피뢰시스템의 리스크관리에 관한 기술지침(E-83-2011)

 

o 관련규격

   - IEC 62305-2 Protection against lightning - Part 2 : Risk management​

o 관련법령․ 고시 등

   - 산업안전보건기준에 관한 규칙 제3장(전기로 인한 위험방지)

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피뢰시스템의 리스크관리에 관한 기술지침(E-83-2011)

 

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1. 목적

2. 적용범위

3. 용어의 정의

4. 뇌격으로 인한 손상

5. 리스크 및 리스크 요소

6. 리스크 관리

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1. 목적

이 지침은 낙뢰로 인한 위험요소의 리스크 평가 절차에 필요한 사항에 대하여 정함을 목적으로 한다.

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2. 적용범위

이 지침은 구조물 및 인입설비의 낙뢰로 인한 위험 요소에 대하여 위험을 줄이거나 허용 범위 이하로 하기 위한 적절한 보호대책의 선택에 대하여

적용한다.

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3. 용어의 정의

(1) 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.

(가) “보호 대상물(Object to be protected)”이라 함은 뇌격의 영향으로부터 보호되는 구조물 또는

인입설비를 말한다.

(나) “통신선(Communication line)”이라 함은 전화선이나 데이터선과 같이 분리된 구조물에 위치한 장비 사이의 통신을 위한 전송매체를 말한다.

(다) “뇌전자계 임펄스(Lightning Electromagnetic Impulse, LEMP)”라 함은 뇌격 전류에 의한 전자계 영향을 말한다.

(라) “물리적 손상(Physical damage)”이라 함은 뇌방전의 기계적, 열적, 화학적, 폭발적인 영향에 의한 구조물(또는 내용물) 또는 인입설비의 손상을 말한다.

(마) “리스크(Risk)”라 함은 보호대상물의 가치(사람과 제품)와 관련되어 뇌방전으로 인해 야기될 수 있는 연간 평균손실액(사람과 제품)을 말한다.

(바) “리스크 요소(Risk component)”라 함은 손상의 원인과 유형에 따른 부분적인 리스크를 말한다.

(사) “허용 리스크(Tolerable risk)”라 함은 보호대상물에 대해서 허용할 수 있는 리스크의 최대값을 말한다.

(아) “피뢰 시스템(Lightning protection system, LPS)”이라 함은 구조물에 입사하는 낙뢰로 인한 물리적 손상을 줄이기 위해 사용되는 모든 시스템을 말한다.

(자) “서지 보호장치(Surge protective device, SPD)”라 함은 과전압을 제한하고 서지전류를 전류(轉流)시키는 적어도 하나의 비선형 소자를 포함하는 장치를 말한다.

(차) “뇌전자계임펄스에 대한 보호 시스템(LEMP protection measures system, LPMS)”이라 함은 뇌전자계 임펄스에 대한 내부 시스템 보호를 위한 모든 시스템을 말한다.

(2) 그 밖의 용어의 정의는 이 지침에서 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 산업안전보건법, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙 및 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 정하는 바에 따른다.

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4. 뇌격으로 인한 손상

(1) 구조물에 가해진 뇌격에 의한 손상은 구조물 자체나 거주자 또는 내부시스템의 고장을 포함한 내용물에 손상을 일으킨다. 피해나 고장은 구조물 주변으로 확산되고 심지어 그 국소적인 환경에도 영향을 미친다.

(2) 인입설비에 영향을 미치는 뇌격에 의한 손상은 접속된 전기․ 전자기기 뿐만 아니라 인입을 위해 사용된 설비(선로나 배관 등)에 손상을 일으킨다.

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5. 리스크 및 리스크 요소

(1) 구조물이나 인입설비에 나타날 수 있는 손실의 각 유형에 대하여 관련된 리스크를 평가하여야 한다.

(2) 구조물에서 평가될 리스크는 다음과 같다.

(가) 인명의 손실리스크(R1)

(나) 공공설비의 손실리스크(R2)

(다) 문화유산의 손실리스크(R3)

(라) 경제적 가치의 손실리스크(R4)

(3) 인입설비에서 평가될 리스크는 다음과 같다.

(가) 공공설비의 손실리스크(R'2)

(나) 경제적 가치의 손실리스크(R'4)

(4) 리스크를 평가하기 위해서는 관련된 리스크 요소(손상의 원인과 유형에 따른 부분적 리스크)가 정의되고 계산되어야 한다. 또한 각 리스크는 이들 리스크 요소의 합이며, 리스크를 산출할 때 리스크 요소는 손상의 원인 및 유형에 따라 그룹화 되어야 한다.

(5) 구조물 직격뢰에 기인한 구조물의 리스크 요소는 다음과 같다.

(가) 구조물 외측 3 m까지의 구역에서 접촉전압과 보폭전압에 의해 발생하는 인축에 대한 손상에 관련된 요소(R4)

(나) 주변 환경에 위험을 줄 수 있는 화재 또는 폭발을 유발시키는 구조물 내측에서 위험한 불꽃으로 생길 수 있는 물리적 손상에 관련된 리스크 요소(Rb)

(다) LEMP에 의해서 발생되는 내부시스템의 고장에 관련된 리스크 요소(Rc)

(6) 구조물 근처 뇌격에 의한 구조물의 리스크요소는 LEMP에 의해서 발생되는 내부시스템의 고장에 관련된 리스크 요소(Rm )가 있다.

(7) 인입설비 직격뢰에 의한 구조물의 리스크요소는 다음과 같다.

(가) 구조물로 인입되는 인입선을 통해 유입된 뇌격전류에 의해 구조물 내측의 접촉전압에 의해 발생되는 생물체에 대한 상해에 관련된 요소(Ru )

(나) 인입설비를 따라 혹은 통하여 전달된 뇌격전류에 기인한 물리적 손상에 관련된 요소(Rv )

(다) 인입선에 유도되어 구조물로 전달된 과전압에 의해 발생된 내부시스템의 고장에 관련된 요소(Rw )

(8) 인입설비 근처 뇌격에 의한 구조물의 리스크 요소는 인입선에 유도되어 구조물로 전달된 과전압에 의해 발생된 내부 시스템의 고장에 관련된 요소(Rz )가 있다.

(9) 인입설비 직격뢰에 의한 인입설비의 리스크 요소는 다음과 같다.

(가) 뇌격전류의 기계적이고 열적인 영향에 의한 물리적 손상에 관련된 요소(R'v )

(나) 저항성 결합에 의한 과전압 때문에 생기는 접속된 장비의 고장에 관련된 요소(R'w )

(10) 인입설비 근처 뇌격에 의한 인입설비의 리스크 요소는 선로에 유도된 과전압에 의해 발생되는 선로 및 접속된 기기의 고장에 관련된 요소(R'z)가 있다.

(11) 구조물 직격뢰에 의한 인입설비의 리스크 요소는 다음과 같다.

(가) 선로를 따라 흐르는 뇌격전류의 기계적이고 열적인 영향에 의한 물리적 손상에 관련된 요소(R'b)

(나) 저항성 결합에 의한 과전압 때문에 생기는 접속된 장비의 고장에 관련된 요소(R'c)

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6. 리스크 관리

6.1 기본절차

낙뢰로부터 구조물이나 인입설비의 보호 및 보호대책의 선택에 있어 다음의 절차가 적용되어야 한다.

(1) 보호대상물과 그의 특성에 대한 확인

(2) 대상에 있어서 손실의 모든 유형과 관련된 상응 리스크의 확인(4의(2)항 참조)

(3) 손실의 각 유형에 대한 리스크의 평가

(4) 허용 리스크(Rt )와 구조물(인입설비에 대해서는 공공설비의 손실 리스크)에 대한 리스크(R1,R2, R3)의 비교에 의한 보호의 필요성 평가

(5) 보호대책의 유무에 따른 총 손실비용의 비교를 통하여 보호비용의 효용성 평가. 이 경우, 구조물(인입설비에 대해서는 경제적 가치의 손실  리스크)에 대한 경제적 가치의 손실 리스크(R4) 요소의 평가는 그러한 비용을 평가하기 위해서 반드시 수행되어야 한다.

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6.2 리스크 평가의 대상 구조물

리스크 평가의 대상 구조물은 다음 사항을 포함하며, 구조물 외측에 접속된 인입 설비는 포함되지 않는다.

(1) 구조물 자체

(2) 구조물 내의 설비

(3) 구조물의 내용물

(4) 구조물 내에 있거나 구조물의 외측으로부터 3 m에 이르는 구역 내에 서있는 사람

(5) 구조물에 대한 손상에 의해 영향을 받는 환경

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6.3 리스크평가 대상의 인입설비

(1) 리스크평가 대상의 인입설비는 다음에 나열한 것들 사이의 물리적 접속이다.

(가) 통신선로에 대한 교환국 건물과 사용자 건물 또는 두 개의 교환국 건물 혹은 두 개의 사용자 건물

(나) 통신선로에 대한 교환국 건물 또는 사용자 건물과 분배노드 또는 두 개의 분배노드 사이

(다) 전원선에 대하여 고압 변전소와 사용자 건물

(라) 배관에 대하여 주 배전용 변전소와 사용자 건물

(2) 고려하는 인입설비는 다음과 같은 선로 장치와 선로 말단장치를 포함하여야 한다.

(가) 다중절환장치, 전력증폭기, 광네트워크장치, 계측기, 선로 말단장치 등

(나) 차단기, 과전류시스템, 계측기 등

(다) 제어시스템, 안전시스템, 계측기 등

(3) 보호는 사용자 장비 또는 인입설비의 말단에 접속된 구조물을 포함하지 않는다.

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6.4 허용 리스크(Rt )

낙뢰에 의한 인명 손실 또는 사회적 혹은 문화적 가치의 손실에 관련되는 경우 허용 리스크 값을 사용한다.

6.5 보호의 필요성을 평가하기 위한 특수한 절차

(1) 대상물의 낙뢰에 대한 보호의 필요성을 평가하는데 있어 고려되어야 하는 리스크는 다음과 같다.

(가) 구조물에 대한 리스크(5의(2)항 참조)

(나) 인입설비에 대한 리스크(5의(3)항 참조)

(2) 고려되어야 하는 각 리스크에 대하여 다음의 각 단계를 실시하여야 한다.

(가) 리스크를 구성하는 구성요소(Rx)의 확인

(나) 확인된 리스크 구성요소의 계산

(다) 총 리스크의 계산

(라) 허용 리스크의 확인

(마) 허용리스크(Rt)와 리스크(R)의 비교

(3) ‘리스크 ≤ 허용 리스크’인 경우 피뢰시스템은 필요하지 않다. 그러나 ‘리스크> 허용 리스크’인 경우의 보호대책은 대상물에 생길 수 있는 모든 리스크에 대해서 ‘리스크 ≤ 허용 리스크’로 줄이기 위해서 채택되어야 한다.

(4) 보호의 필요성을 평가하기 위한 절차를 <그림 1>에 나타내고 있다.

<그림 1> 보호 필요성을 결정하는 절차

 

 

6.6 보호대책의 비용 효과를 평가하는 절차

(1) 구조물 또는 인입설비에 대한 피뢰시스템의 필요성 외에도 경제적인 손실을 줄이기 위해서 보호대책을 설치하는 이점을 확인하는 것이 유용하다.

(2) 구조물에 대한 리스크 중 경제적 가치의 손실 리스크의 평가(인입설비에 대해서는 경제적 가치의 손실리스크)는 사용자가 채택된 보호대책의 유무에 따른 경제적 손실의 비용을 평가할 수 있어야 한다.

(3) 보호의 비용 효과를 확인하는 절차는 다음의 사항이 요구된다.

(가) 구조물에 대한 리스크 중 경제적 가치의 손실 리스크(인입설비에 대해서는 경제적 가치의 손실리스크)를 구성하는 요소의 확인

(나) 새로운 혹은 추가의 보호대책을 하지 않고 확인된 리스크 요소의 계산

(다) 각 리스크 요소에 의한 손실의 연간 비용의 계산

(라) 보호대책이 없을 경우 총 손실의 연간 비용(CL)의 계산

(마) 선정된 보호대책의 채택

(바) 선정된 보호대책의 리스크 요소의 계산

(사) 보호할 구조물 또는 인입설비의 각 리스크 요소에 의한 잔류손실의 연간 비용의 계산

(아) 선정된 보호대책을 설치할 경우 잔류손실의 총 연간 비용(CRL)의 계산

(자) 선정된 보호대책의 연간 비용(Cpm )의 계산

(차) 비용의 비교

① Cl<Crl +Cpm인 경우 피뢰시스템의 설치는 효과적이지 않다.

② Cl ≧ Crl+Cpm인 경우 보호대책은 구조물 또는 인입설비의 수명동안 비용의 절약이 입증된다.

(4) 보호의 비용 효과를 평가하는 절차를 <그림 2>에 나타내었다.

<그림 2> 보호대책의 비용효과를 평가하는 절차

 

6.7 보호대책의 선택

(1) 가장 적합한 보호대책의 선택은 총 리스크에서 각 리스크요소의 할당 및 다른 보호대책의 기술적이고 경제적인 양상에 따라 설계자에 의해 이루어져야 한다.

(2) 중요한 파라미터는 리스크을 줄이기 위한 더욱 효율적인 대책을 결정하기 위해 확인되어야 한다.

(3) 손실의 각 유형에 대해 개별적 또는 조합으로 ‘리스크 ≤ 허용 리스크’의 조건을 만족시키는 여러 가지 보호대책이 있다. 채택된 해결책은 기술적이고 경제적인 측면에 대해 허용되도록 선택되어야 한다.

(4) 보호대책의 선정에 대한 간이절차를 구조물에 대해서는 <그림 3>에, 인입설비에 대해서는 <그림 4>에 나타내었다.

<그림 3> 구조물의 보호대책에 관한 선정절차

 

<그림 4> 인입설비의 보호대책에 관한 선정절차

 

(5) 모든 경우, 시공자 또는 계획자는 가장 중대한 리스크요소를 확인하고, 이들을 감소시키는 것이 바람직하며, 또한 경제적인 측면도 고려하는 것이 좋다.

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​[첨부파일] 피뢰시스템의 리스크관리에 관한 기술지침(E-83-2011)

E-83-2011 피뢰시스템의 리스크 관리에 관한 기술지침.pdf

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