『접지 요령』

 1. 접지의 일반적 개념

   ○ 접지의 일반적 개념

    접지(接地)란 전기선 한쪽을 전기적으로 땅에 연결한다는 의미이며 영어로는 어스(earth) 그라운드(ground)라고도 합니다.

전기는 지구를 기준으로 하고 있으며 접지란 지구와 전기적 장치들 간(몸체)의 전위차(電位差)를 “0 Volt”가 되도록 해주는 것입니다.

그러므로 전기를 일으키는 발전소 변전소 전기를 받고 보내는 트랜스나 전기모터 등 전기장치들의 몸체를 땅과 연결시켜 줍니다.

  ○ 접지를  해주어야 하는 이유

    전기는 교류(AC)든 직류(DC)든 간에 2가닥 이상의 선이 필요합니다.

AC인 경우는 유도성분이 많고 DC인 경우는 용량성분이 많습니다. 그러나 어느 쪽이든 도체가 있는 곳이면 전기가 흐를 수 있고 전기가 흐르는 곳은 전기가 축척될 수가 있습니다. 

이러한 성분에 의해 전기가 축적되면 경우에 따라 제품을 망가뜨리거나 인체에 접촉되면 인명 피해를 입을 수 있기 때문에 접지를 해주어야 합니다.

    ※ 예 : 세탁기 냉장고등의 어스, 정전기와 감전 같은 현상

다. 자동차의 접지의 중요성

    자동차에는 수십 군데에 접지를 하는데 이유는

     - 전기를 안정적으로 생성과 공급

     - 전기장치들의 안정된 동작 유지

     - 기타 전기 간섭 배제

등을 위하여 접지를 탄탄하게 해주고 있습니다.

2. 자동차의 접지의 중요성

 가. 접지를 보는 기술적 요령

   ○ 자동차를 기준으로 접지를 설명 드리겠습니다.

자동차는 배터리마이너스 단자와 차체 사이에 선이 연결 되어 있으며 이를 접지선이라 합니다. 그리고 차를 생산할 때 이미 접지선이 작업되어 있습니다.

그러나 자동차가 운행되는 동안 선로노후 단자부식 진동 등에 의한 기계적 결함(부품특성과 조립특성)으로 접지저항치가 변하게 되어 접지전위가 변하거나 증가합니다.

그래서 접지선을 보강 또는 단자 조임을 하여 접지저항(抵抗)을 줄여 주는 정비작업을 하는데 이는 접지전위(接地電位)를 줄여주기 위함입니다.

따라서 접지저항(抵抗)이 증가하면 자동차성능과 어떤 관계가 있는가를 수식적으로 풀어보면 다음과 같은 현상이 생깁니다.

※ 조건제시 : 조건: 12V, 접지저항이 0.1Ω(옴)일 때 이곳으로 전류가 10A 흘렀다면 배터리마이너스 단자와 차체 간에는 1V의 전위차가 생김.

      ● V(1V) = R(0.1Ω) × I(10A)

이것은 배터리의 12V가 전기부하에 그대로 공급되지 않고 11V밖에 공급되지 않는 결과가 되어 전기적 장치들의 효율이 다음과 같이 떨어지게(감소) 된다는 뜻입니다.

      (12-11)V÷12V×100% ≒8.3%(효율감소)

그런데 차 종류에 따라 편차가 많이 생기는데 조사결과 13V~ 15.5V까지 편차가 나왔습니다.

이를 경우 13V와15.5V의 경우 효율편차는

   1) 13.0V 경우 : (13.0-11.92)V÷12V×100% = 9%(효율감소)

   2) 15.5V 경우 : (15.5-14.21)V÷12×100% =10.75%(효율감소)

따라서 전압변동이 심하면 이종(異種)은 물론 동일차라도 2.45%라는 성능편차가 생길 수 있다는 이론적인 계산이 나옵니다.

따라서 어떠한 종류의 연료자동차라도 연료와 공기를 피스톤으로 주입하기 위한 장치가 있어야 하고 이 장치들(예 인잭터)은 정확하고 안정된 전기를 필요로 하므로 전압변동이 생기면 모든 전기장치들의 복구동작이 지연되므로 결국 피스톤이 요동을 치게 되어 진동과 소음이 증가하며 연비가 떨어지고 힘이 나빠지면서 배출가스도 나빠지는 것입니다(부조화 현상).

이러한 증상을 개선하기 위해 접지선을 보강해주거나 볼트 조임을 다시해주기도 하지요.

※ 주의 : “마이너스(-)접지”란 단어는 있어도 “플러스(+)접지란” 단어는 없습니다.

단 플러스선에 선을 추가하는 것은 선로를 하나 더(병렬) 만들어 전기손실을 줄이기 위해 방법입니다.

 나. 접지를 함부로 하면 안 되는 이유

   ○ 자동차는 어떠하던지 무게를 줄이려고 설계를 하는데 접지선이 굵으면 접지는 좋아져도 상대적으로 차 무게가 올라가므로 연비가 나빠집니다.

따라서 접지는 굵은 것 보다 정확하게 해주는 것이 더 효과적 입니다.

 ※ 참고로 메이커가 차를 설계를 할 때는 생산가 및 연비를 고려하여 차 무게에 상당히 신경을 쓰기 때문에 함부로 배선을 굵게 하지 못합니다.

그래서 배터리나 알터네이터 용량을 무조건 키우지 않고 차 동작에 지장이 없는 최저의 조건으로 설계를 합니다.

   ○ 자동차가 동작을 하면 전기는 대소를 불문하고 전류가 흐르게 되므로 저항 크기에 따라 전위차(接地電位差)가 생기는데 접지간에 생기는 전압을 접지전위라 합니다.

따라서 접지도 잘못하면 전기적인 간섭을 주어 자동차 동작에 방해를 주기도 한다는 것입니다.

※ 주의 : ECU에 만들어지는 “5V의 마이너스”와 배터리(12V/24V) 마이너스"는 용도나 의미가 전혀 다르므로 절대로 사용해서는 안 됩니다.

 다. 접지요령

    알터네이터는 자동차의 발전기로써 처음에는 교류(AC)를 만들어지며 이를 다이오드로 정류하여 직류(DC)로 만들어 배터리와 각종 전기장치에 공급하므로 순수한 직류는 아닙니다.

그리고 추가로 접지를 할려면 먼저 시동을 건 후(에어켠 라이트 ON) 테스트로 접지전위를 측정하여 50mv이상일 때(이하는 효과 없음) 접지를 해주면 좋습니다.

접지선 연결은 “알터네이터 마이너스 단자 -엔진몸통-배터리 마이너스 단자- 차체 간에 기존선과 중복”으로 해주는 것이 무난합니다.

※ 주의 : 플러스(+) 선은 가능한 보강할 필요가 없으며, 잘못하면 스파크 등으로 차에 손상을 줄 수 있습니다.

3. 결론

 ○ 접지란 자동차 내 흐르는 전기의 전위차(電位差)를 줄이고 전류(電流)가 잘 흐르도록 길을 넓게 만들어 준다고 생각하시면 됩니다.

다시 말하면 도로를 넓혀주어 많은 차량이 빠른 속도로 운행이 용이하도록 해주는 것과 같은 이치로 보시면 되는 것입니다. 그러나 도로를 무한정 넓힐 수 없듯이 접지선도 “기술적 기준”과 “현실적 기준”에는 한계가 있다는 것입니다.

따라서 접지를 보강할 때는 접지전위를 꼭 측정 해보고 설치를 유무를 결정하시기 바라며, 무조건 하실 필요는 없습니다.

<제공 = VAD/ www.motorpower.co.kr >