순간전압보상장치 용량 선정, 부하 조사에서 시작한다

순간전압보상장치(TSP)의 용량은 설비 전체의 수전용량이 아니라 보호가 필요한 개별 부하를 기준으로 정한다. 먼저 전압강하 시 라인을 멈추게 하는 부하를 식별하고, 그 부하의 정격전류·기동전류·동시운전 조건을 조사한 뒤 필요 kVA를 산출하는 순서를 따른다. 이 순서를 거꾸로 하면 과대 선정으로 투자비가 늘거나, 과소 선정으로 정작 보호해야 할 설비가 순간전압강하에 그대로 노출되는 결과로 이어진다.

현장에서는 “우리 라인 수전용량이 500kVA니까 TSP도 500kVA급으로”라는 식의 접근이 자주 나온다. 하지만 500kVA 중 순간전압강하에 취약한 설비는 PLC, 서보모터, 로봇 컨트롤러 등 일부에 불과한 경우가 많다. 나머지 부하(조명, 공조 등)까지 포함해 용량을 산정하면 설비비와 설치 공간만 늘어난다.

보호 대상 부하부터 식별한다

용량 산정의 출발점은 전압강하 시 실제로 멈추거나 오동작하는 부하를 골라내는 작업이다. 일반적으로 다음 부하가 우선 대상이 된다.

• PLC·시퀀서, 서보모터 드라이브, 로봇 컨트롤러
• 반도체·디스플레이 공정 장비의 제어부
• 자동차·2차전지 라인의 검사·제어 계통

반도체·디스플레이 설비는 SEMI F47이 정한 라이드스루 기준(1초간 80%, 0.5초간 70%, 0.2초간 50% 전압 유지)을 참고 기준으로 삼는 경우가 많다. 이 기준을 만족하지 못하는 수준의 전압강하에도 정지할 수 있는 부하라면 우선 보호 대상에 포함하는 것이 안전하다.

부하 조사에서 확인할 항목

부하를 식별한 다음에는 다음 항목을 조사한다.

• 정격전류·정격용량 (명판 기준)
• 기동전류 (서보모터 등은 기동 시 정격의 수 배에 이르는 순간전류 발생)
• 동시운전 여부 (같은 시점에 몇 대가 함께 가동되는지)
• 향후 증설 계획 (라인 증설이 예정되어 있다면 여유율에 반영)

이 조사가 부실하면 이후 용량 산정 자체가 잘못된 출발점 위에서 이루어진다.

용량 산정의 기본 원리

부하 조사가 끝나면 보호 대상 부하의 kVA를 합산하고, 기동전류와 동시운전 조건을 반영해 여유율을 더해 필요 용량을 정한다. WESCO TSP는 EDLC(울트라커패시터) 기반으로 배터리 없이 순간전압강하를 보상하며, 중소용량은 2ms 이내, 대용량은 4ms 이내에 보상 동작에 들어가 부하가 전압강하를 인지하기 전에 대응한다.

설비가 어느 정도 깊이·지속시간의 전압강하까지 정상 동작하는지는 ITIC(CBEMA) 곡선으로 공개되어 있어, 부하의 전압 허용 범위를 가늠하는 참고 자료로 활용할 수 있다.

과대·과소 선정의 문제

용량을 잘못 산정하면 두 방향 모두 문제가 된다.

• 과대 선정: 불필요한 투자비와 설치 공간 낭비, 보호가 필요 없는 부하까지 포함해 비용만 증가
• 과소 선정: 보호범위 밖의 부하가 전압강하에 그대로 노출, 라인 정지 위험 상존, 이후 증설 시 재설계 필요

IEEE 조사에 따르면 일반적인 산업 현장에서는 연간 약 60~70회의 순간전압강하가 발생한다고 보고된다. 용량을 과소 산정하면 이 빈도의 상당 부분이 그대로 라인 정지로 이어질 수 있다.

설치 위치 결정

용량이 정해지면 설치 위치를 정한다. 보호 대상이 특정 라인에 집중되어 있다면 해당 부하 인근에 개별 설치하는 방식이 투자비 대비 효율적이다. 반대로 여러 라인에 부하가 고르게 분산되어 있다면 공통 모선(수전반)에 설치해 일괄 보호하는 방식이 관리 포인트를 줄여준다. 어느 쪽이든 부하 조사에서 파악한 부하 분포가 판단 근거가 된다.

정리

• TSP 용량은 수전용량이 아니라 보호 대상 부하를 기준으로 산정한다
• 부하 조사(정격전류, 기동전류, 동시운전, 증설 계획)가 용량 산정의 선행 조건이다
• 과대 선정은 투자비 낭비, 과소 선정은 보호 공백으로 이어진다
• 설치 위치는 부하가 집중되어 있는지 분산되어 있는지에 따라 결정한다
• WESCO TSP는 EDLC 기반 배터리리스 구조로 2ms/4ms 이내 응답 속도를 제공한다

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q. TSP 용량을 수전설비 전체 용량으로 정해도 되나요?

권장하지 않는다. 수전용량 전체를 기준으로 하면 순간전압강하에 취약하지 않은 부하(조명, 공조 등)까지 포함되어 과대 선정으로 이어진다. PLC, 서보모터, 로봇 컨트롤러 등 실제 보호가 필요한 부하만 골라 용량을 산정하는 것이 원칙이다.

Q. 부하 조사에서 가장 먼저 확인해야 할 항목은 무엇인가요?

정전이나 전압강하 시 실제로 멈추거나 오동작하는 부하를 먼저 식별한 뒤, 그 부하의 정격전류, 기동전류, 동시운전 여부를 확인한다. 서보모터처럼 기동 시 순간적으로 정격의 수배 전류가 흐르는 부하는 별도로 반영해야 한다.

Q. TSP는 개별 부하 근처와 수전반 중 어디에 설치하는 것이 좋나요?

부하 분포에 따라 다르다. 보호 대상이 특정 라인에 집중되어 있으면 해당 부하 인근에 개별 설치하는 것이 투자비 대비 효율적이고, 여러 라인이 고르게 분산되어 있으면 공통 모선(수전반)에 설치해 일괄 보호하는 방식이 관리상 유리하다.