⚡전기기사 비상발전기 용량산정 틀리면 큰일

📋 목차

• ⚡ 비상발전기 용량 선정, 왜 중요할까요?
• 💡 비상발전기 용량 산정, 이것만은 꼭!
• 🤔 일반 부하 vs. 전동기 부하, 용량 계산은 어떻게 달라지나요?
• ⚖️ KOSHA GUIDE vs. 설계기준(KDS), 어떤 방식을 써야 할까요?
• ⚠️ 용량 산정 오류, 어떤 문제가 발생할까요?
• ❓ 자주 묻는 질문 (FAQ)

갑작스러운 정전, 혹시 건물이 완전히 암흑에 잠길까 봐 걱정되시나요? 특히 전기기사로서 비상발전기 용량을 잘못 산정하면 예상치 못한 큰 문제에 직면할 수 있어요. 그렇다고 너무 복잡한 계산식 때문에 머리 아파할 필요는 없답니다. 과연 비상발전기 용량, 어떻게 산정해야 안전하고 경제적인 선택이 될 수 있을까요? 이 글에서는 비상발전기 용량 산정의 중요성부터 정확한 계산 방법, 그리고 흔히 발생하는 오류까지 명쾌하게 풀어드릴게요. 여러분의 궁금증을 속 시원하게 해결해 드릴게요!

 

⚡ 비상발전기 용량 선정, 왜 중요할까요?

비상발전기는 정전이나 예상치 못한 전력 공급 중단 시, 필수적인 전력을 안정적으로 공급하는 핵심 설비예요. 건물의 안전과 직결되는 만큼, 그 용량을 정확하게 산정하는 것은 전기 기술자의 중요한 책임이죠.

만약 비상발전기 용량이 부족하다면, 정전 시 필요한 전력을 제대로 공급하지 못해 엘리베이터 작동 중단, 비상등 미점등, 통신 시스템 마비 등 심각한 안전사고로 이어질 수 있어요. 이는 인명 피해는 물론, 막대한 재산 손실까지 초래할 수 있답니다.

반대로, 필요 이상으로 용량을 크게 산정하면 초기 설치 비용과 유지보수 비용이 불필요하게 증가해요. 또한, 발전기 가동률이 낮아져 효율성이 떨어지고, 오히려 과도한 연료 소비로 이어질 수도 있죠.

따라서 비상발전기 용량은 단순히 계산식을 따르는 것을 넘어, 건물의 특성과 예상되는 부하를 종합적으로 고려하여 최적의 용량을 산정하는 것이 무엇보다 중요해요.

 

🍏 비상발전기 용량 산정의 중요성

구분	용량 부족 시 문제점	용량 과다 시 문제점
안전	인명/재산 피해, 안전사고 위험 증가	-
경제성	-	초기 투자 및 유지보수 비용 증가, 비효율성 초래
신뢰성	필수 전력 공급 불가, 시스템 마비	낮은 가동률로 인한 효율 저하

 

💡 비상발전기 용량 산정, 이것만은 꼭!

비상발전기 용량을 산정하는 방법은 여러 가지가 있지만, 가장 기본적인 원리는 '부하율'과 '효율'을 고려하는 것이에요. 여기서 부하란 비상발전기로부터 전력을 공급받아야 하는 모든 전기 기기 및 설비를 의미하죠.

먼저, 건물 내에서 동시에 사용될 가능성이 높은 부하들의 총 용량을 파악하는 것이 중요해요. 단순히 모든 설비의 정격 용량을 합산하는 것이 아니라, 실제 최대 부하 시나리오를 가정하여 계산해야 합니다. 예를 들어, 모든 조명이 동시에 켜지고, 모든 냉난방기가 작동하며, 모든 전동기가 기동하는 상황을 고려해야 하죠.

특히 전동기 부하가 있는 경우, 기동 시 순간적으로 정격 용량의 몇 배에 달하는 큰 전류를 필요로 하기 때문에 이를 고려한 용량 산정이 필수적이에요. 이러한 전동기의 기동 전류와 정상 운전 전류를 모두 감당할 수 있는 용량을 확보해야 합니다. 또한, 발전기 자체의 효율도 고려해야 하는데, 발전기가 생산하는 전력(출력)은 투입되는 에너지(입력)보다 항상 적기 때문이에요.

일반적으로 비상발전기의 최소 용량은 500 kVA 이상으로 권장되며, 이는 건물의 규모와 용도에 따라 달라질 수 있어요. 정확한 계산을 위해 관련 기준이나 가이드라인을 참고하는 것이 좋습니다.

 

🍏 비상발전기 용량 산정 시 고려사항

고려 사항	세부 내용
부하 종류 및 용량	주요 부하 설비 목록화, 동시 사용률 및 최대 부하 시나리오 가정
전동기 부하	기동 전류, 정상 운전 전류 고려, 역률 및 기동 방식 확인
발전기 효율	발전기 정격 출력 대비 효율 고려 (입력 용량 계산 시 반영)
고조파 부하	인버터 등 고조파 발생 부하가 많을 경우 추가적인 고려 필요
예비율	향후 부하 증가 가능성 등을 고려하여 일정 비율의 예비 용량 확보

 

🤔 일반 부하 vs. 전동기 부하, 용량 계산은 어떻게 달라지나요?

비상발전기 용량 산정 시, 부하의 종류에 따라 계산 방식이 달라질 수 있어요. 특히 일반적인 저항성 부하(조명, 히터 등)와 전동기 부하는 고려해야 할 점이 다르답니다.

일반 부하의 경우, 부하의 정격 용량과 역률을 고려하여 계산하면 비교적 간단해요. 예를 들어, 100kW의 조명 부하가 있고 역률이 1이라면, 필요한 발전기 용량은 100kW가 됩니다. 하지만 여기에 발전기 효율을 고려해야 하므로, 실제 필요한 발전기 용량은 100kW를 효율로 나눈 값이 됩니다.

하지만 전동기 부하는 훨씬 복잡해요. 전동기는 기동 시 정격 전류의 3~7배에 달하는 높은 기동 전류를 필요로 하기 때문이죠. 이 기동 전류는 순간적으로 발전기 전압을 떨어뜨릴 수 있으며, 심한 경우 발전기 보호 장치가 작동하거나 엔진이 정지할 수도 있어요. 따라서 전동기 부하가 있는 경우, 단순히 정상 운전 전류만 고려해서는 안 되고, 기동 전류를 충분히 감당할 수 있는 용량을 확보해야 합니다.

이를 위해 전동기 부하의 경우, 기동 전류, 정상 운전 전류, 전압 강하 허용치, 발전기 용량 계수 등을 종합적으로 고려한 계산식을 적용해야 합니다. KOSHA GUIDE나 국토교통부 설계기준 등에서 제시하는 산정 방법들이 이러한 특성을 반영하고 있어요.

 

🍏 일반 부하와 전동기 부하 비교

구분	일반 부하	전동기 부하
주요 특징	일정한 전력 소비, 역률 고려	기동 시 높은 전류 요구, 정상 운전 시 부하 변동 가능
계산 시 고려사항	정격 용량, 역률, 발전기 효율	기동 전류, 정상 운전 전류, 전압 강하, 역률, 발전기 용량 계수, 효율
계산 복잡성	비교적 간단	복잡, 전문 지식 요구

 

⚖️ KOSHA GUIDE vs. 설계기준(KDS), 어떤 방식을 써야 할까요?

비상발전기 용량을 산정하는 데는 여러 가지 기준과 방법이 존재해요. 대표적으로 산업안전보건공단(KOSHA)에서 제시하는 가이드라인과 국토교통부의 건축 설계기준(KDS)이 있습니다.

KOSHA GUIDE는 전통적인 방식으로, 여러 계산식을 통해 산출된 용량 중 가장 큰 값을 적용하는 방식을 주로 사용해요. 이는 특히 대용량 전동기 부하가 많은 공장 등에서 전동기 기동에 필요한 충분한 용량을 확보하는 데 유리할 수 있습니다. 하지만 경우에 따라서는 실제 필요한 용량보다 더 큰 용량이 산출될 수도 있다는 점을 유의해야 해요.

반면, KDS(Korea Design Standard)는 하나의 통합된 식에 전동기 기동 영향과 고조파 발생 부하의 영향까지 모두 고려하여 계산하는 방식이에요. 이는 좀 더 현대적인 기준을 반영하며, 다양한 부하 특성을 종합적으로 고려하여 합리적인 용량을 산출하는 데 도움이 될 수 있습니다. 하지만 적용되는 계수 값에 따라 결과가 달라질 수 있으므로, 각 계수의 의미와 적용 기준을 정확히 이해하는 것이 중요합니다.

결론적으로, 어떤 방식을 사용하든 가장 중요한 것은 해당 건물의 특성과 예상되는 부하를 정확히 파악하고, 각 계산 방식의 장단점을 이해한 후 가장 적합한 방법을 선택하는 것입니다. 때로는 두 가지 방식을 모두 적용해보고 더 큰 값을 기준으로 삼는 것도 안전한 방법이 될 수 있어요.

 

🍏 KOSHA GUIDE vs. KDS 비교

구분	KOSHA GUIDE	설계기준 (KDS)
계산 방식	다양한 산정 방식 적용 후 최대값 선택	통합된 단일 식 적용
주요 특징	전동기 부하 고려에 유리할 수 있음, 경우에 따라 과대 산정 가능성	고조파 부하 등 종합적 고려, 계수 적용의 중요성
적용 대상	산업 현장, 공장 등 (전동기 부하 클 경우)	건축물 등 일반적인 경우

 

⚠️ 용량 산정 오류, 어떤 문제가 발생할까요?

비상발전기 용량을 잘못 산정했을 때 발생하는 문제들은 생각보다 심각해요. 가장 흔한 오류는 바로 '용량 부족'입니다. 이는 정전 시 필수 설비에 전력을 제대로 공급하지 못하게 만들죠.

예를 들어, 병원에서는 생명 유지 장치나 수술실 조명에 전력이 공급되지 않아 치명적인 상황이 발생할 수 있어요. 또한, 고층 건물에서는 엘리베이터가 멈춰 승객이 고립되거나, 비상 계단에 조명이 들어오지 않아 대피에 어려움을 겪을 수 있습니다. 통신 시설이나 데이터 센터의 경우, 전력 공급 중단은 막대한 경제적 손실로 이어질 수 있어요.

반대로 '용량 과다' 역시 문제입니다. 초기 구매 비용이 증가하는 것은 물론, 발전기 가동 시 연료 소비량이 많아지고 유지보수 비용도 늘어나죠. 또한, 발전기가 최대 부하의 낮은 비율로만 운전될 경우, 발전기 내부 온도가 충분히 올라가지 않아 엔진에 무리가 가거나 수명이 단축될 수 있습니다. 이는 장기적으로 발전기의 효율성을 저하시키는 요인이 됩니다.

따라서 정확한 용량 산정은 단순히 비용 절감을 넘어, 안전한 건물 운영과 설비의 수명 연장을 위해서도 필수적이랍니다. 전문가의 도움을 받거나 관련 기준을 철저히 숙지하여 신중하게 접근해야 해요.

 

🍏 용량 산정 오류 시 발생 문제

오류 유형	주요 발생 문제	상세 설명
용량 부족	전력 공급 불가	정전 시 필수 설비(비상등, 엘리베이터, 통신망 등) 작동 불가, 안전사고 위험 증가
용량 부족	시스템 마비	데이터 센터, 통신 시설 등에서 치명적인 데이터 손실 및 서비스 중단 초래
용량 과다	경제적 손실	초기 구매 비용, 연료비, 유지보수 비용 등 불필요한 지출 증가
용량 과다	효율 저하 및 수명 단축	낮은 부하율로 인한 엔진 성능 저하, 과도한 응축수 발생, 부품 마모 촉진

 

 

❓ 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 비상발전기 용량 산정 시 가장 기본이 되는 것은 무엇인가요?

A1. 가장 기본은 건물 내에서 정전 시 사용될 모든 부하의 총 예상 전력 사용량을 정확히 파악하는 것입니다. 단순히 모든 설비의 정격 용량을 합하는 것이 아니라, 실제로 동시에 사용될 가능성이 높은 부하들의 합계를 고려해야 합니다.

 

Q2. 비상발전기 최소 용량 기준이 있나요?

A2. 일반적으로 최소 500 kVA 이상을 권장하지만, 이는 건물의 규모, 용도, 그리고 설치되는 전기 설비에 따라 달라질 수 있습니다. 법규나 관련 기준을 확인하여 정확한 최소 요구 용량을 파악하는 것이 중요합니다.

 

Q3. 전동기 부하가 클 경우 용량 산정이 더 복잡한 이유는 무엇인가요?

A3. 전동기는 시동 걸 때 순간적으로 정격 전류의 몇 배에 달하는 큰 전류를 필요로 하기 때문입니다. 이 기동 전류는 발전기의 전압을 순간적으로 떨어뜨릴 수 있어, 정상 운전 전류뿐만 아니라 기동 전류까지 고려한 충분한 용량 확보가 필수적입니다.

 

Q4. 비상발전기 용량을 과대 산정하면 어떤 문제가 생기나요?

A4. 초기 구매 비용과 설치 비용이 증가하고, 운전 시 연료 소비량이 많아집니다. 또한, 낮은 부하율로 운전될 경우 발전기 자체의 효율이 떨어지고 엔진 수명이 단축될 수 있어 장기적으로 비경제적입니다.

 

Q5. KOSHA GUIDE와 설계기준(KDS) 중 어떤 것을 사용해야 하나요?

A5. 건물의 특성과 주요 부하의 종류에 따라 적합한 기준이 다를 수 있습니다. 대용량 전동기가 많은 경우 KOSHA GUIDE 방식이 유리할 수 있으며, 다양한 부하를 종합적으로 고려한다면 KDS 방식이 합리적일 수 있습니다. 두 가지 방식을 비교하여 결정하는 것도 좋은 방법입니다.

 

Q6. 비상발전기 용량 산정 시 고려해야 할 주요 부하에는 어떤 것들이 있나요?

A6. 조명, 전열기기, 냉난방 설비, 엘리베이터, 펌프, 통신 장비, 컴퓨터 서버 등 건물 운영에 필수적인 모든 전기 설비가 해당됩니다. 특히 전동기 부하와 고조파를 많이 발생시키는 인버터 등은 특별히 주의해야 합니다.

 

Q7. 발전기 효율을 용량 산정에 반영해야 하는 이유는 무엇인가요?

A7. 발전기는 투입된 연료 에너지 전부를 전기 에너지로 변환하지 못하고 일부를 열에너지 등으로 손실하기 때문입니다. 따라서 필요한 전력 출력을 얻기 위해서는 손실분을 포함한 더 큰 입력 용량이 필요하며, 이를 반영해야 정확한 발전기 용량 산정이 가능합니다.

 

Q8. 비상발전기 용량 계산 시 역률은 어떻게 고려되나요?

A8. 역률은 전력의 유효 성분을 나타내는 지표로, 특히 전동기 부하의 경우 역률이 낮으면 동일한 유효 전력을 공급하기 위해 더 큰 피상 전력(kVA)이 필요합니다. 따라서 부하의 역률을 정확히 파악하여 발전기 용량 산정에 반영해야 합니다.

 

Q9. 고조파 발생 부하가 많은 경우 용량 산정에 어떤 영향을 미치나요?

A9. 인버터, UPS, LED 조명 등은 고조파를 발생시켜 발전기에 추가적인 부담을 줄 수 있습니다. 이로 인해 발전기 용량이 더 커지거나, 고조파 필터 등 추가적인 설비가 필요할 수 있습니다. 최신 설계 기준에서는 이러한 고조파 영향까지 고려하는 경우가 많습니다.

 

Q10. 비상발전기 용량 산정 시 '표준 용량'이라는 것은 무엇인가요?

A10. 계산된 필요 용량과 실제 제작되어 판매되는 발전기의 용량은 다를 수 있습니다. 발전기는 보통 표준화된 용량(예: 100kVA, 200kVA, 500kVA 등)으로 생산되므로, 계산된 필요 용량보다 크거나 같은 가장 가까운 표준 용량을 선택해야 합니다.

 

Q11. 전동기 기동 시 전압 강하 허용치는 무엇인가요?

A11. 전동기 기동 시 발생하는 순간적인 전압 강하가 특정 비율(예: 20%) 이상을 넘지 않도록 발전기 용량을 선정해야 한다는 의미입니다. 이는 설비 보호와 안정적인 운전을 위해 중요합니다.

 

Q12. 발전기 용량 계산에서 'a' 값은 무엇을 의미하나요?

A12. 'a' 값은 주로 전동기 부하의 종류나 특성에 따라 적용되는 계수로, 기동 전류와 정상 운전 전류의 비율 등을 고려하여 산정됩니다. 설계 기준이나 관련 지침에서 해당 값의 적용 기준을 확인할 수 있습니다.

 

Q13. 'c' 값과 'k' 값은 용량 산정 시 어떻게 사용되나요?

A13. 'c' 값은 일반적으로 부하의 특성이나 설비 종류에 따라 적용되는 계수이며, 'k' 값은 발전기 허용 전압 강하 계수로, 전압 강하율과 발전기 내부 임피던스 등을 고려하여 결정됩니다. 이 값들은 복잡한 계산식의 일부로 사용됩니다.

 

Q14. 비상발전기 용량을 계산할 때 kW와 kVA 단위 혼동 시 어떤 문제가 발생하나요?

A14. kW는 유효 전력, kVA는 피상 전력을 나타내는 단위입니다. 역률이 1이 아닌 경우 kW와 kVA 값은 달라지므로, 이를 혼동하여 계산하면 실제 필요한 용량보다 작거나 크게 산정될 수 있습니다. 특히 전동기 부하는 역률을 고려해야 하므로 주의가 필요합니다.

 

Q15. 비상발전기 용량 산정 시 부하율이란 무엇인가요?

A15. 부하율은 일정 기간 동안의 평균 전력 사용량을 최대 전력 사용량으로 나눈 비율입니다. 발전기 용량 산정 시에는 최대 부하 시나리오를 고려하는 것이 일반적이지만, 평상시 부하율을 고려하여 과도한 용량 산정을 피하기도 합니다.

 

Q16. 정전 시 비상 전력 투입 절차는 어떻게 되나요?

A16. 일반적으로 정전 발생 시 자동으로 비상발전기가 가동되며, 전력 계통에서 전력 공급이 복구되면 자동으로 발전기 운전을 중단하고 계통 전력을 다시 사용하게 됩니다. 이 과정에서 자동 절체 개폐기(ATS)가 중요한 역할을 합니다.

 

Q17. 비상발전기 용량 산정 관련 자료는 어디서 얻을 수 있나요?

A17. 산업안전보건공단(KOSHA)의 기술지침, 국토교통부의 건축 설계기준(KDS), 관련 학회 자료, 전기 기술 관련 서적 및 온라인 커뮤니티 등을 통해 정보를 얻을 수 있습니다. 유튜브 등 영상 자료도 도움이 될 수 있습니다.

 

Q18. 비상발전기 용량 산정 시 예비율을 두어야 하나요?

A18. 네, 일반적으로 향후 건물 증축이나 전기 설비 추가 등으로 인해 부하가 증가할 가능성에 대비하여 일정 비율의 예비 용량을 확보하는 것이 좋습니다. 이는 발전기의 안정적인 장기 운영에 도움이 됩니다.

 

Q19. 발전기용 엔진 출력과 발전기 용량은 어떻게 다른가요?

A19. 발전기 용량(kVA)은 전기적인 출력을 의미하며, 엔진 출력(kW 또는 PS)은 발전기를 구동하는 엔진의 기계적인 힘을 의미합니다. 발전기 용량은 엔진 출력과 발전기 효율, 역률 등을 종합적으로 고려하여 결정됩니다.

 

Q20. 비상발전기 용량 산정은 누가 해야 가장 정확한가요?

A20. 전기 설비 관련 법규 및 기술 기준에 대한 깊은 이해를 갖춘 전기 기술사 또는 전문 엔지니어가 수행하는 것이 가장 정확하고 안전합니다. 복잡한 계산과 현장 조건 분석이 필요하기 때문입니다.

 

⚠️ 면책 문구

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📝 요약

비상발전기 용량 산정은 정전 시 안전 확보와 직결되는 중요한 문제입니다. 용량 부족은 심각한 안전사고로, 과다 산정은 불필요한 비용 증가로 이어질 수 있습니다. 일반 부하와 전동기 부하의 특성을 고려하고, KOSHA GUIDE나 KDS 등 관련 기준을 참고하여 정확한 용량을 산정해야 합니다. 전문가의 도움을 받아 건물의 특성에 맞는 최적의 용량을 결정하는 것이 중요합니다.