자동차 접지에 대하여

1. 접지란 ?

 ○ 접지(接地)란 일반적 개념으로 지구를 기준으로 하여 전기선 한쪽을 전기적으로 땅에 연결한다는 의미로 영어로는 "earth" or "ground"라고 합니다

전기를 일으키는 발전기나 변전소에 전기를 받고 보내는 트랜스나 전기모터 등 전기장치들은 전부가 몸체를 땅과 연결을 시켜주어야 합니다.

 ※ 예 : 세탁기 어스를 수도꼭지와 연결 해주어야 하는 것

 ○ 이처럼 접지란 지구를 기준으로 전위차(電位差)를 “0 Volt”가 되도록 해주는 것으로 자동차에서는 차체가 지구가 되는 것입니다.

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

AC인 경우에는 단상(單相)인 경우 2가닥 삼상(三相)인 경우 3가닥 선이 필요하고, DC는 2가닥선만 있으면 됩니다.

AC인 경우는 유도성분이 많고 DC인 경우는 용량성분이 많습니다.

그러나 어느 쪽이든 도체가 있는 곳이면 전기가 흐를 수 있고 전기가 흐르는 곳은 전기가 축척될 수가 있는데 이것을 분포용량 때문입니다.

 따라서 분포용량에 의해 선로 내 전기가 축적되어 있으면 데이터가 전기 흐름이 불안정하고 전기신호들이 왜곡 또는 지연되기도 하며 경우에 따라서는 전기장치를 망가뜨리고 인체에 접촉되면 피해를 입을 수도 있기 때문입니다.

 ※ 예 : 정전기와 감전 같은 현상

이러한 전기적인 부작용을 방지하기 위하여 접지를 해주는 것입니다. 

2. 접지는 왜 해주어야 하는가 ?

  가. 접지 방법

   ○ 자동차를 기준으로 접지를 설명 드리겠습니다.

자동차는 DC12V를 사용하고 있으며 자동차는 차체가 지구가 되는 것입니다.

그래서 배터리마이너스 단자를 차체와 연결하는 선을 접지선(-)이라 하며, 공장에서 차를 생산할 때 차체와 배터리마이너스단자 간에 접지선 연결을 해둡니다.

그리고 차 내부를 보면 배터리마이너스단자를 기준으로 하여 여러 곳에 접지선이 연결되어 있습니다.

그러나 자동차가 운행되고 오랫동안 사용하다 보면 접지선 자체의 저항치가 증가하여 접지전위(接地電位)가 올라가게 되므로 이를 방지하기 위하여 접지선을 보강해주거나 볼트 조임 등을 해주기도 하지요.

 나. 자동차에 접지를 해주는 이유

   ○ 접지를 해주는 이유를 수치(단 예시임)를 가지고 설명하면 다음과 같은 현상이 생깁니다.

※ 조건제시 : 조건: 12V자동차에서 접지저항이 0.1Ω(옴)일 때 이곳으로 전류가 10A흘렀다면 배터리마이너스단자와 차체 간에는 1V의 전위차가 생김.

 ● V(1V) = R(0.1Ω) × I(10A)

이것은 자동차 전원(電源)인 12V가 전기부하(예를 들어 에어컨)에 그대로 공급되지 않고 11V밖에 공급되지 않으므로 전기적 효율이 다음과 같이 떨어지게(감소) 되는 것입니다.

    ※ 전기 손실율  (12-11)V÷12V×100% ≒8.3% (효율 감소)

그런데 자동차 종류에 따라 알터네이터가 만들어 내는 전압이 13V ~ 15.V까지 편차가 나고 있는데 13V 일 때와 15.V간에는 성능에 큰 차이가 생깁니다(수식생략).

결국 에어컨을 켤 때 15.V의 전기가 11V까지 다운 된다면 인젝터에 공급되는 전압도 상당한 영향을 받으므로 효율이 감소(손실이 증가)되는 결과가 되어 버립니다.

 따라서 에어컨이나 라이트를 키면 자동차가 힘이 없고 엔진이 떨고 소음이 증가하면서 연비가 나빠지는 것은 모두가 전압변동이 심해서 생기는 경우가 더 많습니다.

※ 참고로 발전소를 지을 때 1.5m~2m(발전 용량마다 다름),뚜께 5~10cm에 달하는 사각형의 동판 수십 개를 땅 밑에 깊이 묻고 발전기와 접지선(지름이 10cm 이상)을 연결합니다.

그래서 접지를 해주지 않거나 접지가 불안정하면 알터네이터가 만든 전기가 자동차내에 흐를때 전압변동이 심해지므로 자동차성능에 절대적인 영향을 주므로 접지를 해 주는 것입니다.

결론적으로 접지를 보강 해주는 것은 접지전위를 낮추어 전기의 안정을 꾀하는데 주 목적이 있습니다.

3.  접지를 잘못하면 안 되는 이유

 ○ 메이커가 차를 설계를 할 때 기술과 차무게에 상당히 신경을 쓰기 때문에 함부로 배터리와 알터네이터의 크기(무게)와 배선을 굵게 하지 못하는 것이지요.

그러다 보니 부품들의 내구성이 빨리 떨어지므로 전기와 전기신호가 불안정하게 되어 성능이 빠른 속도로 나빠지게 되는 것입니다.

 ※ 참고로 발전소에서는 발전기 접지와 통신장비의 접지를 분리하는데 이유는 발전소가 일시 정지를 하게 되면 땅과 발전기사이에 순간적으로 급격한 전위차가 생겨 전자장비들이 망가지기 때문입니다.

이처럼 같은 땅에도 전위차가 생기는데 이는 습기, 산, 늪, 돌산 지면 등에 따라 땅 의 저항이 다르기 때문에 발전기 접지와 통신장비 접지를 분리하여 상호 전압 차이로 인하여 정비에 장래를 주지 않게 합니다.

자동차에서 12V의 마이너스(-)와 ECU가 만들어 내는 5V의 마이너스(-)는 물리적으로 완전히 분리되어 있습니다.

따라서 접지를 잘못하면 전기적 간섭으로 오히려 성능에 장애를 주어 연비에도 연향을 주므로 자동차 접지를 함부로 하여서는 아니 되는 것입니다.

<제공=모터파워 >