UPS 용량 산정과 화재 예방

UPS란 무엇인가

무정전 전원장치(UPS)는 정전이 나도 부하에 교류 전력을 끊김 없이 공급하는 장치다.

용량은 부하 용량, 역률, 여유율, 백업시간을 함께 고려해 산정한다.

이 영상에서는 구조, 계산, 화재 예방 순서로 살펴본다.

UPS 구성과 동작

UPS는 정류기, 축전지, 인버터, 바이패스 회로로 구성된다.

상용 전원이 정상이면 정류기가 직류를 만들어 인버터에 공급하고 축전지를 충전한다.

정전이 되면 축전지가 방전하고 인버터가 부하에 교류를 공급한다.

과부하나 인버터 고장 때는 바이패스가 상용 전원을 부하에 직접 공급한다.

kW와 kVA 환산

kVA는 피상전력이고 kW는 실제 유효전력이다. 두 값은 역률로 연결된다.

부하가 kW로 주어지면 역률로 나눠 kVA를 구한다.

역률 0.8인 부하 15kW는 15 ÷ 0.8 = 18.75kVA다.

용량 산정은 kW 기준으로 맞춘 뒤 kVA로 환산하는 순서가 기본이다.

계산 예제

부하 유효전력이 30kW, 역률이 0.8인 경우를 계산한다.

피상전력은 S = P ÷ pf = 30 ÷ 0.8 = 37.5kVA다.

여기에 여유율 25%를 곱하면 37.5 × 1.25 = 46.9kVA가 된다.

기기 정격은 계산값 이상에서 가장 가까운 상위 규격을 고른다.

축전지 용량과 방전 특성

직전 문제의 정답은 37.5kVA다. 이 값이 인버터 정격 산정의 기준이 된다.

축전지 용량은 부하 전력, 방전시간, 인버터 효율, 공칭 전압으로 역산한다.

보정계수 K는 용량 저하, 온도, 설계 여유를 반영하며 제조사 자료를 따른다.

방전 전류가 커지면 같은 축전지라도 사용 가능한 용량이 줄어든다.

화재 예방 대책

UPS 배터리는 열폭주와 가스 발생 위험이 있어 화재 예방이 필요하다.

리튬 이온 배터리는 과충전과 과열을 막는 BMS와 보호회로가 핵심이다.

배터리실은 환기와 온도 관리, 누설 감시를 함께 해야 한다.

과전류와 지락은 차단장치로 보호하며 제13조와 제14조가 이를 규정한다.

정리

용량은 부하 유효전력을 역률로 나눠 kVA로 정한다.

배터리는 부하 전력과 백업시간으로 산정하고 보정계수를 곱한다.

설계 여유와 증설 계획, 배터리실 환기와 온도 관리를 함께 반영한다.

과전류는 제13조, 지락은 제14조로 보호하고 답안에는 화재 예방을 함께 쓴다.