동력설비의 에너지절약 설계방안

1. 개요

 1) 최근 주거용, 업무용 건축물들을 보면 고층화, 고기능화, 복합화, 정보화, 전력 다소비화로 변화하는 추세다.

 2) 정보화 사회의 발전으로 순간정전도 허용하지 않는 대형 컴퓨터 및 사무자동화기기, 정보통신기기의 사용이 증가하는 추세로서 건축물의 기능이 고도화되었다. 

 3) 전기에너지 소비는 매년 급속하게 증가하고 있으며, 전력설비의  신뢰성, 안전성, 경제성, 에너지절약성을 고려한 전기수용설비의 설계가 매우 중요하다. 아울러, 전기설비의 Life Cycle Cost 측면에서 에너지절약의 극대화가 이루어지도록 설계 단계부터 검토해야 한다.

4) 우리나라 전력소비의 약 60% 정도를 동력설비가 소비하고 있으며, 동력설비의 에너지절약 설계방안은 매우 중요하다.

 

2. 전동기의 효율적인 운전관리

 1) 정격전압의 유지

 전동기의 단자전압이 정격을 유지하지 않을 경우 토크 및 전부하 효율이 감소하므로 변압기의 탭전압 조정이나 역률 향상 등으로 정격전압을 유지해야 한다.

 2) 경부하 운전

유도전동기는 80% 이상 부하에서 효율이 최대가 되므로 경부하 운전의 경우 손실이 커지므로 적정 용량의 고효율 전동기로의 교체가 필요하다.

 3) 무부하 운전 방지

 전동기는 반드시 부하와 연결되어 있으므로 공운전으로 소비되는 전력은 전동기 단독운전의 경우보다 2배 정도 더 전력을 소비한다.

 

3. 전동기 운전방법 개선

 1) 고효율 유도전동기의 채택

 고효율 유도전동기는 일반 전동기 보다 손실을 20% 정도 감소시켜 효율이 향상된 전동기를 말한다. 

 2) 전동기의 적합한 기동방식의 채택

 전동기의 기동시에는 정격전류의 5배 정도가 되는 큰 기동전류가 흐르고 또한 권선을 소손시킬 위험도 높다. 따라서 용량이 큰 전동기의 경우에는 기동장치를 사용하여 기동전류를 제한할 필요가 있고, 그 용량에 따라 적합한 기동방식을 채택하여 운영하여야 에너지절약을 수행할 수 있다.

 3) 인버터(VVVF)제어의 채택

 인버터의 가장 대표적인 적용 예로 동력의 70 % 이상을 담당하는 펌프(Pump), 팬(Fan), 블로어 (Biower) 등의 송풍기 그리고 컴프레셔등을 통칭하는 저감토크부하의 회전속도제어를 중심으로 적용된다. 인버터에 의한 각종 기계의 에너지절약을 목적으로 한 가변속 제어가 폭넓은 분야에서 적용되고 있다.

 4) 인버터 승강기

 일반적으로 많이 사용되던 직류 구동방식의 승강기는 교류를 직류로 변환시키는 장치 (M-G set)로써 전력이 많이 소비되었으나 사이리스터를 이용하여 직접 변환시키도록 하여 소비전력을 20% 이상 절약시키는 인버터식 승강기를 채택한다.

 5) 전동기 절전기 (VVCF)

 VVCF는 경부하시 전압을 감소시켜 철손을 줄이고, 동손을 일치시킴으로써 효율을 극대화시키고 전압을 낮춤으로써 입력전력도 감소하는 효과를 가지게 되어 에너지절약을 도모할 수 있다.

 6) 고효율 냉동기

 일반 냉동기에 비하여 성능이 크게 향상된 고효율 냉동기를 채택한다.

 7) 부분부하에 대한 냉동기 대수 분할

 냉동기를 건축물의 부하 특성에 적합하도록 대수 분할하여 필요한 개소에만 부분 운전함으로써 에너지절약을 한다.

 8) 여러 대의 승강기가 설치되는 경우에는 군관리 운행방식을 채택한다.

 

4. 결론

건축물의 Life Cycle Cost 측면에서 건축물의 유지관리비는 초기 투자비의 수십 배의 비용이 소요된다. 에너지절약 관점에서 보면 설계 단계부터 에너지절약형 설비들을 구축한다면 전력소비의 절감을 통한 유지관리비의 절감을 실현할 수 있다. 아울러, 기후변화 위기에 대응하는 작은 실천 하나하나가 모여서 보다 나은 지구환경 가꾸기에 동참할 수 있는 실천인 것이다.