전기 기자재 선정 기준 정리

전기 기자재의 선정 기준 - Selection guide of electrical equipments에 대하여 생각해 보겠습니다. 이 내용은 제가 한국 플랜트 협회에서 대학생을 대상으로 강의한 내용을 정리한 것입니다. 따라서 전기 기자재의 공통적인 사양 기준에 대하여 설명하는 것입니다.

전기 기자재 - TRANSFORMER, SWGR, GIS, MCC, VSD etc. -를 선정할 때의 기준점에 대한 이야기입니다. 회사에서 업무 할 때는 당연한 이야기이기 때문에 기계적으로 적용하지만 가끔 이것을 놓치는 경우가 발생하기도 합니다. 누구나 한 번쯤은 이런 기준을 한 번 더 생각하고 내가 적정한 기기를 선정하고 있는지에 대하여 검토할 필요가 있습니다.

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1. 첫 번째 기준은 전압입니다.

여기서 중요한 포인트는 저압은 1000V 이하라는 것입니다. KEC 기준 적용으로 예전의 600V 이하에서 변경되었습니다. 그리고 400V 급 전압에는 여러 전압이 있다는 것 아시죠. 360V, 380V, 400V, 415V, 440V, 460V, 480V, 600V, 660V, 690V 이런 다양한 전압이 실제로 사용되고 있습니다. 내가 사용할 전력용 저압은 얼마인지 정확히 이해하고 있어야 하겠습니다.

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그리고 고압 (MEDIUM VOLTAGE)는 유럽형과 미국형이 다릅니다. 3.3KV로 시작하는 유럽형과 4.16KV로 시작하는 미국형이 있습니다. 국내에도 양쪽의 전압이 다 사용되고 있습니다. 초기에 공장을 들여오는 과정에서 그 전압도 그대로 가져온 영향입니다.

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35KV를 초과하는 전압은 국내에서는 154KV 가 이젠 거의 유일하게 플랜트에서 접하는 전압입니다. 간혹 345KV를 수전하는 공장도 있기는 합니다. 110KV 대의 전압도 다양합니다. 110KV, 115KV, 132KV, 154KV 등 다양한 전압이 여러 나라에서 사용되고 있음도 기억해야 합니다.

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그리고 전동기 정격전압이 360V인데 시스템 전압은 380V인 경우와 같이 시스템 전압보다 전동기의 전압이 5% 정도 낮은 경우도 많습니다. 이는 전동기 운전 시 전압강하가 반드시 발생하기 때문에 이를 보상하기 위해서 처음부터 고려한 경우입니다. 시스템 전압과 전동기 전압이 다르다고 당황할 필요는 없겠죠. 저압에서만 적용됩니다.

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2. 두 번째 기준은 전류입니다

정격전류의 값을 보면 조금 이상하게 느껴지는 수치가 있는데요, 1.25와 3.15가 그것입니다. 1250A, 3150A라는 값을 접하면 왜 이런 수치가 나왔나 의아하게 생각이 드는데요 이는 국제 표준에 그렇게 정의되어 있기 때문입니다. 아래 표는 KS C IEC60059에 있는 것을 카피했습니다. 참조 바랍니다.

KS C IEC60059

300x250

3. 세 번째 기준은 외함의 보호등급입니다.

IP**로 표시되는데 첫 번째 숫자가 고체나 먼지에 대한 보호 등급이고 두 번째 숫자가 물에 대한 보호등급입니다. 많은 국내의 일반 제조업체는 이러한 IP 등급을 인증받지 않고 사용하는데 이 인증을 받으려면 실제로 인증된 연구소에서 물을 뿌려서 검증을 받아야 해서 많은 비용이 들고 외함 가격도 비싸집니다. 일반적으로 석유화학공장의 변전소 내에 설치되는 기기는 IP21 이상이고 요즘은 IP31이 평균인 추세입니다. 간혹 IP41도 요구하는데 이것은 문제가 있죠. 기기의 성능에도 영향을 미치게 됩니다.

 

괜찮은 제품을 사용하시려면 이런 IP 등급을 인증받았는지 성적서를 꼭 챙겨서 받으시길 바랍니다. 외국의 현장에 납품하는 업체는 외함을 인증받은 제품으로 구입해서 그 내부에 자기들의 기기를 설치하여 납품하기도 합니다.

미국의 규정은 좀 달라서 아래와 같습니다. NEMA는 미국 제조자 표준입니다. 그런데 일부 규정은 공통적으로 많이 사용하고 있습니다.

보통 NEMA 4, 4X 나 NEMA 12 등이 옥외형으로 많이 사용됩니다.

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4. 네 번째 기준은 용량입니다.

용량에 대한 표기는 주로 TRANSFORMER 와 MOTOR가 적용이 됩니다.

2차 권선이 저압인 변압기는 아래의 용량을 표준으로 따르고 있지만 1/2차가 모두 고압 이상인 변압기는 대체로 용량이 매우 크므로 숫자는 큰 의미가 없이 요구하는 용량으로 제작을 해준다고 합니다. 전동기도 저압용 전동기만 표준 용량을 따르고 고압 전동기는 필요한 용량에 맞추어 설계/제작을 하기 때문에 비용이 높습니다.

5. 다섯번째 기준은 현장 조건입니다. 

위의 6번 항이 마지막 조건입니다. 현장 조건에 따른 선택이 필요하다는 뜻입니다.

주로 온도가 가장 큽니다. 중동의 요즘 온도는 50도에 육박하고 넘는 경우도 있다고 합니다. 외부 온도가 높아지면 기기의 사용 용량이 감소합니다. 동일한 성능을 내려면 더 크게 제작해야겠죠. 이런 조건은 메이커와 협의해야 합니다.

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두 번째는 해발 높이입니다. 우리나라는 1000M 이상에 기기를 설치할 일이 거의 없겠지만 외국은 다릅니다. 제가 가본 콜롬비아의 보고타는 해발 2700M에 도시가 있습니다. 여기에 효성중공업에서 변압기를 납품했었고 그래서 제가 출장을 간 적이 있습니다. 해발이 높아서 공기가 희박하면 냉각도 잘 안되고 그래서 아마도 용량이 감소하는 것으로 알고 있습니다. 자세한 내용은 메이커와 협의해야겠죠.

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해변과 같이 부식이 잘 되거나 부식성 가스가 많이 발생하는 지역에는 부식 방지책이 필요하겠죠. 부식이 잘 안 되는 STS 자재를 쓰고 GRP가 필요할 수도 있습니다. 우리나라는 60HZ를 사용하지만 대부분의 유럽과 중동은 50HZ를 사용하고 있습니다. 혼동하면 안 되겠죠.

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이렇게 6가지 기본적인 조건을 살펴보았습니다. 이 조건들은 일반적인 것이며 각 기기별로 중요한 특성과 설계 요건이 있을 것입니다. 전기 설비를 선정할 때 먼저 이런 일반적인 조건들이 잘 정립이 되어있는지를 살피고 그 이후에 개별 기기의 특성을 반영해야 합니다. 이 포스팅이 전기 기기의 특성을 이해하는데 도움이 되었기를 바랍니다.