접지 시스템 방식의 분류(TN, TT)

오늘 해볼 이야기는 '접지'입니다.
 
일반인이라면 지구와 한몸되어 맨발 걷기를 떠올리는 분도 있겠지만, 산업에서 일하는 분들은 '접지'는 보호하고자 하는 물체 혹은 회로가 대지와 전기적으로 접속된 상태가 되는 것을 떠올리실 겁니다. 저도 당연히 후자를 생각하였습니다. 
 
이번 글에서는 간단하게 접지 시스템의 분류 정도만 살펴보도록 하겠습니다. 
 

접지 계통의 구분(출처:LSP)

 
접지 시스템 계통은 다음과 같이 분류합니다.
 
1. TN 계통
2. TT 계통
3. IT 계통
 
제1문자 T는 전원계통 한점을 대지에 직접 접속했다는 것을 의미합니다. I는 모든 충전부를 대지와 절연시키거나 높은 임피던스를 통해 한 점을 대지에 직접 접속을 의미합니다.
 
제2문자는 전기설비의 노출도전부와 대지의 관계를 의미하는 것으로 T는 노출도전부를 대지로 직접 접속을 의미하며, N은 노출도전부를 전원계통의 접지점에 직접 접속한 것을 의미합니다. 
 
그다음 문자가 있는 것은 S, C가 있으며 각각 S는 중성선과 접지선을 별도의 도체로 분리한 것을 의미하고 C는 중성선과 접지선을 한 개의 도체로 겸용한 것을 의미합니다. 
 
 

 
예를 들어보면 쉽습니다. 위 그림은 TN-S 접지방식입니다. 전원 측 한 점이 대지에 접지되어 있습니다. 이에 1문자는 'T'가 됩니다. 다음 2문자는 설비의 노출도전부가 전원계통의 접지점에 직접 접속하였으므로 'N'이 됩니다. 그다음 중성선 N과 접지선 PE를 구분하였으므로 3문자는 'S'가 되는 것입니다. 
 
이 방식은 대표적인 방식으로 건물 내 전기실이 있는 대형 수용가, 대형 건축물, 아파트 등은 대부분 이 방식을 사용합니다. 보통은 한전에서 공급하는 다중접지와 더불어 건물의 배전 접지를 별로 하며 이것을 같이 묶습니다. 별도로 접지를 하니까 우리나라 접지를 TT계통으로 이야기하는 사람도 있지만 수용가의 배전 접지를 없앤다고 하더라도 한전의 다중접지는 살아있기 때문에 TN-S 계통이라고 보는 것이 맞습니다.
 
그리고 부하 인근에 배전반 1차 측까지 L1, L2, L3, N과 별도의 PE를 공급해 줍니다. N과 PE가 분리된 것이 핵심입니다. 누전차단기 동작에 장해가 없습니다. 
 

 
다음은 TN-C 방식입니다. 전원 측 한 점이 대지에 접지되어 있습니다. 이에 1문자는 'T'가 됩니다. 다음 2문자는 설비의 노출도전부가 전원계통의 접지점에 직접 접속하였으므로 'N'이 됩니다. 그다음 중성선 N과 접지선 PE를 통합하였으므로 3문자는 'C'가 되는 것입니다. 
 
TN-C 방식은 결함이 있는 방식입니다. 최근 어디에든 누전차단기를 적용한 곳이 많은데 TN-C 방식에서는 누전차단기를 설치하더라도 정상 작동이 어렵습니다. 누전이 발생되더라도 그 전류가 PEN 도체를 타고 흐르면서 누전차단기 내의 ZCT는 누설전류의 이상을 알 수가 없습니다. 

다음은 TN-C-S 방식입니다. 전원 측 한 점이 대지에 접지되어 있습니다. 이에 1문자는 'T'가 됩니다. 다음 2문자는 설비의 노출도전부가 전원계통의 접지점에 직접 접속하였으므로 'N'이 됩니다. 그다음 중성선 N과 접지선 PE가 통합되어 오다가 분리됩니다. 이에 3문자는 'C'가 되고 4문자는 'S'가 되는 것입니다.
 
TN-C 방식은 결함이 있는 방식이라고 하였습니다. 이에 TN-C-S를 적용하면 누전차단기를 적용하면서도 정상 작동시킬 수 있습니다. 일반 수용가에서는 TN-C-S를 적용하면 됩니다. 한전 측에서는 접지봉을 계속 박아오면서 전원을 공급하기 때문에 이 접지선을 써먹고 누전차단기 전원 측에서 PE와 N을 분리하면 됩니다.
 
어찌 보면 현실에 가장 맞는 타당한 접지방식이라고 할 수 있습니다. 일반 수용가에서는 앞으로 이 방식으로 모두 바뀌어야 주택용 누전차단기 동작에도 문제가 없습니다. 
 

 
다음은 TT 방식입니다. 전원 측 한 점이 대지에 접지되어 있습니다. 이에 1문자는 'T'가 됩니다. 다음 2문자는 설비의 노출도전부가 전원계통의 접지점과 분리된 독립적인 접지극에 접속되어 있으므로 'T'가 됩니다. 
 
혹자는 우리나라 대부분의 수용가에서 접지시스템 방식으로 TT 계통을 채용하고 있다는 말하는데, 어디에서 근거한 말인지 잘 모르겠습니다. 다들 그렇게 이야기하니 앵무새처럼 이야기하는 것 같습니다. 앞서 이야기했듯이 한전의 배전방식과 누전차단기 사용에 근거하여 TN-S 방식과 TN-C-S 방식이 당연히 많을 것으로 생각할 수 있습니다. 
 
TT 계통은 별도로 설비의 노출도전부가 접지되어 있기 때문에 상대적으로 큰 접지저항에 의하여 단락전류가 작아질 수 있어 이에 대한 과부하차단기 사용을 면밀하게 검토해야 합니다. 적정시간에 차단기가 떨어지지 않으면 허용 접촉전압 시간을 넘어선 전압이 인체에 인가될 수 있습니다.
 

 
다음은 IT 방식입니다. 1문자 I는 모든 충전부를 대지와 절연시키거나 높은 임피던스를 통해 한 점을 대지에 직접 접속을 의미합니다. 2문자 T이므로 설비의 노출도전부가 전원계통의 접지점에 직접 접속한 것을 의미합니다. 
 
통상 IT는 일반적인 방식은 아닙니다. 전원 공급이 끊어지게 되면 곤란한 석유화학 플랜트, 병원 등에서 사용하는 방식입니다. 전원에서는 고저항의 임피던스 접지로 1선 지락의 경우에는 지락전류를 상당히 제한할 수 있기 때문에 신뢰성 있게 무정전 전원 공급을 지속할 수 있습니다. 대신 고장 제거를 위해 필수 인력이 항상 상주할 수 있는 곳에만 사용되어야 하겠습니다. 또한 고장전류에 대한 별도의 감시장치가 필요한 방식입니다.