1, 장마철의 낙뢰 현상
  낙뢰는 수증기의 마찰에의하여 발생하는 전기 덩어리(電荷)가 방전(스파크)하는 현상이다.
천둥과 번개를 동반하는 초대형낙뢰는 다수개의 전하가 연쇄적으로 방전하여 대형낙뢰로 발현
(벼락) 하는 것 입니다.
  낙뢰는 대기중의 수증기(구름)에서 발생하며 고공에서는 +극과 -극이 서로 방전하여 소멸되고
지표면 가까이 있는 전하는 대지로 흡수되어 소멸된다.
대기중의 습도가 높을때는 지표면 가까이에 수많은 전하가 떠있으며, 이 전하가 대지로 흡수 될
경로가 존재하면 그 경로를 통하여 대기중의 전하가 대지로 흡수 된다.

2, 트럭스케일(이하 계근대)과 낙뢰
  계근대는 옥외에 설치되는 면적이 넓은 구조물이므로 낙뢰가 유입될 확률이 있는 제품이다.
그러나 계근대는 높이가 낮은 구조물이며 계근대의 주변에 높이가 높은 건물이나 구조물 또는
전선 (전기선 또는 통신선 등)이 있음으로 낙뢰가 계근대의 계량판으로 직접 유입될 확률은
낮다고 볼수있다.
낙뢰는 주로 전선을 타고 들어옵니다. 이렇게 들어온 낙뢰가 로드셀을 통과하여 대지로
흘러나가면 로드셀을 손상시키는 것입니다.

3, 로드셀의 구조적 특성과 낙뢰와의 관계
  로드셀은 금속재질의 모재(탄성소재)에 스트레인 게이지를 레진으로 부착한 구조물이다.
여기서 로드셀 모재와 스트레인 게이지와의 관계는

힘은 모재에서 게이지로 정확이 전달하고,
전류는 게이지에서 모재로 흐르지 않도록 확실히 차단하여야합니다.

로드셀의 절연저항을 크게(확실히 차단)제작이 어려운 이유 :
로드셀은 하중(힘)을 측정하는 셀입니다.

 따라서 절연저항에 앞서서 힘의 전달이 우선하는 제품입니다.
 스트레인게이지를 모재(탄성소대)에 부착할 때 절연막을 두껍게하면 절연저항을 키울 수  있지만
절연막이 두꺼우면 힘을 전달할 때 쿠션이 작용하여 힘의 측정 불확도가 증가하기 때문에
절연저항을 키우는데는 한계가 있습니다.
 로드셀을 낙뢰로부터 보호하기위해서는 로드셀의 상.하면을 절연하는 것이 가장 현실적인
대안입니다.

  ▶ 낙뢰에 의하여 셀이 손상되는 현상은 과전류에 의하여 탄성소재와 게이지사이의 절연막이
     파괴(산화)되어서 전류가 누전되고 이로 인하여 측정값이 변하고, Indicator가 Down 되는 현상.

4, 로드셀이 낙뢰에의하여 손상되는 경로

1) 계근대 상판이 낙뢰와 충돌하여 그 전기가 로드셀 모재(탄성소재)에서 스트레인 게이지를 경유
하여 로드셀 케이블을 타고 인디케이터로 흐를 때 스트레인게이지와 모재 사이의 절연막이 파괴되어
누전 되는 현상

계량판  →  로드셀 모재 → 스트레인게이지 → 인디케이터 → 전원선 → 대지

▶ 낙뢰가 로드셀 케이블로 흐르지않고 로드셀 모재를 경유하여 대지로 흘러가면 로드셀을 손상
시키지 않습니다. 낙뢰가 로드셀 케이블을 타고 인디케이터 쪽으로 흐를 때 로드셀이 손상됩니다.
물론 인디케이터가 손상되는 경우도 있습니다.

◎ 로드셀을 낙뢰로부터 보호한다면서 로드셀 상판과 하판을 접지선으로 연결하는 경우도 있는데
 이는 완전한 "코......".

2) 낙뢰가 전선을 타고 들어와 인디케이터를 경유하여 로드셀 케이블을 타고 와서 스트레인게이지를
경유하여 로드셀 모재로 흐를때 역시 게이지와 모재 사이의 절연막이 파괴되는 현상.

전선 → 인디케이터 → 스트레인게이지 → 로드셀 모재 → 로드셀 하판 → 대지

▶ 인디케이터는 경비실에 설치하는 경우가 대부분 이므로 경비실 내부 기기 중에 로드셀이 접지가
가장 잘 되어있는 경우에 낙뢰가 인디케이터를 경유하여 로드셀로 유입되어 로드셀 모재. 하판을
경유하여 대지로 흘러나갑니다.
   이때 로드셀의 스트레인 게이지와 모재사이의 절연막이 산화하여 전기가 누전되고  접착강도가
낮아져서 하중측정값이 변하는 현상.

▶ 계근대 설치시에 로드셀 케이블을 공중에 띄워서 설치하는 것은 위험합니다.
 되도록 지하에 매설하는 것이 안전합니다.

▶ "계량자동화 판넬"도 위험요소입니다. (판넬 기둥을 접지하는 것이 안전합니다.)

▶ "외부표시기"를 설치하기위하여 데이터선이나 전원선을 공중에 띄우는 것도 위험합니다.
 이때는 대체적으로 인디케이터의 데이터 출력카드가 파손되는데, 용량이 큰 낙뢰가 들어오면
A/D회로와 로드셀이 파손되는 경우도 있습니다.

▶ 확률적으로 천둥과 번개가 동반된 초대형 낙뢰가 1개 발생할 때 로드셀을 손상시킬 수 있는 소형
낙뢰는 수억개(무수히 많은)가 발생합니다.

▶ 낙뢰는 다수개의 로드셀 중에서 접지저항이 가장 낮은 쪽으로 흘러나갑니다.
 따라서 낙뢰에의하여 셀이 손상되면 1개가 손상됩니다.

<로드셀 본체와 상. 하판>

5, 계근대의 낙뢰 방지대책
전기는 막다른 곳으로 흐르지 않는다.
전기는 접지 또는 반접지 등 흘러 나갈 수 있는 통로가 있어야 들어옵니다.

방지대책 1) 계근대 상판에 낙뢰가 충돌하는 경우
             - 로드셀 상면을 절연한다.
             이러한 계량판은 절연제 위에 설치된 것이므로 낙뢰가 충돌하지 않는다.
             ▶ 자동차가 고무타이어 위에 있음으로 낙뢰로부터 안전한 것과 같은 원리.

방지대책 2) 낙뢰가 로드셀 케이블을 타고 들어와서 대지로 흘러나가면서 로드셀을 손상시키는 경우
             - 로드셀의 바닦면을 절연한다.
             - 로드셀 케이블을 절연하면 중량측정이 불가능합니다.

방지대책 결론) 종합 낙뢰 방지대책
  대책 1)과 대책 2)를 종합하면 로드셀의 상면과 바닦면을 절연하면 안전합니다.
  주의) 부득이하게 로드셀 케이블을 공중에 띄워서 설치해야할 경우 필히 로드셀의 상판과 하판을
          별도로 절연하여야합니다.
     ▶ 전류가 빠져나갈 통로가 없으면 들어오지 않습니다.

<로드셀 상판과 하판의 절연막>

<로드셀 상판과 그 단면>

비고) 로드셀의 하판이 물에 젖어있는 경우 또는 로드셀이 슬러지에 밖혀있는 경우는 접지상태로서
     낙뢰로 부터 취약한 상태입니다.
     특히 슬러지에 밖혀있는 경우는 셀 하판을 절연해도 슬러지로 통전됨으로 절연이 불가능합니다.
     즉, 낙뢰에 무방비상태입니다.

    ▶ 트럭스케일(계근대)의 바닥면을 항상 건조하게 유지하여야 안전합니다.

<로드셀 상판과 하판 도면 (상, 하판 동일)>

정밀측정기술사 : 김두봉
상담전화 : 010-5389-1085