UPS(무정전전원장치)

UPS의 정의

무정전전원장치, 줄여서 UPS는 상용 전원이 이상해도 부하에 전력을 끊기지 않게 공급한다.

축전지에 저장된 에너지를 인버터가 교류로 바꿔 부하에 넘겨준다.

정전이 짧아도 컴퓨터 데이터가 깨지거나 공정이 멈추는 것을 막는다.

운전 구조

온라인 이중 변환 UPS는 상용 입력을 먼저 정류기로 직류로 바꾼다.

그 직류로 인버터를 구동해 부하에 정현파 교류를 공급한다.

정류기는 동시에 축전지를 충전한다.

정전 시에는 축전지 전력이 인버터로 흘러 부하 공급이 이어진다.

그래서 상용 전원의 전압 강하와 서지가 부하에 전달되지 않는다.

운전방식 비교

UPS는 평상시 회로 구성에 따라 세 가지 방식으로 나뉜다.

대기형은 평상시 상용 전원을 직결해 구조가 단순하고 비용이 낮다.

온라인 이중 변환형은 절체 시간이 0ms로 무중단이다.

라인 인터랙티브형은 탭 전환으로 전압을 보상해 배터리 소모를 줄인다.

데이터센터처럼 전원 품질이 중요하면 온라인형을 쓴다.

배터리 용량 계산 예

이번에는 20kW 부하를 30분 백업하는 배터리 용량을 계산한다.

먼저 인버터 효율을 고려해 배터리 쪽 입력 전력을 구하면 약 22.2kW다.

필요 에너지는 입력 전력에 백업 시간 0.5시간을 곱해 11.1kWh가 된다.

방전 심도 0.8을 고려하면 정격 용량은 약 13.9kWh가 필요하다.

평균 방전 전류는 22200W를 240V로 나눠 약 92.5A다.

이 값들은 교육용 가정값이므로 실제 설계는 제조사 방전 특성 곡선으로 확인한다.

헷갈리는 점과 채점 포인트

앞에서 낸 문제의 정답은 0.8로 나누는 것이다.

시험에서 자주 틀리는 첫째는 kVA와 kW를 혼동하는 것이다.

둘째는 백업시간을 정격 출력 기준으로만 계산하는 것이다. 실제는 짧아진다.

셋째는 바이패스 회로를 무시하는 것이다. 없으면 점검이나 고장 때 부하가 정전된다.

정리와 답안 구성

마지막으로 핵심을 정리한다.

온라인형은 전환 시간이 없고, 라인 인터랙티브형은 배터리 사용을 줄인다.

설치 요건은 환기, 배터리실 온도, 접지와 차단기 협조다.

병렬 운전은 증설과 이중화가 목적이며 전류 분담이 핵심이다.

백업 시간은 부하율과 온도, 노후도에 따라 줄어든다.

방식 선정은 부하 특성과 신뢰도 목표에 맞춰 결정한다.