동력설비 에너지 절감

동력설비 에너지 절감이란

동력설비 에너지 절감은 전동기로 구동되는 설비의 손실을 줄이는 방법이다.

펌프·송풍기·압축기·엘리베이터가 같은 기능을 더 적은 전력으로 수행하게 한다.

핵심 키워드는 회전수제어, 인버터, 상사법칙, 회생제동이다.

유량 제어 방식의 차이

유량을 줄이는 방법은 밸브·댐퍼로 저항을 높이는 방식과 회전수를 낮추는 방식으로 나뉜다.

밸브나 댐퍼로 막으면 전동기는 정격 속도로 계속 돌아 막힌 만큼 에너지가 버려진다.

회전수 제어는 원심형 기계에서 동력이 회전수의 세제곱에 비례해 크게 줄어든다.

그래서 부하가 변하는 펌프·송풍기에는 인버터 제어를 먼저 검토한다.

상사법칙과 계산 예제

회전수 제어에서 유량은 회전수에 비례하고, 양정은 제곱, 동력은 세제곱에 비례한다.

유량을 80%로 줄이려면 회전수를 80%로 낮춘다.

동력은 0.8의 세제곱, 즉 0.512배가 되어 약 51%로 줄어든다.

유량이 20% 줄 때 동력이 절반 가까이 줄어드는 결과다. 이것이 상사법칙의 효과다.

설비별 절감 방법

동력설비별로 절감 방법이 다르므로 설비 특성에 맞춰 적용해야 한다.

펌프는 임펠러를 깎기보다 가변속 운전으로 운전점을 맞추는 것이 우선이다.

엘리베이터는 회생 제동으로, 에스컬레이터는 무부하 시 감속·정지로 줄인다.

공기압축기는 필요 압력 이상으로 설정하지 않는 것이 첫 번째 원칙이다.

인버터 제어의 한계

인버터 회전수 제어에도 한계가 있다. 장단점을 함께 알아 두어야 한다.

고조파로 전동기가 과열되고 소음이 생길 수 있으며 초기 투자비도 크다.

정속 운전 부하에서는 절감 효과가 작으므로 부하 특성을 먼저 분석한다.

고조파 대책으로 리액터나 필터를 설치하고 배관·밸브 저항도 함께 줄인다.

정리와 시험 포인트

마지막으로 핵심을 정리한다.

회전수 제어에서 동력은 회전수의 세제곱에 비례해 줄어든다.

유도전동기 속도는 극수, 슬립, 주파수로 바꿀 수 있으며 연속 가변은 주파수 변환뿐이다.

답안에서는 밸브 제어와 대비하고 설비별 절감 방법을 함께 쓴다.