비상발전기 용량을 정할 때 무엇을 고려해야 하나요? (기동 부하·고조파·법정 부하)

핵심 답변

비상발전기 용량은 정전 때 살려야 할 부하의 합만으로 정하면 부족하기 쉽고, 큰 전동기의 기동 전류, UPS·인버터 같은 비선형 부하의 고조파, 부하를 넣는 순서, 법령이 요구하는 비상 부하와 운전 시간을 함께 따져야 합니다. 발전기는 순간적으로 정격의 약 3~5배 전류만 낼 수 있는데 전동기는 기동 때 약 6배 전류를 2~20초 동안 흡수하므로, 큰 전동기를 동시에 기동하면 전압이 크게 떨어져 기동에 실패할 수 있습니다. 비선형 부하가 전체의 30% 정도면 발전기 출력을 약 10% 낮춰 봐야 한다는 제조사 설명처럼, 고조파가 많은 부하에는 용량 여유를 더 둬야 합니다. 비상용 발전기는 엔진이 정격 출력에 맞춰 만들어진 경우가 많아 유효전력이 넘치면 엔진이 멈출 수 있으므로, 우선순위 부하의 합을 정격 안에 두고 큰 부하는 단계적으로 넣도록 설계합니다.

원리 이해

해외 제조사 기술 가이드는 발전기가 과도 상태에서 정격의 약 3~5배 전류만 공급할 수 있는 반면 전동기는 기동 때 약 6배 전류를 2~20초 동안 흡수한다고 설명하고, 130 kVA 발전기에 45 kW 전동기를 동시에 기동하면 모선 전압 강하가 약 55%로 견딜 수 없고 20 kW면 약 10%로 견딜 만하다는 계산 예를 듭니다. 또 UPS와 발전기를 함께 쓸 때는 UPS가 입력 정류기 때문에 비선형 부하가 되므로 정류기의 점진 기동과 발전기 용량을 함께 검토하라고 정리합니다^[1].

같은 가이드는 비선형 부하를 공급하는 발전기는 고조파 전류에 따른 추가 손실 때문에 경감해야 하며, 비선형 부하가 전체의 30%면 약 10% 경감이 필요해 같은 유효전력을 공급하려면 발전기를 키워야 한다고 설명합니다^[2]. 발전기 보호 항목에서는 비상용(대체) 발전기의 엔진이 경제적인 이유로 정격 출력에 딱 맞게 선정되는 경우가 있어 유효전력 과부하가 생기면 엔진이 멈추므로 우선순위 부하의 유효전력 합계를 이에 맞춰야 한다고 하고, 발전기 근처의 단락전류가 같은 용량 변압기보다 5~6배 작다는 점도 함께 짚습니다^[3].

KEC 244.1.2는 화재 조건에서 운전이 요구되는 비상용 예비전원은 해당 규정이 요구하는 시간 동안 전력 공급이 지속되도록 선정하고 기기가 내화 보호 성능을 갖도록 하며, 자동 전원공급을 절환 시간에 따라 무순단부터 장시간 차단까지 나눕니다. 244.2.1은 비상용 예비전원을 다른 목적에 쓰더라도 그 유효성이 손상되지 않아야 하고, 상용 전원과 병렬운전되지 않도록 격리하도록 정합니다^[4].

용량을 정할 때 따질 것

선정 순서

1. 관리자 정전 때 꼭 살려야 할 부하를 우선순위별로 정리하고, 법령상 비상전원이 필요한 설비를 따로 표시합니다.
2. 관리자 최근 기록에서 그 부하들의 실제 최대 전류와 수요전력을 확인합니다.
3. 자격자 가장 큰 전동기의 기동 전류와 기동 방식, 비선형 부하 비율을 반영해 용량과 투입 순서를 설계합니다.
4. 자격자 발전기 운전 시 단락전류로 보호장치가 제대로 동작하는지와 전환 개폐기의 연동을 확인합니다.
5. 자격자 설치 후 실제 부하를 단계적으로 걸어 보는 부하 시험으로 전압 강하와 회복을 확인합니다.

하지 말아야 할 것

• 부하 kW 합계만 보고 여유 없이 용량을 정하지 마세요.
• 정전 시 모든 부하가 한꺼번에 발전기에 걸리도록 두지 마세요.
• 비상발전기를 상용 전원과 격리 장치 없이 연결하지 마세요.

관련 기준과 근거

• 발전기 과도 전류 3~5배·전동기 기동 6배, 130 kVA 예, UPS 비선형 부하 — 제조사 기술 가이드^[1]
• 비선형 부하 30%에 약 10% 경감^[2], 비상용 엔진의 과부하 한계와 단락전류 특성^[3]
• KEC 244.1.2 화재 시 운전·절환 시간 분류, 244.2.1 비상용 예비전원의 시설·병렬운전 방지^[4]

계산이 필요하면

가장 큰 전동기의 정격전류와 기동전류를 구해 발전기 정격전류와 비교해 보세요.

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