치될 수 있습니다. 특히 중요도가 높거나 민감한 장비가 사용되는 곳에는 필수적으로 고려되어야 합니다. 주요 설치 대상은 다음과 같습니다.
2.1. 주택 및 상업
건물 주택이나 상업 건물의 경우, 낙뢰와 내부 서지로부터 전기 설비 및 가전제품을 보호하기 위해 주 전력 분전반에 설치하는 것이 일반적입니다. 컴퓨터, TV, 냉장고, 세탁기 등 고가 가전제품의 손상을 방지하고 안정적인 전력 공급을 확보합니다.
2.2. 산업 시설
공장, 플랜트, 발전소 등 산업 시설에서는 정밀 제어 장치, PLC(Programmable Logic Controller), 모터, 센서, 통신 장비 등이 서지에 매우 취약합니다. 생산 라인의 중단은 막대한 손실로 이어질 수 있으므로, 각 제어반, 장비 전원부, 신호선 등에 다수의 SPD를 설치하여 시스템 전체를 보호해야 합니다.
2.3. 통신 및 데이터 센터
통신 기지국, 데이터 센터, 서버실 등은 고가치 장비가 밀집되어 있으며 24시간 안정적인 서비스 제공이 필수적입니다. 전력선뿐만 아니라 통신선(LAN, 전화선, 광케이블 등)을 통해 유입되는 서지로부터 서버, 네트워크 장비, 스토리지 시스템 등을 보호하기 위해 다양한 종류의 SPD가 적용됩니다.
2.4. 신재생 에너지 설비
태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템 등 신재생 에너지 설비는 넓은 지역에 분산되어 설치되는 경우가 많아 낙뢰에 노출될 위험이 높습니다. 인버터, 컨버터, 제어기 등 핵심 장비의 보호를 위해 DC 및 AC 측 모두에 SPD를 설치해야 합니다.
2.5. 교통 시스템
철도 신호 시스템, 도로 교통 제어 시스템, 항공 관제 시스템 등은 서지 발생 시 치명적인 사고로 이어질 수 있으므로, 관련 제어 장치 및 통신 장비에 대한 철저한 서지 보호가 이루어져야 합니다.
2.6. 의료 시설
병원과 같은 의료 시설에서는 생명 유지 장치, 진단 장비 등 민감한 의료 기기가 다수 사용됩니다. 이러한 장비의 오작동은 환자의 생명과 직결될 수 있으므로, 안정적인 전원 공급과 서지 보호가 최우선으로 고려되어야 합니다.
3. 동작 원리
SPD의 동작 원리는 기본적으로 평상시에는 회로에 영향을 주지 않고 있다가, 서지가 발생하여 정해진 전압 임계치를 초과하면 순간적으로 낮은 임피던스(저항) 경로를 형성하여 서지 전류를 접지로 우회시키는 것입니다. 서지가 사라지면 다시 높은 임피던스 상태로 돌아와 정상적인 회로 동작을 방해하지 않습니다. 주요 동작 원리는 다음과 같습니다.
3.1. 전압 스위칭형 (Voltage Switching Type)
이 유형의 SPD는 특정 전압 이상에서 갑자기 도통 상태로 변하는 특성을 가집니다. 대표적인 소자로는 스파크 갭(Spark Gap)과 가스 방전관(GDT, Gas Discharge Tube)이 있습니다.
- 스파크 갭 (Spark Gap): 두 개의 전극 사이에 절연 매질(공기 등)을 두고, 서지 전압이 인가되면 절연이 파괴되면서 아크 방전이 일어나 서지 전류를 접지로 흘려보냅니다. 대전류 처리 능력이 뛰어나 1차 보호에 주로 사용됩니다.
- 가스 방전관 (GDT): 불활성 가스가 채워진 밀봉된 유리 또는 세라믹 튜브 내부에 두 개 이상의 전극이 있는 구조입니다. 서지 전압이 유입되면 가스가 이온화되어 플라즈마 상태가 되고, 이를 통해 서지 전류가 접지됩니다. 수백 볼트 이상의 높은 전압에서 작동하며, 큰 서지 전류를 처리할 수 있습니다. 응답 속도가 비교적 느린 단점이 있습니다.
3.2. 전압 제한형 (Voltage Limiting Type)
이 유형의 SPD는 특정 전압 이상에서 저항값이 급격히 감소하여 전압 상승을 억제하는 특성을 가집니다. 대표적인 소자로는 금속 산화물 배리스터(MOV, Metal Oxide Varistor)와 애벌랜치 다이오드(Avalanche Diode)가 있습니다.
- 금속 산화물 배리스터 (MOV): 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하는 반도체 소자로, 일정 전압(클램핑 전압) 이상이 되면 저항값이 급격히 낮아져 서지 전류를 우회시킵니다. 응답 속도가 빠르고 에너지 흡수 능력이 우수하여 가장 널리 사용됩니다. 하지만 서지 에너지를 흡수할 때마다 미세하게 특성이 열화되어 수명이 제한적일 수 있습니다.
- 애벌랜치 다이오드 (Avalanche Diode) / TVS 다이오드 (Transient Voltage Suppression Diode): PN 접합 다이오드의 일종으로, 역방향 항복 전압(Breakdown Voltage) 이상에서 급격히 전류를 흘려 전압을 제한합니다. 응답 속도가 매우 빠르고 정밀한 전압 클램핑이 가능하여 민감한 전자회로의 2차 또는 3차 보호에 주로 사용됩니다. 에너지 처리 용량이 MOV보다 작습니다.
3.3. 복합형 (Combination Type)
서지 보호 소자들의 장점을 결합하여 단점을 보완한 형태입니다. 예를 들어, 큰 서지 전류를 처리할 수 있는 스파크 갭이나 GDT를 1차 보호에 사용하고, 잔류 서지를 정밀하게 제한하는 MOV나 TVS 다이오드를 2차 보호에 직렬로 연결하여 전반적인 보호 성능을 향상시킵니다.
4. SPD 분류
SPD는 다양한 기준에 따라 분류될 수 있습니다. 주요 분류 기준은 다음과 같습니다.
4.1. 적용 기준에 따른 분류 (IEC 61643-11 기준)
- Type 1 SPD (클래스 I): 건물 주 전력 인입구와 같이 외부 낙뢰 서지가 직접적으로 유입될 수 있는 지점에 설치됩니다. 높은 서지 전류(10/350 μs 파형)를 처리할 수 있도록 설계되었으며, 주로 스파크 갭 또는 대용량 GDT가 사용됩니다. 직접 낙뢰 전류를 접지로 방전하는 역할을 합니다.
- Type 2 SPD (클래스 II): 분전반과 같이 Type 1 SPD 하단에 설치되거나, Type 1 SPD가 필요 없는 경우(직접 낙뢰 위험이 적은 경우) 주 보호 장치로 사용됩니다. 낙뢰 간접 영향이나 내부 서지(8/20 μs 파형)를 처리하며, 주로 MOV를 사용합니다. 잔류 서지 전압을 허용 가능한 수준으로 제한하는 역할을 합니다.
- Type 3 SPD (클래스 III): 최종 부하 장비(콘센트, 개별 기기 등) 가까이에 설치되어 미세한 잔류 서지나 내부적으로 발생하는 작은 서지로부터 민감한 장비를 보호합니다. 주로 MOV, TVS 다이오드 또는 복합형으로 구성되며, 낮은 서지 전류 용량을 가집니다.
4.2. 설치 위치에 따른 분류
- Main Distribution Board (MDB) SPD: 건물 전체의 전력 인입부에 설치되어 가장 큰 서지 에너지를 처리합니다. 주로 Type 1 또는 Type 2 SPD가 사용됩니다.
- Sub-Distribution Board (SDB) SPD: 각 층이나 구역의 분전반에 설치되어 잔류 서지를 추가적으로 감쇠시킵니다. 주로 Type 2 SPD가 사용됩니다.
- Point-of-Use SPD: 개별 장비의 전원 콘센트나 신호 입력단에 설치되어 최종 보호를 제공합니다. 주로 Type 3 SPD가 사용됩니다.
4.3. 보호 대상에 따른 분류
- AC Power Line SPD: 교류 전력선에 연결되어 과전압으로부터 장비를 보호합니다.
- DC Power Line SPD: 직류 전력선(태양광, 통신 장비 등)에 연결되어 과전압으로부터 장비를 보호합니다.
- Data/Signal Line SPD: 이더넷, 전화선, RS-485, CCTV 등 데이터 및 통신 신호선에 유입되는 서지로부터 장비를 보호합니다. 이러한 SPD는 신호 무결성을 유지하면서 서지를 우회시키는 특수 설계가 필요합니다.
4.4. 연결 방식에 따른 분류
- 병렬 연결 (Parallel Connection): SPD가 전력선과 부하 사이에 병렬로 연결됩니다. 서지 발생 시 SPD를 통해 전류가 흐르고, 서지가 사라지면 다시 고임피던스 상태로 돌아갑니다. 가장 일반적인 방식입니다.
- 직렬 연결 (Series Connection): SPD가 전력선에 직렬로 연결되어 부하로 가는 전원 자체를 필터링합니다. 주로 낮은 서지 전류와 필터링이 동시에 필요한 경우에 사용됩니다.
5. 종류와 특성
앞서 동작 원리에서 설명한 주요 소자들을 기반으로 하는 SPD의 종류와 그 특성은 다음과 같습니다.
5.1. 가스 방전관 (GDT, Gas Discharge Tube)
- 특성: 불활성 가스가 채워진 밀폐된 공간에서 아크 방전 원리를 이용합니다. 서지 전압이 인가되면 가스가 이온화되어 매우 낮은 임피던스를 형성하며 서지 전류를 접지로 방전합니다.
- 장점: 대용량 서지 전류 처리 능력이 매우 뛰어나고, 잔류 전류가 거의 없으며, 수명이 길고 안정적입니다. AC 전원과 DC 전원 모두에 사용될 수 있습니다.
- 단점: 응답 속도가 MOV나 TVS 다이오드에 비해 상대적으로 느립니다. 또한, 방전이 시작되면 순간적으로 낮은 전압으로 유지되기 때문에, AC 회로에서는 후속 전류(Follow Current) 문제가 발생할 수 있습니다. 후속 전류는 서지가 사라진 후에도 상용 주파수 전류가 GDT를 통해 계속 흐르는 현상으로, 이는 GDT의 손상이나 차단기 트립을 유발할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 후속 전류 차단 기능이 있는 GDT나 다른 소자와 조합하여 사용합니다.
- 주요 용도: Type 1 SPD와 같이 주 전력 인입점에서 큰 서지 전류를 처리하는 1차 보호용으로 적합합니다. 통신선의 1차 보호에도 사용됩니다.
5.2. 금속 산화물 베리스터 (MOV, Metal Oxide Varistor)
- 특성: 비선형 저항 특성을 가진 반도체 소자입니다. 평상시에는 높은 저항을 유지하다가, 인가 전압이 특정 임계치(클램핑 전압)를 초과하면 저항값이 급격히 감소하여 서지 전류를 우회시킵니다.
- 장점: 응답 속도가 빠르고, 비교적 넓은 범위의 서지 에너지를 흡수할 수 있습니다. 제조가 용이하고 비용 효율적이어서 가장 널리 사용되는 SPD 소자입니다.
- 단점: 서지 에너지를 흡수할 때마다 미세하게 열화되어 수명이 제한될 수 있습니다. 반복적인 서지 노출 시 특성이 변하여 결국 단락되거나 과열로 인해 화재 위험이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 열 퓨즈 등의 보호 장치가 내장된 MOV 기반 SPD가 많습니다. 잔류 전압(클램핑 전압)이 GDT보다 높을 수 있습니다.
- 주요 용도: Type 2 SPD, 분전반 및 제어반 보호, 일반적인 가전제품 보호, 전원 스트립 등 다양한 용도로 사용됩니다.
5.3. TVS 다이오드 (Transient Voltage Suppression Diode)
- 특성: 애벌랜치 다이오드 또는 제너 다이오드의 일종으로, 역방향 항복 전압 이상에서 매우 빠른 속도로 전류를 흘려 전압을 제한합니다.
- 장점: 응답 속도가 MOV나 GDT보다 훨씬 빠르며, 정밀한 클램핑 전압을 제공합니다. 낮은 잔류 전압 특성으로 민감한 전자 장비 보호에 매우 효과적입니다.
- 단점: 에너지 처리 용량이 MOV나 GDT에 비해 상대적으로 작습니다. 따라서 큰 서지 전류가 예상되는 곳에는 단독으로 사용하기 어렵고, 다른 SPD 소자와 조합하여 다단계 보호 시스템의 최종 단계에 주로 사용됩니다.
- 주요 용도: Type 3 SPD, 민감한 전자 회로의 2차 또는 3차 보호, 데이터/신호선 보호, 마이크로프로세서 및 통신 인터페이스 보호 등.
5.4. 복합형 SPD (Hybrid SPD)
- 특성: GDT, MOV, TVS 다이오드 등 여러 서지 보호 소자들의 장점을 결합하여 구성된 SPD입니다. 예를 들어, GDT로 큰 서지 전류를 1차적으로 처리하고, MOV나 TVS 다이오드로 잔류 서지 전압을 정밀하게 제한하는 방식입니다.
- 장점: 각 소자의 단점을 보완하여 전체적인 보호 성능을 극대화합니다. 대용량 서지 처리 능력과 낮은 잔류 전압 특성을 동시에 가질 수 있습니다.
- 단점: 단일 소자 SPD에 비해 비용이 더 높고 회로가 복잡할 수 있습니다.
- 주요 용도: 높은 수준의 보호가 요구되는 중요 시스템, 다단계 서지 보호 시스템의 핵심 구성 요소로 사용됩니다.
6. 등급 시험에 따른 분류
SPD는 IEC 61643-11 등의 국제 표준에 따라 엄격한 시험을 거쳐 등급이 부여됩니다. 이 시험 등급은 SPD의 성능과 적용 가능한 서지 환경을 나타냅니다.
6.1. Type 1 (클래스 I) 시험
- 시험 파형: 10/350μs 전류 파형을 사용합니다. 이 파형은 직접 낙뢰에 의한 대용량 서지 전류를 모의합니다.
- 특징: SPD가 이 등급을 만족하려면 매우 높은 서지 전류(수십 kA에서 수백 kA)를 안전하게 방류할 수 있어야 합니다. 주로 건물의 주 전력 인입구와 같이 외부 낙뢰 서지에 직접 노출될 수 있는 위치에 설치되는 SPD에 적용됩니다. 후속 전류(Follow Current) 소멸 능력이 중요하게 평가됩니다.
- 주요 소자: 주로 스파크 갭이나 대용량 GDT가 사용됩니다.
6.2. Type 2 (클래스 II) 시험
- 시험 파형: 8/20μs 전류 파형을 사용합니다. 이 파형은 간접 낙뢰 또는 시스템 내부의 개폐 서지와 같은 유도 서지를 모의합니다.
- 특징: Type 1 SPD보다 낮은 서지 전류 용량(수 kA에서 수십 kA)을 가지지만, 더 낮은 잔류 전압(Up, 보호 수준)을 제공합니다. 주로 분전반이나 서브 분전반에 설치되는 SPD에 적용됩니다.
- 주요 소자: 주로 MOV가 사용됩니다.
6.3. Type 3 (클래스 III) 시험
- 시험 파형: 1.2/50μs 전압 파형 및 8/20μs 전류 파형을 조합하여 사용합니다. 이는 장비에 근접하여 발생하는 작은 규모의 서지나 잔류 서지를 모의합니다.
- 특징: 가장 낮은 서지 전류 용량을 가지지만, 매우 낮은 잔류 전압을 제공하여 민감한 전자 장비를 최종적으로 보호합니다. 주로 콘센트형 SPD나 개별 장비 내부에 통합되는 SPD에 적용됩니다.
- 주요 소자: MOV, TVS 다이오드 또는 이들의 복합형이 사용됩니다.
6.4. 기타 등급 및 특수 시험
- 통신 및 신호선 SPD 시험: IEC 61643-21 등과 같은 별도의 표준에 따라 시험됩니다. 이러한 SPD는 신호선 특성(대역폭, 삽입 손실 등)에 영향을 주지 않으면서 서지를 효과적으로 제거하는 능력이 중요하게 평가됩니다.
- Iimp (Impulse Current): Type 1 SPD의 중요한 특성으로, 10/350μs 파형으로 SPD가 견딜 수 있는 최대 임펄스 전류 값입니다. 이 값이 높을수록 강력한 낙뢰 서지에도 견딜 수 있습니다.
- In (Nominal Discharge Current): Type 2 SPD의 중요한 특성으로, 8/20μs 파형으로 SPD가 여러 번 반복하여 방전할 수 있는 공칭 방전 전류 값입니다. 이 값이 높을수록 반복적인 서지에 대한 내구성이 좋습니다.
- Up (Voltage Protection Level): SPD의 가장 중요한 성능 지표 중 하나로, SPD가 서지를 방전할 때 부하 측에 나타나는 잔류 전압의 최대값입니다. 이 값이 낮을수록 장비를 더 효과적으로 보호할 수 있습니다. 보호 대상 장비의 절연 내력보다 항상 낮아야 합니다.
- Uc (Maximum Continuous Operating Voltage): SPD가 손상 없이 연속적으로 견딜 수 있는 최대 상용 주파수 전압입니다. 이 값은 시스템의 정상 작동 전압보다 높아야 합니다.
7. 과전압 범주에 따른 선정기준
SPD 선정은 보호 대상 장비의 민감도, 설치 위치, 예상되는 서지 환경 등을 종합적으로 고려하여 이루어져야 합니다. IEC 60364-4-443 및 IEC 60364-5-534 표준은 건물을 과전압 범주(Overvoltage Category)로 나누고, 각 범주에 따라 적절한 SPD를 선정하도록 권장합니다.
7.1. 과전압 범주 정의
- Category IV (CAT IV): 건물 주 전력 인입점, 저전압 외부 선로, 전력량계 부근 등 매우 높은 서지 에너지에 노출될 수 있는 지점. 직접 낙뢰의 영향이 큰 곳입니다.
- Category III (CAT III): 건물 내 주 분전반, 산업용 설비, 배전반 등 서지 전류가 비교적 큰 지점. 간접 낙뢰나 내부 서지의 영향이 큰 곳입니다.
- Category II (CAT II): 주택 및 상업 건물의 콘센트, 가전제품, 사무실 장비 등 일반적인 부하에 연결되는 지점. 상대적으로 작은 서지에 노출됩니다.
- Category I (CAT I): 민감한 전자 장비의 내부 회로, 마이크로프로세서 등 매우 낮은 서지 에너지에도 손상될 수 있는 지점.
7.2. SPD 선정 기준
- 설치 위치 및 과전압 범주:
- CAT IV (건물 인입점): Type 1 SPD를 설치하여 강력한 10/350μs 파형의 서지를 처리해야 합니다. 이는 직접 낙뢰에 대한 1차 보호 역할을 합니다.
- CAT III (주 분전반, 서브 분전반): Type 2 SPD를 설치하여 8/20μs 파형의 서지를 처리하고, 잔류 서지 전압을 제어해야 합니다. Type 1 SPD가 설치된 경우에도 Type 2 SPD를 직렬로 연결하여 다단계 보호를 구축하는 것이 일반적입니다.
- CAT II (콘센트, 최종 장비 근처): Type 3 SPD를 설치하여 1.2/50μs 전압 파형의 서지를 처리하고, 민감한 장비를 최종적으로 보호합니다. 이는 Type 1, 2 SPD로는 완전히 제거되지 않은 잔류 서지나 내부적으로 발생하는 작은 서지로부터 보호합니다.
- 보호 수준 (Up): 보호하고자 하는 장비의 절연 내력보다 SPD의 Up 값이 반드시 낮아야 합니다. 예를 들어, 특정 장비의 절연 내력이 1.5kV라면, 해당 장비를 보호하는 SPD의 Up는 1.5kV보다 낮은 값을 가져야 합니다. 다단계 보호 시에는 상위 단계 SPD의 Up가 하위 단계 SPD의 Up보다 높아야 합니다.
- 최대 연속 동작 전압 (Uc): 시스템의 정상 동작 전압보다 충분히 높아야 합니다. 그렇지 않으면 SPD가 정상 상태에서도 작동하여 전력 손실을 유발하거나, 수명이 단축될 수 있습니다.
- 공칭 방전 전류 (In) 및 임펄스 전류 (Iimp): 예상되는 서지 전류의 크기에 따라 적절한 값을 가진 SPD를 선택해야 합니다. 낙뢰 위험이 높은 지역이나 중요 설비에는 더 높은 Iimp 또는 In 값을 가진 SPD를 선택해야 합니다.
- 접지 시스템과의 연동: SPD는 서지 전류를 안전하게 접지로 방전해야 하므로, 효과적인 접지 시스템과의 연동이 필수적입니다. 접지 저항이 낮고, 접지선 길이가 짧을수록 SPD의 성능은 극대화됩니다.
- 후속 전류 차단 능력: AC 시스템에서는 GDT 기반 SPD의 경우 후속 전류를 효과적으로 차단할 수 있는지 확인해야 합니다.
- 표시 장치 및 모니터링: SPD의 동작 상태를 쉽게 확인할 수 있는 표시 장치(예: LED, 고장 표시기)가 있는 제품을 선택하고, 필요시 원격 모니터링 기능이 있는 SPD를 고려할 수 있습니다.
- 신호선 보호: 데이터 통신 장비를 보호하는 경우, 통신 방식(이더넷, RS-485 등)과 전송 속도에 적합한 신호선용 SPD를 선택해야 합니다. 이는 신호 감쇠를 최소화하면서 서지를 제거해야 합니다.
8. 낙뢰 및 서지의 보호대책
낙뢰 및 서지는 예측하기 어렵고 그 피해가 막대할 수 있으므로, 종합적이고 다단계적인 보호대책을 수립하는 것이 중요합니다. SPD 설치는 이러한 보호대책의 핵심 부분입니다.
8.1. 외부 낙뢰 보호 시스템 (LPS, Lightning Protection System)
건물이나 구조물에 직접 낙뢰가 떨어지는 것을 방지하기 위한 시스템입니다.
- 수뢰부: 낙뢰를 직접 포착하는 부분으로, 피뢰침(Lightning Rod)이나 가공 지선 등이 여기에 해당합니다.
- 인하도선: 수뢰부에서 포착된 낙뢰 전류를 안전하게 대지로 흘려보내는 도선입니다. 최대한 짧고 직선으로 설치해야 합니다.
- 접지극: 낙뢰 전류를 대지(땅)로 확산시키는 부분으로, 낮은 접지 저항을 갖도록 설치되어야 합니다. 외부 LPS는 직접 낙뢰로부터 건물의 물리적 손상을 방지하는 데 주력합니다.
8.2. 내부 낙뢰 보호 시스템 (IPS, Internal Lightning Protection System)
외부 LPS와 연동하여 내부 시스템을 보호하는 것으로, 주로 SPD 설치와 등전위 본딩으로 구성됩니다.
- SPD (Surge Protective Device) 설치:
- 다단계 보호 (Coordination): 건물 인입점(Type 1), 주 분전반(Type 2), 최종 장비 근처(Type 3)에 이르기까지 여러 단계의 SPD를 설치하여 잔류 서지를 점진적으로 감쇠시키는 것이 중요합니다. 각 단계의 SPD는 서로 협력하여 서지 에너지를 효율적으로 분산 처리해야 합니다.
- 적절한 용량 선정: 예상되는 서지 전류의 크기와 보호 대상 장비의 민감도를 고려하여 적절한 Iimp, In, Up 값을 가진 SPD를 선택합니다.
- 신호선 및 데이터 라인 보호: 전력선뿐만 아니라 통신선, 데이터선, 제어선 등 모든 금속성 케이블에 SPD를 설치해야 합니다. 이러한 선로를 통해 유입되는 서지도 장비에 치명적인 손상을 입힐 수 있습니다.
- 등전위 본딩 (Equipotential Bonding): 모든 금속 구조물, 접지 시스템, 전력선, 통신선 등을 하나의 동일한 전위로 연결하여 서지 발생 시 전위차로 인한 아크 발생 및 장비 손상을 방지합니다. 주 접지 바(Main Earthing Bar)를 중심으로 모든 접지 시스템과 금속성 부분을 연결합니다.
8.3. 차폐 (Shielding)
전자기장으로부터 장비를 보호하기 위해 케이블이나 장비를 차폐(Shielding)하는 것도 효과적인 서지 보호 대책입니다. 금속성 덕트나 차폐 케이블을 사용하여 전자기 간섭(EMI)과 서지 유입을 줄일 수 있습니다.
8.4. 올바른 배선 및 접지
- 짧은 배선: SPD와 접지점 사이의 배선 길이를 최대한 짧게 하고, 굽힘을 최소화하여 서지 유도 전압을 줄입니다.
- 저임피던스 접지: 낮은 접지 저항을 유지하고, 가능한 한 광대역 접지(Broadband Earthing) 시스템을 구축하여 서지 전류가 효율적으로 방전되도록 합니다.
- 스타 접지 (Star Earthing): 여러 접지 지점을 한 곳으로 모아 접지하는 방식으로, 접지 전위차를 최소화하고 서지 전류의 경로를 예측 가능하게 만듭니다.
8.5. 유지보수 및 점검
SPD는 서지 에너지를 흡수할 때마다 성능이 저하될 수 있으므로, 주기적인 점검과 유지보수가 필요합니다. SPD의 동작 상태 표시기를 확인하고, 고장이 발생한 경우 즉시 교체해야 합니다. 특히 중요한 시스템에서는 예방적 유지보수 계획을 수립해야 합니다.