보폭 전압(Stride Voltage)은 주로 전력 설비의 지락 사고가 발생할 때 지표면에 흐르는 전류에 의해 발생하는 전압 차이를 말합니다. 이 전압 차이는 지면의 두 지점 사이에서 발생하며, 사람이 그 위에 서 있으면 전기가 사람의 몸을 통해 흐르게 됩니다. 특히, 두 발 사이의 거리(보폭) 때문에 발생하는 전위차가 '보폭 전압'입니다. 보폭 전압은 지락 사고(지선이 땅에 닿거나 지중 전선이 손상된 경우)나 낙뢰 등의 원인으로 인해 발생할 수 있으며, 이러한 상황에서 사람이 두 발을 지면에 대고 서 있을 때 발생하는 전압 차이에 노출될 수 있습니다. 이 전압 차이로 인해 감전 사고가 발생할 수 있습니다.
1. 보폭 전압 발생 원리
지락 사고와 보폭 전압의 발생 과정
지락 사고: 지락 사고란 전기 설비에서 전류가 대지로 흐르는 사고를 말합니다. 이때 접지된 지점에서 대지로 전류가 방출되는데, 이 전류는 방사형으로 퍼져나갑니다.
접지 전류: 전류가 대지로 흐르게 되면 대지의 각 지점에서 전압이 발생하게 됩니다. 대지에서의 전위 분포는 접지된 지점으로부터 멀어질수록 감소하는 형태를 띠게 됩니다. 이때 전류의 경로에 따라 지표면에서 서로 다른 지점 사이에 전압 차이가 생기게 됩니다.
보폭 전압: 사람이 두 발을 지면에 대고 서 있을 때, 두 발이 닿아 있는 위치의 전위가 다를 경우 그 사이의 전압 차이가 사람의 몸을 통해 전류가 흐르게 만듭니다. 이때의 전압 차이를 보폭 전압이라 부릅니다. 보폭이 클수록 두 지점 간의 전위차도 커지게 됩니다.
전압 분포와 위험성
접지점 근처에서 전압이 가장 높고, 거리가 멀어질수록 전압이 점차 낮아지는 분포를 보입니다. 만약 사람이 접지점 근처에 서 있다면, 두 발 사이의 전압 차이가 커져 감전 위험이 높아집니다. 특히 전력 설비 근처에서 발생하는 지락 사고 시, 보폭 전압으로 인한 사고가 발생할 수 있습니다.
2. 보폭 전압 이론
보폭 전압
주로 지락 전류와 지표면의 저항, 그리고 두 발 사이의 거리에 의해 결정됩니다. 이를 설명하기 위해 기본적인 전류와 전압의 관계를 이용할 수 있습니다. 전위 분포와 전압 차이 지표면에 흐르는 전류는 접지된 지점에서 멀어질수록 약해지며, 전압 또한 감소합니다. 이를 수식으로 표현하면, 접지 저항을 고려한 전압 분포는 다음과 같은 형식을 가질 수 있습니다
이 공식은 대지 저항률과 지락 전류가 일정할 때, 반경이 커질수록 전압이 감소하는 형태를 나타냅니다.
보폭 전압 계산
보폭 전압은 두 발 사이의 거리에서 발생하는 전위차로, 두 지점 간의 전위 차이를 계산해야 합니다.
이 식은 두 지점 간의 거리 차이가 클수록 보폭 전압이 커질 수 있음을 나타냅니다. 즉, 사람의 보폭이 넓을수록 위험한 전위차에 노출될 가능성이 커집니다.
3. 보폭 전압에 대한 안전 대책
보폭 전압으로 인한 감전 사고를 방지하기 위해서는 다음과 같은 안전 대책이 필요합니다
접지 시스템 개선: 지락 전류가 흐를 때 지표면의 전압 차이를 줄이기 위해 효과적인 접지 시스템을 설계해야 합니다. 특히, 전력 설비 주변의 접지 저항을 낮추는 것이 중요합니다.
안전 거리 유지: 지락 사고가 발생할 수 있는 전력 설비 근처에서는 안전 거리를 유지하는 것이 중요합니다. 지락 사고 발생 시, 접지점에서 멀리 떨어져 있도록 유도하는 것이 필요합니다.
보호 장치 설치: 전력 설비에 과전압 보호 장치나 지락 보호 장치를 설치하여 지락 사고 발생 시 신속하게 전류를 차단하고, 피해를 최소화하는 조치를 취할 수 있습니다.
사고 발생 시 대처 방법: 전력 설비 근처에서 사고가 발생할 경우, 두 발을 최대한 모으고 짧은 발걸음으로 이동하여 보폭 전압에 노출되는 것을 줄이는 것이 좋습니다.