서지 보호기

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1. 개요
2. 정의
3. 전압 스파이크
- 3.1. 서지 전류
4. 서지 보호기의 종류 및 구성 요소
- 4.1. 작동 원리
- 4.2. 주요 구성 요소
5. 피뢰기의 종류 (일본어 문서)
6. 서지 대책 기기 (일본어 문서)
7. 한국의 서지 보호 장치 관련 표준 및 규정 (개요 내용 기반)
참조

1. 개요

서지 보호기는 전력 분배 시스템, 통신 시스템 등을 전기적 서지 및 스파이크로부터 보호하기 위해 사용되는 전기 장치이다. 낙뢰, 개폐 서지, 노이즈 등으로부터 회로를 보호하며, 전압 스파이크로 인한 전선 절연 손상 및 전자 장치 파괴를 방지한다. 서지 보호기는 절연형, 바이패스형, 등전위화형 등 다양한 형태로 존재하며, 금속 산화물 배리스터(MOV), 과도 전압 억제 다이오드(TVS 다이오드), 가스 방전관(GDT) 등의 부품을 사용한다. 한국은 IEC 표준을 기반으로 서지 보호 장치 관련 표준 및 규정을 따르며, UL 1449, ANSI/IEEE C62.xx, EN, AS/NZS 등의 표준도 참고한다.

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서지 보호기
개요
종류	전기 기기 보호 장치
기능	전기 과전압으로부터 장비 보호
기타 명칭	서지 억제기 (Surge Suppressor) 서지 필터 (Surge Filter) 스파이크 억제기 (Spike Suppressor) 과전압 보호기 (Overvoltage Protector)
기술적 세부 사항
작동 원리	전압 스파이크를 안전하게 접지
주요 부품	배리스터 (Varistor) 애벌런치 다이오드 (Avalanche Diode) 가스 방전관 (Gas Discharge Tube)
정격 전압	보호 대상 장비에 따라 다름
서지 전류 용량	수백에서 수천 암페어 (A)
응답 시간	나노초 (ns) 단위
보호 모드	L-N (선-중성선) L-G (선-접지) N-G (중성선-접지)
사용법
설치 위치	전원 콘센트와 보호 대상 장비 사이에 설치
적용 분야	가정용 전자 제품 컴퓨터 및 주변 기기 산업 장비 통신 장비
추가 정보
주의 사항	서지 보호기의 수명은 제한적이며, 정기적인 교체가 필요함
관련 표준	IEC 61643 IEEE 1100

2. 정의

'''서지 보호 장치'''(SPD) 및 '''과도 전압 서지 억제기''''(TVSS)는 전력 분배반, 공정 제어 시스템, 통신 시스템 및 기타 대형 산업 시스템에 설치되어 낙뢰를 포함한 전기 서지 및 스파이크로부터 보호하기 위해 사용되는 전기 장치이다. 이러한 장치의 축소된 버전은 가정의 장비를 유사한 위험으로부터 보호하기 위해 주거용 서비스 입구 전기 패널에 설치되기도 한다.^[2]

옥외에 설치되는 송배전선(전력선)이나 전화선, 공중선 등은 벼락의 영향을 받기 쉽다. 가설선(가공선)에 낙뢰(직격뢰)는 물론, 직격뢰보다 훨씬 많이 발생하는 피뢰침을 포함한 주변에의 낙뢰나, 뇌운 내나 뇌운 간에 발생하는 번개(운방전·운간방전) 등에 의해서도 가설선 등에 과도적인 이상 고전압이 발생하여, 대전류가 흘러 회로를 손상시키기 때문에, 이에 대한 대책은 중요하다. 과도적인 이상 고전압은 "대파 전압"의 의미로 "서지 전압", 그 결과 생기는 대전류를 "서지 전류"라고 하며, 통틀어 "서지"라고 한다. 벼락에 의한 것은 "뇌 서지"라고 한다. 피뢰침을 포함한 주변에의 낙뢰나 운간방전 등에 의해 가설선 등에 생기는 뇌 서지를 "유도뢰 서지", 직격뢰에 의한 것은 "직격뢰 서지"라고 한다.

과도적인 이상 고전압으로서 "노이즈"가 있지만, 이것은 회로를 손상시킬 정도는 아니지만, 회로의 정상적인 동작을 방해할 우려가 있는 정도를 나타내며, 서지와는 구별된다.^[55]

중요한 회로 부분에 서지 전압이 걸리지 않으면 서지 전류는 흐르지 않고, 중요한 회로 부분이 손상되는 일은 없다. 그래서 몇 가지 방법으로 회로를 서지로부터 보호하는 대책이 취해진다. 이 대책에 사용되는 것이 서지 보호기기이다. 서지라고 하면 벼락에 의한 것이 대표적이지만, 그 외에도 개폐기(스위치 등)에서 발생하는 "개폐 서지" 등이 있으며, 경우에 따라서는 뇌 서지에 필적할 정도가 되기도 하므로, 서지 보호 기기는 이들에게도 효과적일 필요가 있다. "노이즈"와 "서지" 사이에는 엄밀한 구별이 없으며, 어떤 기기에게는 "노이즈"여도, 어떤 기기에게는 "서지"가 되는 경우가 있기 때문에, 이 점에 대한 고려도 서지 보호 기기에는 요구된다.

현재, 절연에 의해 회로에 서지의 침입을 막는 "절연형", 서지 전류를 바이패스시키는 회로를 별도로 설치함으로써 회로에 서지의 침입을 막는 "바이패스형", 접지를 공통으로 하여 전위차를 없애 서지 전류가 발생하지 않도록 하는 "등전위화형" 등이 있으며, 실용 서지 보호 기기에서는 이것들을 조합한 것으로 있다.

"낙뢰 대책 기기", "낙뢰 방호 기기", "뇌 서지 방호 기기" 등 몇 가지 호칭이 있지만, "낙뢰 대책 기기" "낙뢰 방호 기기" 등에는 보다 광의로, 피뢰침, 가공 지선 등이 포함되는 것, "뇌 서지 방호 기기"에서는 뇌 서지에 한정된 의미가 되기 때문에, 여기서는 "서지 보호 기기"로 말한다. 후술할 서지 프로텍터에 대해서도, 해외에서의 "Surge protector"와 일본에서의 "서지 프로텍터"에는 약간의 차이가 있다는 점에 주의해야 한다.

3. 전압 스파이크

AC 회로에서 전압 스파이크는 일반적으로 1~30 마이크로초 동안 지속되는 과도 현상으로, 1,000볼트 이상에 도달할 수 있다. 전력선에 낙뢰가 치면 수천 볼트의 스파이크가 발생할 수 있으며, 모터가 전원을 끌 때 1,000볼트 이상의 스파이크를 생성할 수 있다. 이러한 스파이크는 전선 절연을 손상시키고 전구, 배터리 충전기, 모뎀, TV 및 기타 가전 제품과 같은 전자 장치를 파괴할 수 있다.

스파이크는 AC 주 전선이 실수로 전화선 및 데이터선에 연결되거나 낙뢰가 칠 때, 또는 전화선 및 데이터선이 스파이크가 있는 선 근처를 지나가 전압이 유도될 때 발생할 수 있다. 변압기 고장으로 인해 발생하는 수 초, 수 분 또는 수 시간 동안 지속되는 장기적인 과전압 서지는 과도 보호기로 보호되지 않는다. 장기 서지는 건물 전체 또는 지역의 보호 장치를 파괴할 수 있으며, 수십 밀리초조차도 보호 장치가 처리할 수 있는 시간보다 길 수 있다. 장기 서지는 퓨즈 및 과전압 계전기에 의해 처리될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.

옥외에 설치되는 송배전선(전력선)이나 전화선, 공중선 등은 벼락의 영향을 받기 쉽다. 가설선(가공선)에 낙뢰(직격뢰)는 물론, 직격뢰보다 훨씬 많이 발생하는 피뢰침을 포함한 주변에의 낙뢰나, 뇌운 내나 뇌운 간에 발생하는 번개(운방전·운간방전) 등에 의해서도 가설선 등에 과도적인 이상 고전압이 발생하여, 대전류가 흘러 회로를 손상시킬 수 있으므로, 이에 대한 대책은 중요하며, 서지 보호기가 이러한 대책에 사용된다.

과도적인 이상 고전압은 "서지 전압"이라고 불리며, 그 결과 생기는 대전류를 "서지 전류"라고 하며, 통틀어 "서지"라고 한다. 벼락에 의한 것은 "뇌 서지"라고 하며, 피뢰침을 포함한 주변에의 낙뢰나 운간방전 등에 의해 가설선 등에 생기는 뇌 서지를 "유도뢰 서지", 직격뢰에 의한 것은 "직격뢰 서지"라고 한다.

과도적인 이상 고전압으로서 "노이즈"가 있지만, 이것은 회로를 손상시킬 정도는 아니지만, 회로의 정상적인 동작을 방해할 우려가 있는 정도를 나타내며, 서지와는 구별된다.^[55]

3. 1. 서지 전류

건물의 배선은 전기 임피던스를 추가하여 전압 과도 현상이 서비스 입구(공급 회사의 배선이 건물로 들어오는 지점)에 도달할 때 부하에 도달하는 서지 전류를 제한한다. 서비스 입구와 부하 사이의 전선 거리가 길고 임피던스가 더 많을수록 서지 전류는 더 적어진다.^[3]

유형

전선 길이

노출

A형 부하

서비스 입구에서 부하까지 60피트 이상

서지 전류

|-

| B형 부하

| 서비스 입구에서 부하까지 30~60피트

| 및

|-

| C형 부하

| 서비스 입구에서 30피트 미만

| 및

|}^[4]

코일형 연장 코드를 사용하여 전선 길이를 60피트 이상으로 늘리고 서비스 입구와 부하 사이의 임피던스를 높일 수 있다.^[5]

옥외에 설치되는 송배전선(전력선)이나 전화선, 공중선 등은 벼락의 영향을 받기 쉽다. 가설선(가공선)에의 낙뢰(직격뢰)는 물론, 직격뢰보다 훨씬 많이 발생하는 피뢰침을 포함한 주변에의 낙뢰나, 뇌운 내나 뇌운 간에 발생하는 번개(운방전·운간방전) 등에 의해서도 가설선 등에 과도적인 이상 고전압이 발생하여, 대전류가 흘러 회로를 손상시키기 때문에, 이 대책은 중요하다. 또한 과도적인 이상 고전압은 "대파 전압"의 의미로 "서지 전압", 그 결과 생기는 대전류를 "서지 전류"라고 하며, 통틀어 "서지"라고 한다. 벼락에 의한 것은 "뇌 서지"라고 한다. 또한, 피뢰침을 포함한 주변에의 낙뢰나 운간방전 등에 의해 가설선 등에 생기는 뇌 서지를 "유도뢰 서지"라고 한다. 직격뢰에 의한 것은 "직격뢰 서지"라고 한다.

또한, 과도적인 이상 고전압으로서 "노이즈"가 있지만, 이것은 회로를 손상시킬 정도는 아니지만, 회로의 정상적인 동작을 방해할 우려가 있는 정도를 나타내며, 서지와는 구별된다^[55]。

4. 서지 보호기의 종류 및 구성 요소

'''서지 보호 장치'''(SPD) 및 '''과도 전압 서지 억제기'''(TVSS)는 낙뢰를 포함한 전기 서지 및 스파이크로부터 전력 분배반, 공정 제어 시스템, 통신 시스템 및 기타 대형 산업 시스템을 보호하기 위해 사용되는 전기 장치이다.^[2] 가정에서는 이러한 장치의 축소된 버전을 주거용 서비스 입구 전기 패널에 설치하여 장비를 유사한 위험으로부터 보호하기도 한다.

AC 회로에서 전압 스파이크는 일반적으로 1~30 마이크로초 동안 지속되며, 1,000볼트 이상에 도달할 수 있다. 전력선에 낙뢰가 치면 수천 볼트의 스파이크가 발생할 수 있으며, 모터는 전원을 끄면 1,000볼트 이상의 스파이크를 생성할 수 있다. 이러한 스파이크는 전선 절연을 손상시키고 전구, 배터리 충전기, 모뎀, TV 및 기타 가전 제품과 같은 전자 장치를 파괴할 수 있다. 스파이크는 AC 주 전선이 실수로 전화선 및 데이터선에 연결되거나 낙뢰가 칠 때, 또는 전화선 및 데이터선이 스파이크가 있는 선 근처를 지나가면서 전압이 유도될 때 발생할 수 있다.

중성선 손실이나 기타 전력 회사 오류와 같은 변압기 고장으로 인해 발생하는 장기적인 과전압 서지는 과도 보호기로 보호되지 않는다. 장기 서지는 건물 전체 또는 지역의 보호 장치를 파괴할 수 있으며, 수십 밀리초조차도 보호 장치가 처리할 수 있는 시간보다 길 수 있다.

많은 멀티탭에는 기본적인 서지 보호 기능이 내장되어 있으며, 이러한 기능은 일반적으로 명확하게 표시되어 있다. 그러나 규제가 없는 국가에서는 "서지" 또는 "스파이크" 보호 장치로 표시된 멀티탭이 실제 스파이크 보호 기능을 제공하지 않거나, 단순히 RFI 회로나 아무것도 없는 커패시터만 있는 경우가 있다.

옥외에 설치되는 송배전선(전력선)이나 전화선, 공중선 등은 벼락의 영향을 받기 쉽다. 가설선(가공선)에 낙뢰(직격뢰)가 발생하는 것은 물론, 직격뢰보다 훨씬 많이 발생하는 피뢰침을 포함한 주변에 낙뢰가 발생하거나, 뇌운 내나 뇌운 간에 발생하는 번개(운방전·운간방전) 등에 의해서도 가설선 등에 과도적인 이상 고전압이 발생하여 대전류가 흘러 회로를 손상시키기 때문에, 이에 대한 대책은 중요하다. 과도적인 이상 고전압은 "대파 전압"의 의미로 "서지 전압", 그 결과 생기는 대전류를 "서지 전류"라고 하며, 통틀어 "서지"라고 한다. 벼락에 의한 것은 "뇌 서지"라고 하며, 피뢰침을 포함한 주변에 낙뢰나 운간방전 등에 의해 가설선 등에 생기는 뇌 서지를 "유도뢰 서지", 직격뢰에 의한 것은 "직격뢰 서지"라고 한다. 과도적인 이상 고전압으로서 "노이즈"가 있지만, 이것은 회로를 손상시킬 정도는 아니지만, 회로의 정상적인 동작을 방해할 우려가 있는 정도를 나타내며, 서지와는 구별된다.^[55]

현재, 절연에 의해 회로에 서지의 침입을 막는 "절연형", 서지 전류를 바이패스시키는 회로를 별도로 설치함으로써 회로에 서지의 침입을 막는 "바이패스형", 접지를 공통으로 하여 전위차를 없애 서지 전류가 발생하지 않도록 하는 "등전위화형" 등이 있으며, 실용 서지 보호 기기에서는 이것들을 조합한 것으로 사용된다.

서지 보호기는 광범위하게 사용되며, 많은 종류가 있다. 오늘날(일본에서는 2003년 이후), 국제전기표준회의(IEC), 일본공업규격(JIS) 등의 각 요구 사항 및 규정에 따라, 기본적으로 개별 단독으로 사용되는 일은 없으며, 각각 "피뢰 시스템"의 한 구성 부품으로 조합하여 사용된다.

서지 보호 장치는 다음과 같은 구성 요소들을 가진다.

유형	서지(Surge) 내량 (일반적)	수명 – 서지 횟수	응답 시간	션트(Shunt) 커패시턴스	누설 전류 (근사치)
TVS 다이오드	1 A (소형 표면 실장 장치) ~ 15 kA (대형 스루 홀 장치)		≈1 ps (핀 길이에 따라 제한됨)	<1 pF (소형 표면 실장 장치) ~ >10 nF (대형 스루 홀 장치)	1 μA
금속 산화물 배리스터 (MOV)	최대 70 kA	@100 A, 820 μs 펄스 형태, 1,000 서지	≈1 ns	일반적으로 100–1,000 pF	10 μA
애벌런치 다이오드, 제너 다이오드	50 A	@50 A, 820 μs 펄스 형태, 무한대	<1 μs	50 pF	10 μA
가스 방전관	>20 kA	@20 kA, 820 μs 펄스 폭, >20 서지	<5 μs	<1 pF	<1 nA

4. 1. 작동 원리

과도 서지 보호기는 안전 임계값 아래로 전압을 낮추기 위해 전류를 차단하거나 단락시켜서 전압이 전기 장치에 공급되는 것을 제한한다. 차단은 전류의 급작스러운 변화를 억제하는 인덕터를 사용하여 수행된다. 단락은 전압의 급작스러운 변화를 억제하는 커패시터나 특정 전압 임계값에 도달하면 전류를 전달하기 시작하는 스파크 갭, 방전관, 제너 효과 반도체 및 금속 산화물 배리스터(MOV)를 사용하여 수행된다.^[6] 몇몇 서지 보호기는 여러 요소들을 함께 사용하기도 한다.

단락 방식에서는 전선이 일시적으로 서로 단락되거나(스파크 갭), 대상 전압으로 고정되어(MOV) 큰 전류가 흐른다. 전압 스파이크는 단락 전류가 전선 내의 저항을 통과하면서 감소한다. 스파이크의 에너지는 전선, 접지, 또는 보호 장치에서 열로 변환되어 소산된다. 스파이크는 수십 마이크로초 동안 지속되므로 온도 상승은 미미하다. 그러나 스파이크가 충분히 크거나 오래 지속되면 보호 장치가 파괴되거나 전선이 손상될 수 있다.

가정용 서지 보호기는 실내에서 사용되는 멀티탭이나 전원 패널 외부의 장치 형태일 수 있다. 현대 주택의 소켓은 라인, 중성선, 접지의 3개의 전선을 사용한다. 많은 보호 장치가 세 쌍(라인-중성선, 라인-접지, 중성선-접지) 사이를 연결한다. 번개와 같이 라인과 중성선 모두 접지로 단락되어야 하는 고전압 스파이크가 있는 조건이 있기 때문이다.

몇몇 소비자용 보호 장치에는 이더넷, 케이블 TV, 일반 전화 서비스용 포트가 있어, 이를 연결하면 서지 보호기가 외부 전기적 손상으로부터 보호할 수 있다.^[7]

TVS의 특성은 배리스터 또는 가스 방전관과 같은 다른 일반적인 과전압 보호 구성 요소보다 빠르게 과전압에 대응해야 한다는 것이다. 이는 TVS 장치 또는 구성 요소를 매우 빠르고 종종 손상적인 전압 스파이크로부터 보호하는 데 유용하게 만든다. 이러한 빠른 과전압 스파이크는 모든 분배 네트워크에 존재하며 번개 또는 모터 아킹과 같은 내부 또는 외부 이벤트로 인해 발생할 수 있다.^[8]

과도 전압 억제 다이오드의 응용 분야는 전자 회로의 전송 또는 데이터 라인의 단방향 또는 양방향 정전기 방전 보호에 사용된다. MOV 기반 TVS는 가정용 전자 제품, 배전 시스템을 보호하는 데 사용되며 가동 중단 및 장비 손상을 방지하여 산업 수준의 전력 분배 장애를 수용할 수 있다. 과도 과전압의 에너지 수준은 줄로 측정된 에너지와 동일하거나 다양한 응용 분야에 대한 장치의 정격이 매겨질 때 전류와 관련될 수 있다. 이러한 과전압 폭발은 수 마이크로초 이하 동안 지속되는 수천 볼트의 진폭의 전력 장애를 표시할 수 있는 특수 전자 미터로 측정할 수 있다.

MOV가 도통을 시작하기에 충분하지만 완전히 파괴하거나 가정용 퓨즈를 끊을 만큼 충분하지 않은 과전압에 노출되면 과열될 수 있다. 과전압 상태가 MOV의 상당한 가열을 일으킬 정도로 오래 지속되면 장치에 열 손상이 발생하고 화재가 발생할 수 있다.^[9]^[10]

4. 2. 주요 구성 요소

소비자용 서지 보호 장치 내부의 바리스터(varistor)가 낙뢰 후 고장남

과도 서지 보호기는 안전 임계값 이하로 전압을 낮추기 위해 전류를 차단하거나 단락시켜 전압이 전기 장치에 공급되는 것을 제한하려고 시도한다. 차단은 전류의 갑작스러운 변화를 억제하는 인덕터를 사용하여 수행된다. 단락은 전압의 갑작스러운 변화를 억제하는 커패시터 또는 특정 전압 임계값에 도달하면 전류를 전달하기 시작하는 스파크 갭, 방전관, 제너 효과 반도체 및 금속 산화물 배리스터(MOV)를 사용하여 수행된다.^[6] 일부 서지 보호기는 여러 요소를 사용한다.

가정용 서지 보호기는 실내에서 사용되는 멀티탭이나 전원 패널 외부의 장치 형태일 수 있다. 현대 주택의 소켓은 라인, 중성선, 접지의 3개 전선을 사용한다. 많은 보호 장치가 세 쌍(라인-중성선, 라인-접지, 중성선-접지) 사이를 연결하는데, 이는 번개와 같이 라인과 중성선 모두 접지로 단락되어야 하는 고전압 스파이크가 있는 조건이 있기 때문이다.

또한, 일부 소비자용 보호 장치에는 이더넷, 케이블 TV, 일반 전화 서비스용 포트가 있으며, 이를 연결하면 서지 보호기가 외부 전기적 손상으로부터 보호할 수 있다.^[7]

고속 작동 MOV (파란색 디스크)와 고용량 GDT (작은 은색 원통)을 결합한 전형적인 저전력 서지 보호기 회로

TVS 다이오드는 짧은 기간 동안 1.5kW의 피크 전력을 처리할 수 있다.

전화 네트워크 인터페이스 장치에 장착된 스파크 갭 과전압 보호기. 왼쪽에 있는 두 개의 황동 육각 헤드 물체는 팁 또는 링 라인의 과전압을 접지로 단락시키는 보호기이다.

고전압 서지(surge)를 줄이거나 제한하는 데 사용되는 시스템^[24]^[25]은 다음 유형의 전자 부품 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 서지 억제 시스템은 여러 기술을 사용하는데, 각 방법마다 장단점이 있기 때문이다.^[26]^[27]^[28]

유형	서지(Surge) 내량 (일반적)	수명 – 서지 횟수	응답 시간	션트(Shunt) 커패시턴스	누설 전류 (근사치)
TVS 다이오드	1 A (소형 표면 실장 장치) ~ 15 kA (대형 스루 홀 장치)		≈1 ps (핀 길이에 따라 제한됨)	<1 pF (소형 표면 실장 장치) ~ >10 nF (대형 스루 홀 장치)	1 μA
금속 산화물 배리스터 (MOV)	최대 70 kA	@100 A, 820 μs 펄스 형태, 1,000 서지	≈1 ns	일반적으로 100–1,000 pF	10 μA
애벌런치 다이오드, 제너 다이오드	50 A	@50 A, 820 μs 펄스 형태, 무한대	<1 μs	50 pF	10 μA
가스 방전관	>20 kA	@20 kA, 820 μs 펄스 폭, >20 서지	<5 μs	<1 pF	<1 nA

5. 피뢰기의 종류 (일본어 문서)

종류	적용 대상 및 보호 장비
저전압 서지 보호기	저전압 배전 시스템, 전기 기기, 저전압 배전 변압기 권선
배전형 피뢰기	3 kV, 6 kV, 10 kV 교류 전력 배전 시스템, 배전 변압기, 케이블, 발전소 장비
일반 밸브형 발전소 피뢰기	3 ~ 220 kV 변전소 장비, 통신 시스템
자기 소호 밸브형 발전소 피뢰기	35 ~ 500 kV 통신 시스템, 변압기, 기타 장비
회전기 보호용 자기 소호 밸브형 피뢰기	교류 발전기 및 모터 절연
선로 자기 소호 밸브형 피뢰기	330 kV 이상 통신 시스템 회로 장비 절연
직류 또는 소호 밸브형 피뢰기	직류 시스템의 전기 장비 절연
중성점 보호 피뢰기	모터 또는 변압기의 중성점
섬유 튜브 피뢰기	발전소 전선 및 절연 취약부
플러그인 신호 피뢰기	연선 전송선을 이용하는 통신 및 컴퓨터 시스템
고주파 급전 피뢰기	마이크로파, 이동 기지국 위성 수신기 등
콘센트형 서지 피뢰기	단자 전자 장비
신호 피뢰기	모뎀, DDN 회선, 팩스, 전화, 프로세스 제어 신호 회로 등
네트워크 피뢰기	서버, 워크스테이션, 인터페이스 등
동축 케이블 피뢰기	동축 케이블을 이용하는 무선 송수신 시스템

6. 서지 대책 기기 (일본어 문서)

서지 보호 장치를 서지 대책 기기라고도 하지만, 여기서는 서지 자체를 막을 수는 없지만, 그 영향을 회피하거나 경감하기 위한 기기의 의미로 기술한다. 서지 보호 장치와 함께 사용하는 것을 기본으로 하는 것이 대부분이다. 서지 보호 장치와 마찬가지로 광범위하게 사용되며, 많은 종류가 있다. 대표적인 것을 아래에 나타낸다.

무정전 전원 장치를 사용하면 서지(Surge)의 영향으로 인한 정전(특히 순간 정전 등)에 대응할 수 있다. 하지만, 무정전 전원 장치 자체는 피뢰기 등으로 서지로부터 적절히 보호되도록 사용해야 한다. 최근에는 피뢰기 등을 내장한 제품도 있다.

자동 복귀형 차단기는 서지 전류로 인해 퓨즈를 사용하지 않는 유형의 배선용 차단기(MCCB)가 서지 등으로 인해 트립되었을 경우, 자동으로 투입되는 장치이다. "ARB"(오토 리셋 차단기), "RB"(리셋 차단기) 등의 명칭이 있다. 원리적으로 일반적인 MCCB에 자동 투입 기능을 추가한 것에 불과하므로, 자체적으로 피뢰기 등으로 서지로부터 적절히 보호되도록 사용해야 한다. 즉, 단독으로는 "낙뢰 방지 차단기"가 될 수 없음에 주의해야 한다.

실제로는 "불동작"이 아니라, 서지 전류에 의해 가능한 한 차단되지 않도록 만들어진, 즉 감응 레벨을 낮춘 배선용 차단기이다. 정격을 초과하는 서지 전류에 대해서는 차단된다. 감응 레벨이 낮다는 것은, 이것에 접속된 기기에 대한 서지에 의한 데미지가 그만큼 커진다는 것이며, 피뢰기 등과의 병용이 필수적인 경우도 있다.

7. 한국의 서지 보호 장치 관련 표준 및 규정 (개요 내용 기반)

언더라이터스 래보라토리스(UL)와 같은 세계적인 안전 과학 회사들은 서지 보호기의 안전한 사용을 정의한다.^[14] UL 1449 표준은 2009년 9월 3판에서 NEC를 채택한 지역에서 2판을 준수하는 제품보다 안전성을 높이기 위해 의무적으로 준수하게 되었다. 6배 높은 전류를 사용하는 측정 제한 전압 테스트는 전압 보호 등급(VPR)을 정의하는데, 특정 보호기의 경우 이전 버전의 억제 전압 등급(SVR)보다 더 높을 수 있다. 그러나 보호기의 비선형 특성으로 인해 2판과 3판 테스트에서 정의된 통과 전압은 서로 비교할 수 없다.^[13]^[15] 3판 테스트에서 동일한 통과 전압을 얻으려면 보호기 크기가 더 커져야 할 수도 있지만, 3판 또는 그 이후의 보호기는 수명 연장과 함께 뛰어난 안전성을 제공한다.

통과 전압이 더 높은 보호기는 연결된 장치에 더 높은 전압을 전달하며, 연결된 장치의 설계에 따라 이 통과 스파이크로 인한 손상 여부가 결정된다. 모터 및 기계 장치는 일반적으로 영향을 받지 않지만, 충전기, LED 또는 CFL 전구, 컴퓨터 장치와 같은 일부 전자 부품은 민감하여 손상되거나 수명이 단축될 수 있다.

자주 언급되는 표준은 다음과 같다.

표준	설명
IEC 61643-11	저전압 서지 보호 장치 – 파트 11: 저전압 전원 시스템에 연결된 서지 보호 장치 – 요구 사항 및 시험 방법 (IEC 61643-1 대체)
IEC 61643-21	저전압 서지 보호 장치 – 파트 21: 통신 및 신호 네트워크에 연결된 서지 보호 장치 – 성능 요구 사항 및 시험 방법
IEC 61643-22	저전압 서지 보호 장치 – 파트 22: 통신 및 신호 네트워크에 연결된 서지 보호 장치 – 선택 및 적용 원칙
CENELEC EN 61643-11, EN 61643-21 및 EN 61643-22
Telcordia Technologies 기술 참조 [https://telecom-info.njdepot.ericsson.net/site-cgi/ido/docs.cgi?ID=SEARCH&DOCUMENT=TR-NWT-001011& TR-NWT-001011]
ANSI/IEEE C62.xx
Underwriters Laboratories(UL) 1449
AS/NZS 1768

각 표준은 서로 다른 보호 장치 특성, 테스트 벡터 또는 작동 목적을 정의한다. UL 표준 1449의 3판은 이전 판을 대폭 수정했고, ANSI 표준으로도 채택되었다.^[20]^[21] 2015년 개정에서는 USB 충전 포트 및 관련 배터리에 대한 저전압 회로가 추가되었다.^[22]^[23]

EN 62305 및 ANSI/IEEE C62.xx는 보호 장치가 어떤 스파이크를 분산시킬 것으로 예상되는지 정의하고, EN 61643-11 및 61643-21은 제품의 성능 및 안전 요구 사항을 명시한다. IEC는 표준만 작성하며, 해당 표준을 충족하는 특정 제품을 인증하지는 않는다. IEC 표준은 국제 협정인 CB Scheme의 회원들이 안전 규정 준수를 위해 제품을 테스트하고 인증하는 데 사용된다.

이러한 표준이 보호 장치가 주어진 응용 분야에서 적절한 보호 기능을 제공할 것이라고 보장하지는 않는다. 각 표준은 특정 실제 상황에 존재할 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 표준화된 테스트를 기반으로 보호 장치가 수행해야 하거나 달성할 수 있는 것을 정의한다. 특히 높은 낙뢰 위험 상황에서는 충분한 보호를 제공하기 위해 전문적인 엔지니어링 분석이 필요할 수 있다.

또한, 다음 표준은 독립형 서지 보호 장치에 대한 표준이 아니라 전기 및 전자 장비 전체의 서지 내성을 테스트하기 위한 것이다. 따라서 서지 보호 회로의 설계 및 테스트에 자주 사용된다.

IEC 61000-4-2 정전기 방전 내성 시험
IEC 61000-4-4 전기적 급과도 현상/버스트 내성 시험
IEC 61000-4-5 서지 내성 시험

참조

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