UPS

1. 온라인 UPS (이중 변환 UPS)

• 정의: 정상적인 교류입력선원을 공급받아 내장된 배터리 충전 및 인버터를 상시 동작시켜서 비상시에 무순단으로 전력을 공급하는 방식
• 장점:
  • 안정적인 전원공급: 입력전원의 정전 시 무순단으로 입력과 관계없이 안정적인 전원공급
  • 높은 전력 품질: 전압 변동, 노이즈, 주파수 변동 등 전력 품질 문제로부터 완벽하게 보호
  • 빠른 응답 속도: 정전 발생 시 즉각적으로 배터리로 전환되어 무중단 전원 공급이 가능.
• 단점:
  • 회로 구성이 복잡하여 기술력이 요구된다
  • 에너지효율낮음: 오프라인UPS보다 전력소모가 많다.
  • 높은 가격: 복잡한 회로 구성으로 인해 가격이 비쌉니다.
  • 높은 발열: 전력 변환 과정에서 열이 많이 발생합니다.
  • 외형중량이 커진다
• 적용 분야: 서버, 네트워크 장비, 의료 장비 등 고가의 장비나 고품질의 전력이 요구되는 시스템에 적합합니다.

2. 오프라인 UPS (백업 UPS)

• 정의: 정상 시 교류입력전원을 사용하다가 정전되거나 입력전원이 허용치 보다 낮은경우에 인버터를 사용하는 방식
• 특징:
  • 전력소모가 작다: 입력전원 정상 시에는 효율이 높다
  • 잔고장적음: 회로 구성이 간단하여 내구성이 높다
  • 소형화가 가능하다
  • 정상동작시에는 전자파발생이 적다
  • 저렴한 가격: 간단한 회로 구성으로 인해 가격이 저렴
• 단점:
  • 정전시에 순간적인 전원의 끈어짐이 발생한다(일반적인 PC에서는 문제가 없다)
  • 입력의 변화에 따라 출력이 변화한다(전압조정이 안됨)
  • 낮은 전력 품질: 정전 발생 시 일정 시간 동안 전원 공급이 중단될 수 있으며, 전압 변동이나 노이즈에 취약합니다.
  • 입력전원과 동기가 되지 않아 정밀급 부하에 적용하지 않는다.
• 적용 분야: 가정용 컴퓨터, 소형 사무 기기 등 저렴한 비용으로 기본적인 정전 보호 기능만 필요한 경우에 적합

3. 라인 인터랙티브 UPS

• 구성: 오프라인 UPS와 온라인 UPS의 중간 형태로, 정상 상태에서는 상용 전원을 그대로 부하에 공급하지만, 전압 변동이 크거나 노이즈가 발생하면 자동으로 인버터를 작동하여 전압을 조정합니다.
• 특징:
  • 오프라인 UPS보다 높은 전력 품질: 일정 수준의 전압 변동이나 노이즈를 보정할 수 있습니다.
  • 온라인 UPS보다 저렴한 가격: 온라인 UPS보다는 저렴하지만 오프라인 UPS보다는 비쌉니다.
• 단점:
  • 온라인 UPS만큼 높은 전력 품질을 보장하지 못합니다.
  • 정전 발생 시 일정 시간 동안 전원 공급이 중단될 수 있습니다.
• 적용 분야: 오프라인 UPS보다는 높은 전력 품질이 필요하지만, 온라인 UPS보다는 저렴한 비용으로 사용하고 싶은 경우에 적합합니다.

4. 다이나믹 UPS

• 구성: 모터, 발전기, 플라이휠, 배터리 등으로 구성되어 있으며, 회전 기기를 이용하여 전력을 변환합니다.
• 동작 방식: 정상 상태에서는 모터가 발전기를 구동하여 부하에 전력을 공급하고, 정전 시에는 플라이휠에 저장된 에너지를 이용하여 발전기를 구동합니다.
• 특징:
  • 높은 전력 품질, 빠른 응답 속도, 높은 신뢰성, 큰 용량 등의 장점을 가지고 있습니다.
• 단점:
  • 높은 초기 투자 비용, 유지보수 비용, 큰 설치 공간 등의 단점이 있습니다.
• 적용 분야: 대규모 시스템, 데이터 센터, 통신 시스템 등 고신뢰성이 요구되는 시스템에 적합합니다.

5. 기타 UPS

• 삼상 UPS: 3상 전원을 사용하는 시스템에 적용됩니다.
• 모듈형 UPS: 모듈을 조합하여 용량을 확장할 수 있는 UPS입니다.
• 병렬 운전 UPS: 여러 대의 UPS를 병렬로 연결하여 용량을 확장하고, 시스템의 신뢰성을 높일 수 있습니다.

1. 온라인 UPS (이중 변환 UPS)

• 정의: 정상적인 교류입력선원을 공급받아 내장된 배터리 충전 및 인버터를 상시 동작시켜서 비상시에 무순단으로 전력을 공급하는 방식
• 장점:
  • 안정적인 전원공급: 입력전원의 정전 시 무순단으로 입력과 관계없이 안정적인 전원공급
  • 높은 전력 품질: 전압 변동, 노이즈, 주파수 변동 등 전력 품질 문제로부터 완벽하게 보호
  • 빠른 응답 속도: 정전 발생 시 즉각적으로 배터리로 전환되어 무중단 전원 공급이 가능.
• 단점:
  • 회로 구성이 복잡하여 기술력이 요구된다
  • 에너지효율낮음: 오프라인UPS보다 전력소모가 많다.
  • 높은 가격: 복잡한 회로 구성으로 인해 가격이 비쌉니다.
  • 높은 발열: 전력 변환 과정에서 열이 많이 발생합니다.
  • 외형중량이 커진다
• 적용 분야: 서버, 네트워크 장비, 의료 장비 등 고가의 장비나 고품질의 전력이 요구되는 시스템에 적합합니다.

2. 오프라인 UPS (백업 UPS)

• 정의: 정상 시 교류입력전원을 사용하다가 정전되거나 입력전원이 허용치 보다 낮은경우에 인버터를 사용하는 방식
• 특징:
  • 전력소모가 작다: 입력전원 정상 시에는 효율이 높다
  • 잔고장적음: 회로 구성이 간단하여 내구성이 높다
  • 소형화가 가능하다
  • 정상동작시에는 전자파발생이 적다
  • 저렴한 가격: 간단한 회로 구성으로 인해 가격이 저렴
• 단점:
  • 정전시에 순간적인 전원의 끈어짐이 발생한다(일반적인 PC에서는 문제가 없다)
  • 입력의 변화에 따라 출력이 변화한다(전압조정이 안됨)
  • 낮은 전력 품질: 정전 발생 시 일정 시간 동안 전원 공급이 중단될 수 있으며, 전압 변동이나 노이즈에 취약합니다.
  • 입력전원과 동기가 되지 않아 정밀급 부하에 적용하지 않는다.
• 적용 분야: 가정용 컴퓨터, 소형 사무 기기 등 저렴한 비용으로 기본적인 정전 보호 기능만 필요한 경우에 적합

3. 라인 인터랙티브 UPS

• 구성: 오프라인 UPS와 온라인 UPS의 중간 형태로, 정상 상태에서는 상용 전원을 그대로 부하에 공급하지만, 전압 변동이 크거나 노이즈가 발생하면 자동으로 인버터를 작동하여 전압을 조정합니다.
• 특징:
  • 오프라인 UPS보다 높은 전력 품질: 일정 수준의 전압 변동이나 노이즈를 보정할 수 있습니다.
  • 온라인 UPS보다 저렴한 가격: 온라인 UPS보다는 저렴하지만 오프라인 UPS보다는 비쌉니다.
• 단점:
  • 온라인 UPS만큼 높은 전력 품질을 보장하지 못합니다.
  • 정전 발생 시 일정 시간 동안 전원 공급이 중단될 수 있습니다.
• 적용 분야: 오프라인 UPS보다는 높은 전력 품질이 필요하지만, 온라인 UPS보다는 저렴한 비용으로 사용하고 싶은 경우에 적합합니다.

4. 다이나믹 UPS

• 구성: 모터, 발전기, 플라이휠, 배터리 등으로 구성되어 있으며, 회전 기기를 이용하여 전력을 변환합니다.
• 동작 방식: 정상 상태에서는 모터가 발전기를 구동하여 부하에 전력을 공급하고, 정전 시에는 플라이휠에 저장된 에너지를 이용하여 발전기를 구동합니다.
• 특징:
  • 높은 전력 품질, 빠른 응답 속도, 높은 신뢰성, 큰 용량 등의 장점을 가지고 있습니다.
• 단점:
  • 높은 초기 투자 비용, 유지보수 비용, 큰 설치 공간 등의 단점이 있습니다.
• 적용 분야: 대규모 시스템, 데이터 센터, 통신 시스템 등 고신뢰성이 요구되는 시스템에 적합합니다.

5. 기타 UPS

• 삼상 UPS: 3상 전원을 사용하는 시스템에 적용됩니다.
• 모듈형 UPS: 모듈을 조합하여 용량을 확장할 수 있는 UPS입니다.
• 병렬 운전 UPS: 여러 대의 UPS를 병렬로 연결하여 용량을 확장하고, 시스템의 신뢰성을 높일 수 있습니다.

• 고효율화:
  • SiC(실리콘 카바이드), GaN(질화갈륨) 등의 차세대 반도체 도입: 기존 실리콘 소자보다 높은 전력 효율과 고주파 특성을 제공하여 전력 손실을 줄이고 소형화를 가능하게 합니다.
  • 능동 클램핑, 궤환 무효 전력 보상 등 고효율 기술 적용: 스위칭 손실을 줄이고 전력 변환 효율을 높이는 기술들이 개발되고 있습니다.
• 소형화, 경량화:
  • 3D 패키징 기술: 다층 기판을 적용하여 부품 밀도를 높이고, 소형화를 실현합니다.
  • 소형화된 부품 채택: 스위칭 소자, 수동 소자 등을 소형화하여 전체 시스템의 크기를 줄입니다.
• 고밀도화:
  • 전력 밀도 향상: 단위 부피당 출력을 높여 시스템의 크기를 줄이고, 공간 효율성을 높입니다.
  • 열 관리 기술 발전: 고밀도화에 따른 발열 문제를 해결하기 위해 액체 냉각, 열 전도율이 높은 소재 등을 활용한 냉각 기술이 개발되고 있습니다.
• 지능화:
  • AI 기반 예지 보전: 고장 예측 및 진단을 통해 시스템의 안정성을 확보하고 유지보수 비용을 절감합니다.
  • 통합 관리 시스템: 다수의 전원 장치를 효율적으로 관리하고 제어하는 시스템이 개발되고 있습니다.
• 친환경:
  • 에너지 효율 향상: 에너지 소비를 줄여 탄소 배출량을 감소시킵니다.
  • 재활용 가능한 소재 사용: 환경 친화적인 소재를 사용하여 폐기 시 환경 부담을 줄입니다.

직류전원장치 기술 발전의 영향

• 전자 기기의 소형화, 경량화: 스마트폰, 노트북 등 휴대용 전자 기기의 성능 향상과 소형화를 가능하게 합니다.
• 데이터 센터 효율 향상: 서버 및 네트워크 장비의 전력 효율을 높여 운영 비용을 절감하고, 데이터 센터의 환경 부담을 줄입니다.
• 전기 자동차 충전 인프라 확대: 고속 충전 시스템 구축에 필요한 고효율, 고밀도 전원 공급 장치 개발을 촉진합니다.
• 재생 에너지 시스템 연계: 태양광, 풍력 등 재생 에너지 시스템과의 연계를 통해 에너지 효율을 높이고, 미래 에너지 시스템 구축에 기여합니다.

미래 전망

앞으로 직류전원장치 기술은 더욱 발전하여 다음과 같은 방향으로 나아갈 것으로 예상됩니다.

• SiC, GaN 기반 전력 반도체의 대중화: 차세대 반도체 기술의 발전으로 더욱 높은 효율과 성능을 갖춘 전원 장치가 개발될 것입니다.
• AI 기반 지능형 전원 관리 시스템 구축: AI 기술을 활용하여 전력 시스템을 최적화하고, 예측 정비를 통해 시스템의 안정성을 확보할 것입니다.
• 모듈형, 가상화된 전원 시스템: 다양한 요구 사항에 맞춰 유연하게 구성 가능한 모듈형 전원 시스템이 등장할 것입니다.
• 전력망과의 연계 강화: 스마트 그리드 시대에 맞춰 전력망과의 연동성을 높이고, 에너지 효율을 극대화하는 방향으로 발전할 것입니다.

UPS 용량 설계 시 고려 사항

1. 부하 용량:
   • 정격 용량: 부하의 정격 용량을 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 피크 용량: 부하의 최대 사용 전력(피크 용량)을 고려하여 UPS 용량에 여유를 두어야 합니다. 특히, 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하의 경우 더욱 신중하게 고려해야 합니다.
   • 역률: 부하의 역률이 낮을 경우, 무효 전력을 보상하기 위해 UPS 용량을 더 크게 선정해야 합니다.
2. 부하의 종류:
   • 선형 부하: 저항성 부하와 같이 전류가 전압에 비례하여 변하는 부하입니다.
   • 비선형 부하: 컴퓨터, 서버 등과 같이 전류 파형이 왜곡되어 고조파를 발생시키는 부하입니다. 비선형 부하는 고조파로 인해 UPS에 추가적인 부담을 줄 수 있으므로, 용량을 더 크게 선정하거나 고조파 필터를 설치해야 합니다.
3. 부하 변동:
   • 부하가 시간에 따라 변동하는 경우, 최대 부하를 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 부하 변동이 심한 경우, UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 가능성이 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
4. 정전 시간:
   • 정전 시 UPS가 부하에 전력을 공급해야 하는 시간을 고려하여 배터리 용량을 결정해야 합니다.
   • 배터리 용량이 부족하면 정전 시 짧은 시간 안에 전원이 꺼질 수 있습니다.
5. 환경 조건:
   • 온도, 습도 등 설치 환경에 따라 UPS의 성능이 달라질 수 있습니다.
   • 제조사에서 권장하는 환경 조건을 준수해야 합니다.
6. 성장 가능성:
   • 미래에 부하가 증가할 가능성을 고려하여 UPS 용량을 여유 있게 선정하는 것이 좋습니다.
7. UPS의 특성:
   • UPS의 효율, 응답 속도, 과부하 내량 등을 고려하여 적절한 모델을 선택해야 합니다.

UPS 용량 산정 시 주의사항

• 수용률: UPS의 용량을 산정할 때, 부하의 종류에 따라 적절한 수용률을 적용해야 합니다. 예를 들어, 통신 장비와 같이 연속적으로 동작하는 부하는 수용률을 100%로 적용하는 것이 일반적입니다.
• 고조파: 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파는 UPS의 수명을 단축시키고, 효율을 저하시킬 수 있습니다. 고조파 필터를 설치하거나 고조파에 강한 UPS를 선택해야 합니다.
• 부하의 기동 전류: 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하는 UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 수 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.

UPS 용량 설계 시 고려 사항

1. 부하 용량:
   • 정격 용량: 부하의 정격 용량을 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 피크 용량: 부하의 최대 사용 전력(피크 용량)을 고려하여 UPS 용량에 여유를 두어야 합니다. 특히, 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하의 경우 더욱 신중하게 고려해야 합니다.
   • 역률: 부하의 역률이 낮을 경우, 무효 전력을 보상하기 위해 UPS 용량을 더 크게 선정해야 합니다.
2. 부하의 종류:
   • 선형 부하: 저항성 부하와 같이 전류가 전압에 비례하여 변하는 부하입니다.
   • 비선형 부하: 컴퓨터, 서버 등과 같이 전류 파형이 왜곡되어 고조파를 발생시키는 부하입니다. 비선형 부하는 고조파로 인해 UPS에 추가적인 부담을 줄 수 있으므로, 용량을 더 크게 선정하거나 고조파 필터를 설치해야 합니다.
3. 부하 변동:
   • 부하가 시간에 따라 변동하는 경우, 최대 부하를 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 부하 변동이 심한 경우, UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 가능성이 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
4. 정전 시간:
   • 정전 시 UPS가 부하에 전력을 공급해야 하는 시간을 고려하여 배터리 용량을 결정해야 합니다.
   • 배터리 용량이 부족하면 정전 시 짧은 시간 안에 전원이 꺼질 수 있습니다.
5. 환경 조건:
   • 온도, 습도 등 설치 환경에 따라 UPS의 성능이 달라질 수 있습니다.
   • 제조사에서 권장하는 환경 조건을 준수해야 합니다.
6. 성장 가능성:
   • 미래에 부하가 증가할 가능성을 고려하여 UPS 용량을 여유 있게 선정하는 것이 좋습니다.
7. UPS의 특성:
   • UPS의 효율, 응답 속도, 과부하 내량 등을 고려하여 적절한 모델을 선택해야 합니다.

UPS 용량 산정 시 주의사항

• 수용률: UPS의 용량을 산정할 때, 부하의 종류에 따라 적절한 수용률을 적용해야 합니다. 예를 들어, 통신 장비와 같이 연속적으로 동작하는 부하는 수용률을 100%로 적용하는 것이 일반적입니다.
• 고조파: 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파는 UPS의 수명을 단축시키고, 효율을 저하시킬 수 있습니다. 고조파 필터를 설치하거나 고조파에 강한 UPS를 선택해야 합니다.
• 부하의 기동 전류: 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하는 UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 수 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.

정류기 용량과 정류기용 변압기(정류 변압기) 용량이 서로 다른 이유는, 두 장치가 담당하는 역할과 설계 기준, 처리하는 전류의 파형 특성 등이 다르기 때문입니다.

1. 역할과 정격 기준의 차이

• 정류기 용량은 정류기(다이오드, SCR 등 반도체 소자)가 실제로 공급해야 하는 DC 부하(예: 전동기, 배터리 충전 등)에 필요한 직류 전력(DC kW 또는 kVA)을 기준으로 산정합니다.
• 정류기용 변압기 용량은 정류기로 인가되는 교류 전력(AC kVA)을 기준으로 산정합니다. 이 값은 정류기에서 실제로 필요한 직류 용량보다 더 크게 산정되는 것이 일반적입니다.

2. 파형 및 역률(효율) 차이

• 정류기에서 AC를 DC로 변환할 때, 부하에 공급되는 직류 전류는 연속적이지만, 변압기 2차측에서 흐르는 교류 전류는 펄스 형태(비정현파)로 흐릅니다.
• 이로 인해 변압기에는 고조파 성분이 포함된 비정현파 전류가 흐르며, 이 전류의 실효값(RMS)이 직류 전류보다 더 커집니다.
• 또한, 정류회로의 특성상 역률(PF)이 낮아지기 때문에, 같은 DC 출력이라도 변압기에서는 더 많은 피상전력(kVA)을 공급해야 합니다123.

3. 설계 여유와 냉각 고려

• 정류기용 변압기는 고조파, 펄스 전류, 온도 상승 등 특수한 운전 조건을 고려하여, 일반 전력용 변압기보다 더 큰 용량으로 설계됩니다13.
• 예를 들어, 3상 6펄스 정류회로의 경우, 변압기 용량은 DC 출력의 약 1.2~1.3배, 12펄스의 경우 약 1.1~1.2배로 산정하는 것이 일반적입니다.

4. 정리

결론:
정류기용 변압기 용량이 정류기(DC) 용량보다 더 크게 산정되는 이유는, 변압기에는 고조파와 펄스 전류에 의한 추가 손실, 낮은 역률, 열적 여유 등이 모두 반영되기 때문입니다. 따라서 두 용량은 항상 동일하지 않으며, 변압기 쪽이 더 크게 설계됩니다123.

https://www.scotech-electrical.com/info/how-to-calculate-the-transformer-capacity-68093704.html

https://www.linkedin.com/pulse/what-difference-between-rectifier-transformer-power-mia-si-plnec

https://niagarapowertransformer.com/rectifier-duty-transformers-what-they-are-and-how-they-work/

http://ko.scotech-electrical.com/info/difference-between-rectifier-transformer-and-c-67996026.html

https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=baekma6666&logNo=220951391428&categoryNo=93&proxyReferer=&noTrackingCode=true

https://blog.naver.com/prismco/222785913645

https://ko.haneyequipment.net/info/know-more-about-rectifier-48602195.html

https://www.youtube.com/watch?v=vytO9yvB-FA

http://ko.scotech-electrical.com/info/what-is-the-difference-between-rectifier-trans-58590443.html

https://m.cafe.daum.net/hdtr/CrIF/36

UPS(무정전전원장치)에 공급되는 자가발전설비(비상발전기)의 용량 선정은 다음과 같은 원칙과 절차에 따라 이루어집니다.

1. 기본 선정 원칙

• UPS 입력에 연결된 자가발전설비는 UPS의 부하용량뿐 아니라, 배터리 충전용량 및 UPS의 입력 특성(정류기 방식, 고조파 등)을 모두 고려해야 합니다123.
• 발전기 용량은 UPS의 입력 소요용량에 안전율 및 고조파 보정계수를 곱하여 산정합니다.
  이는 UPS의 정류기(컨버터)에서 발생하는 고조파가 발전기 출력에 영향을 주어, 실제 필요한 용량보다 더 큰 용량의 발전기가 필요하기 때문입니다23.

2. 용량 산정 절차

1) UPS 입력 소요용량 산정

• UPS의 출력용량(부하용량) + 배터리 충전용량을 합산하여 UPS의 입력 소요용량(Pin, kVA)을 산출합니다.
• UPS 효율, 역률 등을 반영해 계산합니다.

2) 발전기 보정계수 적용

• UPS 정류기 방식에 따라 발전기 보정계수(안전배수)를 곱합니다.
  • SCR 6펄스 UPS: × 3.0
  • SCR 12펄스 UPS: × 1.3
  • IGBT 정류기(고조파 저감형): × 1.1
    (실제 수치는 제조사 및 현장 조건에 따라 다소 차이 있음)423.

3) 최종 발전기 용량 산정

• UPS 입력 소요용량 × 보정계수 = 최종 발전기 용량

3. 예시 계산

예를 들어,

• UPS 출력용량: 150kVA
• UPS 효율: 92%
• 입력 역률: 0.9
• 배터리 충전용량: 별도 계산(대략 5~10% 추가)
• 정류기 방식: SCR 6펄스

1)UPS 입력 소요용량

2)보정계수 적용

→ 최소 543kVA 이상의 자가발전설비 필요

4.추가 고려사항

• 동시 기동 부하, 돌입전류, 장래 증설분, 기타 부하 등도 함께 고려해야 하며,
• 발전기 부하율은 전체 용량의 50% 이하가 되도록 조정하는 것이 권장됩니다
• UPS 제조사 및 발전기 제조사와의 협의를 통해 최종 용량을 결정하는 것이 안전합니다.

정리

• UPS에 공급되는 자가발전설비의 용량은
  **UPS 입력 소요용량 × 발전기 보정계수(정류기 방식별 1.1~3.0배)**로 산정합니다.
• SCR 6펄스: 3배, SCR 12펄스: 1.3배, IGBT: 1.1배 적용이 일반적입니다
• 고조파, 돌입전류, 부하 특성, 장래 증설 등도 반드시 함께 고려해야 합니다.

참고:

• 실제 설계 시에는 각 현장 조건, 부하 특성, UPS/발전기 제조사 권장사항을 반드시 확인해야 합니다.

https://www.serverroomenvironments.co.uk/how-to-size-generators-for-ups-systems

https://blog.naver.com/elec_consu/223160805777

http://onups.co.kr/d_cap.html

https://sjlion82.tistory.com/55

https://blog.naver.com/solidusbong/80017310273

https://blog.naver.com/yyui777/220523360649

https://inside114.com/entry/%EC%98%88%EB%B9%84%EC%A0%84%EC%9B%90%EC%84%A4%EB%B9%84-KDS-31-60-20%EC%97%90-%EB%94%B0%EB%A5%B8-%EB%B0%9C%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%9D%98-%EC%9A%A9%EB%9F%89-%EC%82%B0%EC%A0%95%EC%8B%9D

https://blog.naver.com/cdy3579/222085541181

UPS 용량 설계 시 고려 사항

1. 부하 용량:
   • 정격 용량: 부하의 정격 용량을 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 피크 용량: 부하의 최대 사용 전력(피크 용량)을 고려하여 UPS 용량에 여유를 두어야 합니다. 특히, 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하의 경우 더욱 신중하게 고려해야 합니다.
   • 역률: 부하의 역률이 낮을 경우, 무효 전력을 보상하기 위해 UPS 용량을 더 크게 선정해야 합니다.
2. 부하의 종류:
   • 선형 부하: 저항성 부하와 같이 전류가 전압에 비례하여 변하는 부하입니다.
   • 비선형 부하: 컴퓨터, 서버 등과 같이 전류 파형이 왜곡되어 고조파를 발생시키는 부하입니다. 비선형 부하는 고조파로 인해 UPS에 추가적인 부담을 줄 수 있으므로, 용량을 더 크게 선정하거나 고조파 필터를 설치해야 합니다.
3. 부하 변동:
   • 부하가 시간에 따라 변동하는 경우, 최대 부하를 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 부하 변동이 심한 경우, UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 가능성이 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
4. 정전 시간:
   • 정전 시 UPS가 부하에 전력을 공급해야 하는 시간을 고려하여 배터리 용량을 결정해야 합니다.
   • 배터리 용량이 부족하면 정전 시 짧은 시간 안에 전원이 꺼질 수 있습니다.
5. 환경 조건:
   • 온도, 습도 등 설치 환경에 따라 UPS의 성능이 달라질 수 있습니다.
   • 제조사에서 권장하는 환경 조건을 준수해야 합니다.
6. 성장 가능성:
   • 미래에 부하가 증가할 가능성을 고려하여 UPS 용량을 여유 있게 선정하는 것이 좋습니다.
7. UPS의 특성:
   • UPS의 효율, 응답 속도, 과부하 내량 등을 고려하여 적절한 모델을 선택해야 합니다.

UPS 용량 산정 시 주의사항

• 수용률: UPS의 용량을 산정할 때, 부하의 종류에 따라 적절한 수용률을 적용해야 합니다. 예를 들어, 통신 장비와 같이 연속적으로 동작하는 부하는 수용률을 100%로 적용하는 것이 일반적입니다.
• 고조파: 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파는 UPS의 수명을 단축시키고, 효율을 저하시킬 수 있습니다. 고조파 필터를 설치하거나 고조파에 강한 UPS를 선택해야 합니다.
• 부하의 기동 전류: 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하는 UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 수 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.

UPS 용량 설계 시 고려 사항

1. 부하 용량:
   • 정격 용량: 부하의 정격 용량을 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 피크 용량: 부하의 최대 사용 전력(피크 용량)을 고려하여 UPS 용량에 여유를 두어야 합니다. 특히, 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하의 경우 더욱 신중하게 고려해야 합니다.
   • 역률: 부하의 역률이 낮을 경우, 무효 전력을 보상하기 위해 UPS 용량을 더 크게 선정해야 합니다.
2. 부하의 종류:
   • 선형 부하: 저항성 부하와 같이 전류가 전압에 비례하여 변하는 부하입니다.
   • 비선형 부하: 컴퓨터, 서버 등과 같이 전류 파형이 왜곡되어 고조파를 발생시키는 부하입니다. 비선형 부하는 고조파로 인해 UPS에 추가적인 부담을 줄 수 있으므로, 용량을 더 크게 선정하거나 고조파 필터를 설치해야 합니다.
3. 부하 변동:
   • 부하가 시간에 따라 변동하는 경우, 최대 부하를 기준으로 UPS 용량을 선정해야 합니다.
   • 부하 변동이 심한 경우, UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 가능성이 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.
4. 정전 시간:
   • 정전 시 UPS가 부하에 전력을 공급해야 하는 시간을 고려하여 배터리 용량을 결정해야 합니다.
   • 배터리 용량이 부족하면 정전 시 짧은 시간 안에 전원이 꺼질 수 있습니다.
5. 환경 조건:
   • 온도, 습도 등 설치 환경에 따라 UPS의 성능이 달라질 수 있습니다.
   • 제조사에서 권장하는 환경 조건을 준수해야 합니다.
6. 성장 가능성:
   • 미래에 부하가 증가할 가능성을 고려하여 UPS 용량을 여유 있게 선정하는 것이 좋습니다.
7. UPS의 특성:
   • UPS의 효율, 응답 속도, 과부하 내량 등을 고려하여 적절한 모델을 선택해야 합니다.

UPS 용량 산정 시 주의사항

• 수용률: UPS의 용량을 산정할 때, 부하의 종류에 따라 적절한 수용률을 적용해야 합니다. 예를 들어, 통신 장비와 같이 연속적으로 동작하는 부하는 수용률을 100%로 적용하는 것이 일반적입니다.
• 고조파: 비선형 부하로 인해 발생하는 고조파는 UPS의 수명을 단축시키고, 효율을 저하시킬 수 있습니다. 고조파 필터를 설치하거나 고조파에 강한 UPS를 선택해야 합니다.
• 부하의 기동 전류: 모터 부하와 같이 기동 시 순간적으로 큰 전류가 필요한 부하는 UPS의 과부하 보호 기능이 작동할 수 있으므로, 충분한 여유 용량을 확보해야 합니다.

무정전전원장치(UPS)용 대용량 축전지 선정 시 요구사항과 필요조건

UPS용 대용량 축전지는 정전 등 비상상황에서 중요 부하에 안정적으로 전력을 공급하기 위한 핵심 설비입니다. 올바른 축전지 선정은 전원 신뢰성과 안전성, 경제성을 모두 좌우하므로 다음과 같은 요구사항과 필요조건을 반드시 고려해야 합니다.

1. 부하의 크기와 성질

• 축전지는 실제로 공급해야 하는 부하의 용량(전력)과 부하의 특성(정현파, 펄스, 피크전류 등)에 맞게 선정해야 합니다.
• 부하가 모터, IT장비, 의료기기 등인지에 따라 순간 방전 특성, 전압 유지 특성 등이 달라집니다

2. 예상 정전(백업) 시간

• 축전지는 요구되는 백업시간(예: 10분, 30분, 1시간 등) 동안 부하에 전력을 안정적으로 공급할 수 있어야 합니다.
• 백업시간이 길수록 축전지 용량도 커져야 합니다

3. 경년 열화(용량 감소) 보정

• 축전지는 사용 기간이 길어질수록 용량이 감소하므로, 초기 선정 시 경년 열화분(일반적으로 20~30% 여유)을 추가 반영해야 합니다

4. 온도 변화에 의한 용량 보정

• 축전지의 방전 용량은 온도에 따라 달라지므로, 설치 장소의 최저 온도 조건을 고려해 온도 보정계수를 적용해야 합니다.
• 저온 환경에서는 용량이 저하되므로, 추가 용량 확보가 필요합니다

5. 순시 최대 방전전류의 세기

• UPS가 순간적으로 큰 전류(돌입전류, 피크 부하 등)를 요구할 수 있으므로, 축전지는 최대 방전전류를 안전하게 감당할 수 있어야 합니다

6. 케이블 전압강하 보정

• 축전지에서 UPS까지의 케이블 길이와 굵기에 따라 전압강하가 발생하므로, 이 손실을 감안해 추가 용량을 확보해야 합니다

7. 안전 및 설치 환경 고려

• 축전지실(배터리실)은 환기, 온도, 습도, 가스(수소) 누출 등 안전기준을 충족해야 하며, 적절한 환기설비와 방폭 설계가 필요합니다
• 유지관리의 용이성, 교체 주기, 설치 공간 등도 함께 고려해야 합니다.

8. 기타 필요조건

• 향후 부하 증가(증설) 여유분 반영
• 병렬운전 등 시스템 신뢰성 확보(이중화 등)
• 축전지 종류(납축전지, 니켈카드뮴, 리튬이온 등)별 특성 및 경제성 평가

정리

UPS용 대용량 축전지 선정 시 반드시 고려해야 할 주요 요구사항과 필요조건은
① 부하의 크기와 성질, ② 예상 정전시간, ③ 경년 열화, ④ 온도 보정, ⑤ 최대 방전전류, ⑥ 케이블 전압강하, ⑦ 안전 및 설치 환경 등입니다.
이러한 요소를 모두 반영해 축전지 용량을 산정하고, 신뢰성·안전성·경제성을 종합적으로 확보해야 합니다

https://www.powerlongbattery.com/how-to-choose-the-right-ups-battery-for-your-data-centers

https://blog.naver.com/rlawodnjs090/222015569865

https://m.cafe.daum.net/skilldadan/nqGd/1195?listURI=%2Fskilldadan%2FnqGd

https://blog.naver.com/summitsec/222609217304

https://www.inotech.co.kr/m/board.html?code=inotech_board2&page=1&type=v&board_cate=&num1=999920&num2=00000&number=80&lock=N

https://blog.naver.com/stepjyj/221837778244

https://www.kats.go.kr/cwsboard/board.do?mode=download&bid=155&filename=16859_201411271654456871.pdf

https://www.eaton.com/kr/ko-kr/products/backup-power-ups-surge-it-power-distribution/backup-power-ups/consideration-for-ups-installation.html

https://www.smu.ac.kr/_attach/file/2019/06/OQqoldNPQVpGEbXdChZc.pdf

1. 설치 목적

• 무정전전원장치(UPS): 주로 정전 시에도 일정 시간 동안 전력을 공급하여 시스템의 안정적인 운영을 보장하고, 전압 변동, 노이즈 등 전력 품질 문제로부터 시스템을 보호하는 것을 목적으로 합니다. 데이터 센터, 통신 시설, 의료 장비 등 데이터 손실이나 시스템 중단이 치명적인 곳에 주로 설치
• 배터리 에너지저장장치(B.ESS): 재생에너지 발전량 변동성을 완화하고, 전력 계통의 안정성을 확보하며, 피크 전력 수요를 관리하는 등 다양한 목적으로 사용됩니다. 신재생에너지 발전 시스템, 전력 계통, 산업 시설 등에 설치되어 에너지 효율을 높이고, 전력 시스템의 유연성을 향상시키는 역할을 합니다.

2. 구성

• 무정전전원장치(UPS):
  • 정류기: 상용 전원을 직류 전원으로 변환합니다.
  • 인버터: 직류 전원을 상용 전원으로 변환하여 부하에 공급합니다.
  • 배터리: 정전 시 인버터에 전력을 공급하여 부하에 전원을 공급합니다.
  • 충전기: 배터리를 충전하는 장치입니다.
• 배터리 에너지저장장치(BESS):
  • 배터리: 대용량 에너지를 저장하는 장치입니다.
  • PCS(Power Conditioning System): 배터리와 전력 계통 사이의 전력 변환을 담당합니다.
  • BMS(Battery Management System): 배터리의 상태를 모니터링하고 관리하는 시스템입니다.
  • EMS(Energy Management System): BESS 시스템 전체를 제어하고 관리하는 시스템입니다.

3. 작동 원리

• 무정전전원장치(UPS):
  • 정상 상태에서는 상용 전원이 부하에 직접 공급되고, 배터리는 충전됩니다.
  • 정전 발생 시, 배터리에서 인버터로 전력이 공급되어 부하에 안정적인 전원을 공급합니다.
• 배터리 에너지저장장치(BESS):
  • 과잉 전력 발생 시, PCS를 통해 배터리에 전력을 저장합니다.
  • 전력 수요가 높을 때, 저장된 전력을 PCS를 통해 전력 계통으로 방출합니다.
  • 신재생에너지 발전량 변동에 따라 충·방전을 반복하여 전력 계통의 안정성을 확보합니다.

4. 주요 차이점

결론

UPS와 BESS는 모두 배터리를 이용하여 전력을 저장하고 공급하는 시스템이지만, 설치 목적, 구성, 작동 원리 등에서 차이가 있습니다. UPS는 주로 시스템의 안정적인 운영을 위한 백업 전원으로 사용되며, BESS는 에너지 효율 향상과 전력 계통 안정화를 위한 다양한 기능을 수행합니다.

요약:

• UPS는 정전 시에도 시스템을 안정적으로 운영하기 위한 장치입니다.
• BESS는 에너지 저장을 통해 전력 계통의 안정성을 높이고, 신재생에너지 활용을 확대하기 위한 장치입니다.
• 두 장치 모두 배터리를 기반으로 하지만, 용도와 기능이 다릅니다.

더 궁금한 점이 있으시면 언제든지 질문해주세요.