최근 수정 시각 : 2020-02-01 18:13:34

무정전 전원 장치

1. 개요2. 종류
2.1. 구조상 분류
2.1.1. Static UPS2.1.2. Dynamic UPS
2.1.2.1. 극한환경용 UPS
3. 용도별 분류
3.1. 산업용3.2. 개인용
4. 필요성5. 운용시 유의점
5.1. Static UPS
5.1.1. 배터리 관리5.1.2. 인버터 관리5.1.3. 네트워크 관리5.1.4. 배선 관리5.1.5. 접지는 필수5.1.6. 만약에 발전기를 사용한다면
5.1.6.1. APC 등 종말보호용 UPS5.1.6.2. InfiniSolar 나 Xtender, Axpert 등 광범위 전원안정화를 위한 ESS 시스템
5.2. Dynamic UPS
5.2.1. 일단 가정에서 돌릴 생각은 별로 안 하는 게 좋다5.2.2. 배터리 관리

1. 개요

Uninterruptible Power Supply system(무정전 전원장치)로 약자로 UPS라고 쓴다. 컴퓨터(특히 서버나 워크스테이션)의 같은 경우에 정전이 될 경우 작업 중이던 컴퓨터의 데이터가 날아가거나 민감한 하드웨어가 망가질 가능성이 매우 높다. 물론 이를 방지하기 위하여 주기적으로 저장을 하는 프로그램이 있지만 정전으로 전압이 튀면 민감한 실험장비 등은 얄짤없이 망가진다. 원래 정전 이전엔 대개 강력한 스파크가 발생하기 마련이다. 일반적인 정전 원인 중 대부분이 단선이란 것을 고려해보면....

이를 방지하기 위하여 전력을 일정시간 계속 공급해 줄 수 있는 장치다. 도입되는 주파수성분이나 전압의 변화에도 안정적으로 대처할 수 있게 해주는 것이 포인트. 즉, 거대한 다기능 배터리. 온라인UPS 한정으로 주파수나 전압을 인위적으로 바꿀수도 있다. 다만, 전기 공급은 몰라도, 생각보다 보호 기능은 떨어지는 편이다. 전원에 민감한 하드웨어를 사용한다면 UPS 뿐만 아니라, SPD리제너레이터도 같이 두어야 한다.

여담으로 인도같이 전기가 불안정하게 공급되는 국가에서는 UPS가 어지간한 가정집에는 저용량이라도 하나쯤은 다 있다. 그런 국가에서는 데스크탑을 구입하면 UPS가 딸려나오는 경우도 많다.

2014년에 들어 한국이라고 전기가 안정화되는 일은 서서히 줄어들고 있으며 단전사고의 수는 매우 증가하고 있으나[1] 딱히 대책이 없어 이를 걱정하는 사람들이 가정용 UPS 와 발전기를 구입하는 사례가 상당히 증가하고 있다. 그 결과 대형 UPS 제작사들(슈나이더 일렉트릭 산하 APC가 대표적)이 적극적으로 가정 시장을 공략하고 있다.

렌더링이 아닌 작문이나 코딩 등 주로 타이핑이 필요한 작업을 하는데 노트북에 어댑터 꽂아놓고 작업하다가 정전이 일어나면, 노트북 배터리가 전력을 대신 공급해주기에 UPS와 비슷한 효과를 느낄 수 있다.

2. 종류

2.1. 구조상 분류


온라인 UPS.


오프라인 UPS.

파일:external/lh3.ggpht.com/%5BUNSET%5D.jpg
라인 인터렉티브 UPS.

파일:external/www.upsci.com/UPS%20volan.jpg
다이나믹 UPS.

회로도와 Topology를 유심히 살펴보면서 아래의 글을 읽어보자.

1차적으로 UPS는 전력의 변환에 기계장치(전력변환발전기)가 사용되는가 반도체 소자를 사용하는가로 나뉘어진다. 뭔가가 돌아가면서 발전기 비스므리한 것을 돌려서 전기를 공급하면 돌아가니까 Rotary, 반도체 소자를 사용하면 가만히 있으니까(뭔가 회전면서 주 기능을 하지 않으니까) Static UPS로 나뉘어진다.

2차적으로는 다이나믹(로터리) UPS의 경우 M/G 킷에 디젤엔진이 포함되는지 디젤엔진 없이 플라이휠만 달랑 있는지로 나뉘어지고, 스테틱 UPS 의 경우 변환부의 작동 상황에 따라 offline, line-interactive, on-line으로 나누어진다.

2.1.1. Static UPS

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작고 귀엽고 무거운 APC 의 online ups.

기본적으로 전력반도체를 사용한 UPS 에는 다음 4가지가 무조건 존재한다.
  • Utility Power 를 공급받아 정류하여 내부 회로에 공급하는 정류기
  • 비상시를 대비해 전력을 저장해두는 배터리
  • Utility Power 가 Black-out 되거나 Sag 를 일으키며 stabilizing 되지 않을 때 Critical Circuit 으로 전원을 만들어 넘겨 줄 인버터
  • Normal(offline,line-interactive 한정), failure bypass 용 Auto-transfer switch

가장 간단한 offline - ups는 가장 간단하게 4가지만으로 구성되며 정류부와 인버터가 평상시에는 따로 작동한다는게 특징이라면 특징. 정말 평화로운 시기에는 받는 전력 그대로를 출력으로 넘겨준다. 다만 정전이 발생될 경우 정류기 측에 있는 상용전원 감시 회로에서 사이클 신호가 나오지 않게되며 이는 인버터를 작동시키는데, 이와 동시에 ATS의 제어 코일에 의해 레치가 작동되어 출력단의 연결이 normal에서 UPS 방향으로 바뀌게 된다. 평시에는 전원상태에 전혀 개입을 안한다 아주 남자다운 작동양상을 보이며 정류부의 크기가 커지지 않아도 되기 때문에 가격이 매우 저렴해야 하거나 정말로 용량이 높아야 하거나 둘 중 하나의 상황에선 이 방식으로 운영되게 된다. 다만 치명적인 약점이 하나 있는데 절체시 ATS의 작동시간과 인버터의 작동시간으로 인해 미세하게 sag가 발생한다는 점이다. 대체로 15ms ~ 150ms이지만 가장 작은 값도 1cycle이 넘어가는 관계로 전기에 정말 민감하거나 교류전력을 파워서플라이 없이 바로 받아서 작동하거나 파워서플라이가 있더라도 내부 평활부 용량이 미친듯이 작거나 그런 기기에선 바로 이상증세가 나타난다.

line-interactive ups는 offline ups가 너무나도 평시에 전원에 개입하지 않는, 즉 어떻게 전기가 들어오던 일단 전기가 들어오면 아무런 보호작동을 하지 않는다는 걸 보완하기 위해 제작된 ups 토폴로지이다. offline ups에다가 AVR을 붙인 형태인데, AVR의 그 작동원리 그대로 다단 트랜스포머와 Triac을 사용해 전압을 조정해 공급한다. 동용량 offline ups에 비해 트랜스포머가 일단 하나 들어가기 때문에 매우 무거워지며 전압 조절만 해주기 때문에 주파수가 밀린다거나 기타 깨알같이 귀찮은 전원장애에 대해선 보호능력이 없다.

online ups는 정류부와 인버터, 그리고 배터리 3개 요소가 작동중에 무조건 연결되어 돌아가는 ups를 의미한다. 크리티컬 장비에 공급하는 인버터의 최대 출력만큼 정류기의 용량이 확보되어야 해서, 특히 요즘 정류기는 배터리의 충전기능까지 겸해야 해서 정류기 때문에라도 가격대가 상당히 상승하게 되는 특징이 있다. 또한, 평상시든지 비상시든지 대부분의 online ups는 입출력단이 전원부 SMPS의 스위칭 트랜스포머에 의해 절연되게 된다.(다만 APC나 PCM 같은데서 나오는 저가형 online ups는 위상제어나 사이클제어 혹은 기타 비절연 토폴로지를 통해 내부 직류 버스에 전원을 공급하기 때문에 절연이 안된다. 이 경우 시스템을 구성하는데 매우 위험한 환경이 조성될 수 있다. 어느정도냐면 ups를 바닥에 내려놓고 ups 전기코드를 꼽는 순간 바닥쪽 케이스에서 불꽃이 튀기도 한다. 대전력 지락에 의한 것으로 만지면 바로 감전... 정류부 측에는 다량의 보호 장치가 달려있어 스파이크,서지 등 회로를 파괴하는 유형의 고전력 전원장애를 막아주는 역할도 겸한다. 또한 인버터에서도 절연된 SMPS 승압회로와 PWM VVVF 변조회로가 설치되어 있어 강력한 전원-주파수 안정화 기능을 제공한다. 대부분의 UPS는 평상시 인버터의 출력을 전원주파수와 위상수준으로 일치시키지만 대부분의 UPS는 옵션에서 이걸 해제할수도 있고 심지어 출력전압과 주파수를 연결할 장비에 맞게 조정해줄 수도 있다. 또한 배터리와 인버터가 직결된 상태에서 인버터에 의해 전원이 공급되어 중간에 정전이 되더라도 인버터는 배터리로부터 내부 직류 버스에 전원을 공급하여 인버터가 연속적으로 작동, 일체의 절체 시간 없이 무중단 전원 공급을 실현할 수 있다. 다만 이런 여러가지 기능들 덕에 offline ups보단 무거우며 가격대가 비싸고 내부에 있는 PWM 회로에 의해 노이즈가 복사되므로 이걸 신경써서 잡아줘야 하는데다가 정류부 문제때문에 고용량으로 만들수가 없다.

파일:external/www.apcmedia.com/surtx_sb.jpg
SURT8000RMXLI.

파일:external/www.apcmedia.com/8C50AFD1-5056-AE36-FE349C661FE36856_pr.jpg
SUA5000RMI5U.

겉으로 보기에 온라인과 기타 제품을 구분하는데엔 통풍 구조가 2열인가 그리고 배터리 유닛이 작고 고전압인가가 많이 쓰인다. 전압을 많이 내렸다가 올리면 효율이 낮아지므로 최소 96V 이상의 배터리 전압을 가지는 온라인 UPS의 특징으로 인해 배터리 전압이 높다. 정류부의 발열이 엄연히 상당하기 때문에[2] 인버터와 냉각 체계를 공유하지 않고 별도의 냉각회로를 가지게 된다.[3] 쿨링팬도 별도로 운영하며 Zone 자체가 분리되어 있어 겉으로 보기에 얇은 본체 2개를 붙여서 1개 세트로 만든 것 같이 보이게 된다.[4]

2.1.2. Dynamic UPS

파일:external/www.euro-diesel.com/EURO-DIESEL_NO-BREAK_KS_description.jpg
보통 발전기보다 매우 길다.

파일:external/www.euro-diesel.com/NO-BREAK_KS4_100kVA_--The_smallest_System.jpg
세계 최소용량을 자랑하는 Euro-diesel 사의 no-break-ks4 시리즈. 작다는 게 강점인데 작은게 저정도.

기본적으로 다이나믹 UPS 에는 다음 4가지가 존재한다.
  • 입력된 3상 교류전원으로 가속하거나 디젤엔진으로부터 들어온 물리적 입력을 통해 가속되는 1차 플라이 휠
  • 1차 플라이휠에서 전자기 변환을 통해 동력을 공급받아 미친 속도로 회전하는 2차 플라이휠
  • 1차 플라이휠의 자기 필드에서 3상 교류를 발전해내거나 3상 교류를 공급받아 1차 플라이휠을 가속하는 M/G킷
  • M/G 킷이 맛갔을 때 failure bypass를 위한 Auto-transfer switch 2개

다이나믹 UPS는 디젤엔진이 달리냐 안달리냐에 따라 구성이 조금 바뀌는데 이는 매우 조금이며 정적 UPS의 토폴로지처럼 시스템을 갈아엎는 변화를 가지지 않는다. 그래서 작동원리 또한 둘 다 거의 비슷하며 설비 구성도 비슷해 하나만 알아도 된다. 여기서는 디젤엔진 포함으로 설명한다.

평상시 유틸리티 전원은 3상 교류 전력을 수전하게 되어 있다. 이는 ATS를 거쳐 일단 입력 리액터를 지나가게 된다. 입력 리액터는 정적 UPS의 보호장비 역할을 하게 되는데, 외부에서 공급된 이상 전력을 리액터의 높은 리액턴스를 사용해 감쇠하고 반대로 UPS 내에서 발생되는 노이즈가 입력단을 통해 역으로 방출되는것을 막아주기도 한다. 리액터 전단에는 작은 Voltage Transformer가 있는데 이것은 상용전원 감시를 위해 사용되며 정전 후 전원 재공급시 내부전원과 상용전원의 위상을 비교할 때 기준파형을 공급할 때에도 쓰인다. 이렇게 리액터를 지나간 전기는 M/G킷을 거치게 되는데, 전부 정지한 상태에서 처음 UPS를 켤 경우 M/G킷은 모터로 작용하여 유틸리티 전원으로부터 전력을 공급받아 1차 플라이휠을 가속하게 된다. 2차 플라이휠의 가속 까지는 계속해서 전력을 소비하며, 2차 플라이휠이 미친 속도로 가속되면 M/G킷은 평형전압을 발생해 미세한 손실전력을 제하면 아무런 전력공급도 받지 않는다. 이후 출력 리액터를 지나 THD 0.01% 미만, PF 0.999 이상의 정신나간 안정화 전원이 되어 크리티컬 소스로 공급된다.

정전이 될 경우 1차적으로 입력단의 ATS가 개방되는데 이를 통해 내부에서 발전된 전력이 외부망으로 나가는 것을 막는다. 이와 동시에 M/G 킷이 발전기로 동작하면서 1차 플라이휠로부터 에너지를 공급받아 전기를 생산해 크리티컬 소스로 공급하게 된다.[5] 이때 에너지는 실질적으로 2차 플라이휠로부터 공급되며 부하에 따라 다르지만 3분 이내의 안습한 백업타임을 가진다. 백업타임을 지나거나 전기를 너무 많이 쓰면 2차 플라이휠이 1차 플라이휠의 속도로 느려지게 되고, 결국 1차 플라이휠의 회전속도가 느려지며 ups가 정지하게 된다. 이 때! 만약 디젤 엔진이 설비된 곳일 경우 디젤엔진에는 바로는 아니고 여유있는 기동신호가 들어가 ECU-check, oil pressure, oil level, water temp 등 확인할 거 다하고 pre-heater까지 켠 다음 기동하게 된다.[6] 플라이휠 덕분에 시간에 여유가 있기 때문. 만약에 이래도 기동에 실패하면 디젤엔진의 출력축과 1차 플라이 휠 사이에 있는 전자기 클러치에 강력한 전류가 들어가 셀 모터는 쌈싸먹는 토크로 엔진축을 돌려 엔진을 강제 시동한다.[7] 이후 디젤엔진이 정상적으로 작동할 경우 M/G킷은 발전기 모드로 고정, 2차 플라이휠은 다시 가속 등등의 동작을 해 장시간 전력 백업 모드로 전환된다. 이후에는 유류고 용량에 따라 다르나 몇 개월 수준의 백업을 할 수 있게된다. 상용전원이 들어올 경우에는 먼저 상용전원과 UPS 출력단의 위상을 비교해 UPS 출력의 위상을 조정해 싱크를 맞춘 뒤 입력단 ATS를 상용전원으로 절체하고 클러치의 연결을 해제한 뒤 엔진을 idle 상태에서 냉각, 정지하여 평상시 운전상태에 들어간다.

기계식 UPS의 가장 큰 장점은 UPS 를 지나가는것만으로 전원 품질이 아주 좋아지는것(정밀기계에서는 엄청나게 중요한 기능이다. 품질이 나쁜 전기를 사용하면 나노단위의 차이가 생기고 그후로 보정하지 않는한 모든 제품이 불량이난다!)과 엄청나게 많은 배터리를 구축할 필요가 없다는 점, 그리고 실제 정전시 마음만 먹으면 몇달씩 장시간 백업이 가능하는 점이다. 그다음 큰 장점은 기계식 구성의 특성상 순시전력공급량이 매우 큰데, 이는 UPS 출력 이후 회로에서 혹시나 하는 사고가 터질 때 UPS에 연결된 다른 기기가 그 사고로 인해 전기가 부족해진다던지, 혹은 사고가 발생했을 때 차단기가 작동할 만큼 큰 전류가 흐르지 못한다던지 하는 그런 일들을 완전히 없애준다. 보통 반도체 UPS 출력단을 합선시키면 살짝 튀기만 하면서 UPS에 output failure라고 뜨지만 dynamic ups는 그런 거 없다. 그냥 콰과과과광! 하면서 다 태운다. 그 다음 강점으로는 한대만 설치하면 모든 설비를 백업할 용량이 나온다는 것. 보통 설치하는 모델이 2500KVA이고 가장 커다란 제품이 Piller사의 UNIBLKOCK UBTD+인데 이거 1대면 40MVA를 처리할 수 있다.

심지어 기계식 제품 중 근래에 나오는 제품의 경우 하나의 M/G 킷에 M/G 권선을 2개 박아넣어 ups 의 입력단과 출력단을 완전히 분리시키는 것은 물론, M/G 에 Damper Cage 를 적용시켜 더욱 노이즈와 리플을 줄였으며 한 쪽 축에 별도의 M/M 을 부착하여 약간의 배터리를 통해 모터를 돌려 1차축의 회전을 유지, 2차 플라이휠의 감속정도를 줄이는 것도 가능하다. 심지어 일부러 피크 전력 공급 능력을 14배~20배까지 100~1000ms 란 초월적 스팩으로 무장해 UPS 후단의 전력 사고시 단락측 부하만 재대로 차단기가 터져나가게 할 수 있도록 더욱 발전하였다. 이는 이중변환 방식이 가지는 89%대를 넘어선, M/G 킷의 사기적인 효율을 기반으로 95% 이상 효율을 끌어올림과 동시에 M/G 킷의 구조개선을 통해 상간부하 불평형 100%까지 허용하여 21세기 최첨단 시대에 기계식이 전자식을 완벽하게 압도하는 몇 안될 케이스를 남겼다.

여담으로 디젤 엔진을 구동하긴 싫은데 약간은 런타임을 늘렸으면 하면서도 M/G 킷을 기반으로 한 dynamic ups 의 압도적 보호 성능을 얻기 위해 M/G 킷에 M/M 구동기를 약간 크게 만들고 M/M 에 일반적인 static UPS 의 배터리뱅크를 물려 하이브리드 형태로 구성한 경우도 있다. 이 경우는 비록 장시간의 백업이 불가능하나 소음이 적고 M/M 킷과 M/G 킷이 일반적인 static UPS 의 인버터 부분에 대응하여 작동하므로 신뢰성도 훨씬 높다.
2.1.2.1. 극한환경용 UPS
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가끔 가다보면 이렇게 생긴 다이나믹 UPS(사진의 경우 독일 필러 UBT. 어차피 여기서만 만들긴 하지만.)가 있는데

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보통 이렇게 삽입해서 사용하게 되는 제품군이다.


K어느 인터넷 서비스 프로바이더의 2006년 대형UPS사고 이후 새로 설치한 어디라든가, 옆나라 일본에 S 어느 회사의 메인 IDC라든가 등 인터넷 데이터 센터에서 사용하기도 한다. 하지만 IDC에서 사용하는 건 미칠듯이 부유한 경우가 아니면 일반적이지 않다.

보통은 전력 공급 중단이 심각한 위기를 불러올 수 있는 중요 설비에만 이런 UPS가 들어간다. 예를 들어 화학물질 공장이나 반도체 공장의 생산 라인이 failsafe 없이 정지되며 방호장치가 정지될 경우 유독물질이 누출되어 수많은 사람이 사망할 수도 있는데 이런 사건사고를 예방해준다. 데이터 처리 장비 (백본 익스체인지 노드 등), S어디 병원, 기타 국가기밀시설 나 등급에 걸리는 곳들 등이 이에 해당한다. "이 물건을 쓴다는 것 = 이 물건이 작동하게 되는 상황이 발생할때, 만약 이게 없으면, 이 물건이 작동하게 만든 상황보다 더 끔찍한 일이 일어난다는 것"을 의미하므로, 이런 기기가 작동된 곳에서 일하는 것은 그리 안전하지 않다.[8]

해당 제품군의 경우 플라이휠과 디젤발전기를 분리해 구동하게 되며 각 플라이휠당 백업 성능은 2.5MVA에 최대 조합은 50MVA 까지 가능하다. 또한,

파일:external/www.piller.co.th/Piller_model_20160316185615.jpg
이런 식으로 발전기[9]를 분리 설치 후, UPS 본체와 연결한 다음 전자기 결합 변조기(본체 중간에 빨간거)를 통해 전력을 UPS와 부하에 공급하게 된다. 이렇게 나가는 물건은 UBTD 또는 UBTD+ 란 제품군으로 분류되며 엄청난 안전성을 자랑하는 최강의 기계식 UPS 시스템이다.

3. 용도별 분류

3.1. 산업용

IDC 전반이나 가동 중 정지되면 위험한 여러가지 요소가 많은 곳에 쓰이는 대용량 UPS이다.

파일:external/www.apc.com/75DFBE15056AA40B85257880005892F4_EWAR_8GCP67_f_h_500x500.jpg
대부분의 경우 생긴 모양은 이렇다.

가격도 가격이지만 출력 용량이 매우 높은 편으로 그 설계 용량의 특성상 운전전압이 많이 높아 운영에 주의를 요하는 것은 기본. 배터리 뱅크가 따로 나와있는 경우가 많다. 대개는 스탠드얼론이나 스탠드얼론큐비클 등 상당히 큰 크기로 되어있는데, 이 크기는 보통 전기실에다가 넣어야 할 정도. 보통 가정집에 넣으면 본체에만 대략 10㎡ 정도를 양보해야 한다.[10]

위에 배터리 뱅크가 따로 나와있다고 서술되어있는데, 산업용 UPS는 가정/소호용 UPS처럼 "정전이 되었으니 장비들에게 꺼질 시간을 주고 비상전원만 공급하자!"가 아니라 "내가 죽는 한이 있더라도 전원이 복구될 때까지 버텨주겠다!"란 컨셉으로 되어있는 관계로 전부하런타임을 매우 길게 해야 하는 숙명을 지니고 있다.(우리나라에선 30분~2시간 정도) 그런고로 배터리 뱅크를 내부에 넣을 수 없어 무조건 밖으로 빼도록 설계하며, 배터리뱅크는 보통 지하실 어딘가 1~2개 층을 통째로 점유하고 있게 된다.

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이런식으로.

또한 위의 사진에 나온 MGE사의 UPS는 온라인 900kVA지만 보통 산업용 UPS는 용량문제 때문에, 그리고 정류장치 크기 문제 때문에 거의 모두가 offline UPS이다. 이 점을 고려해서 운전해야 한다.

그리고 배터리뱅크에는 별도의 BMS(Battery Monitoring System)를 설치해야 하는데, 가정용이나 소호용 UPS는 배터리 관리 시스템이 UPS 내부에 내장되지만 이런 대형 UPS는 배터리뱅크의 위치가 완전히 달라서 별도의 BMS를 설치한 다음 BMS의 API를 UPS 관리 프로그램에 바인딩 해 사용해주어야 UPS가 정상적으로 운전된다.

보통 저런 static 타입을 설치할 때가 많지만 critical할수록 dynamic UPS가 많이 쓰인다. 그리고 UPS만 설치하는 일은 없고 발전기도 같이 설치한다. 발전기의 출력은 대개 non-critical과 critical로 나누어져 critical 에 있는 UPS 입력단에 먼저 보내지고 여유가 있으면 non-critical 라인에 분배된다.

3.2. 개인용

위에 보이는 APC 그거다. 멀티탭형 UPS

개인용 UPS는 주로 컴퓨터에 많이 사용된다. 노트북 배터리도 넓게 보면 UPS며, 동일한 기능을 수행하도록 설계된 물건이다. 특히 시골같이 전기의 질이 안 좋은 지역에서는 필수품이라고 해도 과언이 아니다.

전력 변환 토폴로지는 대개 온라인이 많이 쓰이며, 그걸 적용하기도 아까운 소용량 UPS(대개 800VA 미만)는 offline으로 나온다. 온라인 제품 가격도 대단히 저렴해서 이게 내가 알던 UPS인가 싶을 정도. 비싼건 600만원 이렇게 하지만 이 정도면 보통 가정집 3가구를 백업할 용량(8KVA)이고 보통 쓰는 1KVA ~ 1.2KVA 제품은 100만원도 안 한다.[11]

가정이나 소호 환경에서 쓰는 특성상 소음이 많이 낮으며 디자인에 좀 더 신경써서 나온다. 또한, 오랜 시간의 런타임을 보장하기보단 작업 내용을 저장하고 안전하게 종료할 정도의 시간만 벌어 주는 물건에 가까운 관계로 배터리 용량도 작다. 대부분의 online 타입 제품은 PC와의 연결을 지원해 windows/Linux (맥은 지원 안하는 게 너무 많다.) OS의 경우 UPS로 부터 상태를 전송받아 자동 저장/종료를 수행하기도 한다.

가정에서 사용시 주의할 점은 정전 발생시 혹은 평상시에 너무 많은 부하를 걸지 않는 것이다. 일반 가정 및 소규모 영업장에서 정전 시 UPS밖에 전기가 나오는 곳이 없다며, 밥솥이나 TV 등을 전기를 퍼먹는 기구에 꽂는 건 영 좋지 않다는 것. 이런 식으로 높은 부하를 자주 걸어대면 결과적으로 백업 시간이 줄어들거나 인버터가 망가져 매우 골치아픈 상황이 발생할 것이다. 차라리 소형 디젤발전기나 휴대용/가정용 소형 휘발유 발전기를 구비하여 사용하는것이 더 낫다.

4. 필요성

당장 자신의 집에 있는 전기를 사용하는 물건이 수시로 알 수 없는 고장이 나서 교체하는 현상을 겪었다면 접지공사와 함께 UPS를 구입하는 것이 바람직하다. 물론 용량 대비 현실적인지 계산하고 구입해야 하지만 이미 고가 오디오나 비디오장비를 소유한 사람들은 UPS의 중요성에 대해 익히 알고 있는 상태다.[12]

참고로 UPS에는 일정한 수준의 AVR이 장착되어 있다. 전압이 튀던지 할때 어느정도 보정은 해주지만, 순간적인 고전압등에 대한 보정은 취약한 편이다. 고가의 기기에 대한 제대로된 전압관리를 위해서는 별도의 AVR을 쓰는것을 추천한다.

그리고 또 하나. 고전압, 고전류량을 사용하는 물건을 집에 들이지 않는것이 중요하다. 예를 들어서 대용량의 산업용 용접기를 가정집에 연결해서 몇번 용접작업을 할 경우, 주변의 컴퓨터와 TV등이 순식간에 고장나는 경험을 하게 된다. 고주파에 의한 기기 손상이다. 만약 대용량의 전력을 필요로 하고 이게 주변에 영향을 미친다면 아예 공사업체에 연락해서 공사비를 지불하고 새로 라인을 증설하는 것이 좋다. 아예 한전에 연락해서 계량기까지 따로 설치해서 쓸 수도 있다.

5. 운용시 유의점

5.1. Static UPS

5.1.1. 배터리 관리

UPS는 일정 시점마다 주기적인 정비가 필요한 물건이다. 특히 배터리의 경우 일정 시간 이후에는 교환을 해주어야 정상적으로 동작이 가능하므로 한번 구입한 후 그대로 방치하면 안된다. 일반적으로 가정용, 소호용, 서버용 랙마운트 UPS까지는 MF배터리를 사용하는데 이 배터리의 수명은 길어야 1년이며, 납산배터리의 특성상 방전사이클을 돌 때마다 용량이 급감한다. 산업용 UPS의 경우 돈을 들이면 납산배터리보다 높은 에너지밀도를 가진 니켈 수소 배터리를 배터리뱅크에 넣을 수 있다.

UPS 에서 배터리는 핵심 역할을 수행하는 부분 중 하나이다. 실질적으로 에너지를 저장하는 부분이며, 이 부분에 문제가 발생할 경우 다른 파츠가 정상 동작중이라도 UPS 를 정전 또는 새그 상황에서 부하 장비를 보호하지 못한다. 이에 따라 근래에 나오는 UPS 의 경우 배터리 관리 일정을 설정하도록 되어 있다. 주기적인 배터리의 방전시험과 충전시험, 용량교정과 균등화 작업이 자동으로 진행된다. 물론 그 과정에 정전이 되면 적절히 망해버리기 때문에 스케줄러를 통하여 달력에 등록한 시기마다 작업을 진행할 수도 있고, 어지간한 경우가 아니면 중간에 작업을 취소할 수 있다.

통상적으로 이러한 관리 사이클 중엔 배터리를 Depth of Discharge 80% 까지 하는 경우도 많다. 방전심도는 설정하는 사람 마음대로 조정이 가능하긴 하지만, 방전심도를 높여 시험할수록 관리 사이클을 돌 때 마다 배터리의 수명 감소폭이 증가한다. 안전성과 유지보수비용 둘 다 고려해야 한다.

배터리에 누액이 발생한다 싶으면 즉시 장비를 bypass mode 로 변경한 뒤 해당 유닛을 전부 교체해야 한다. 새어나온 황산은 주변의 모든 부품을 부식시키고, 나아가 UPS 자체의 기판도 부식시키는데다가 폭발의 위험도 있다. 발전기의 시동배터리가 자주 터지는것에 전기기사들이 긴장하는데, UPS 도 배터리 터지면 답이 없다. 자동화 관리 프로그램이 면밀한 검토를 하지만 만약이란 없지 않으니 육안검사에서 누액된 배터리가 있다면 무조건 교체할 것.

5.1.2. 인버터 관리

UPS의 용량도 중요한데, 저렴하다고 너무 낮은 용량의 UPS를 구입하면 유사시 용량초과로 제대로 작동하지도 못하는 사태가 발생한다. 보통 자신의 설비에 필요한 용량의 1.5배 정도로 용량을 가진 UPS를 구입해야 한다. 그리고 용량이 커질수록 보통 백업 시간이 길어지는 편이지만, 일부 UPS 회사의 경우엔 출력단 인버터의 용량은 그대로이면서, 배터리는 옵션으로 늘릴 수 있는 제품을 만들기도 한다. 혹은 사용자가 직접 개조하여 런타임을 늘릴 수 있다. 일반적인 UPS들은 자신의 공칭 용량에서 5분 백업을 한다. 그리고 UPS를 연결한 전원에 문어발식 콘센트와 같은 설비를 연결해서 애초 예상에 없던 전기를 쓰는 기계를 연결하는 것과 같이 과부하를 주는 일을 막아야 한다.

인버터는 온라인 타입일 경우 늘 전력을 변환중이므로 열부하가 가장 많이 쌓이는 부분이다. 언제나 팬이 구동중이고, 먼지가 많이 쌓인다. 언제나 고조파가 발생하며 그 고조파를 걸러내기위한 액티브필터와 패시브필터에도 열이 난다. 인버터의 통풍구는 사물에 가려지지 않도록 하고, 통풍구에 밀접하게 전자제품이나 중요한 신호선들이 지나가지 않도록 해야 해당 기기가 전자기 장애를 일으키지 않는다.

dynamic ups 와 달리 일반적인 static ups 의 인버터는 용량이 크지 않다. 일부 인버터들은 라트로닉스 처럼 저주파 변환을 하지만, 대부분의 ups 가 채택한 출력단 인버터 구성 방식은 이중변환 방식이다. 이 이중변환 방식의 인버터는 CVCF(하나의 출력전압이나 주파수만으로 구동될때) 또는 VVVF (설정에 따라 연결된 장비에 적합한 전압과 주파수를 맞추기 위해 전압과 주파수를 변경할 수 있다.) 로 전력을 변환하며 소용량 IGBT를 병렬구동해 출력을 만들어낸다. 따라서 기계식 dynamic ups 에 비해 안전률이 낮으며 안전률이 낮단 말은 순간적으로 고부하가 걸릴 때 정상적인 부하 처리가 불가능하단 것을 의미한다. 따라서, 위상제어를 통해 동작하는 기기들 (dimmer 라던지 청소기같이 SCR, Triac 을 사용하는 제품들) 을 물리면 하나의 파형 사이에 걸리는 급격한 부하로 인버터가 에러를 뿜어낸다. 절대 물려선 안된다. 또한 PFC 가 없는 SMPS 파워서플라이 역시 부하전류곡선이 정현파가 아니라 정류시 발생하는 스파이크를 포함하므로 UPS 에 연결하는 것을 권장하지 않는다.그럼 SMPS 파워서플라이 쓰는컴퓨터는 어떻게 연결하라고? 말했듯이 PFC 달린 비싼 파워 쓰면 된다

5.1.3. 네트워크 관리

대부분의 스테틱 UPS 는 랜선을 꼽는 단자 [13] 가 있거나 옵션 하드웨어 카드 [14] 를 달거나 아니면 UPS 내부의 마이크로프로세서 [15] 가 USB 또는 무선랜 등을 지원하여 네트워크에 물려지는 것이 가능하다. 이를 통해 UPS 는 현제의 전력 상황을 외부의 다른 기기에 지속적으로 제공하는것이 가능하며, 유사시 네트워크의 다른 기기들에게 지금 하던 작업을 모두 종료하고 전원을 끄도록 하세여! 가용 백업 시간이 HH시MM분SS초fff 남았습니다! 하고 통지하는 기능이 있다. 대형 UPS는 물론이거니와 소형 UPS 도 대부분 이 기능을 지원하므로 이 기능을 사용시 관리자가 부재일 때에도 UPS 가 보호하는 장비는 UPS 의 잔여 자원과 자신이 속한 네트워크상의 기기들에 대해 중요도를 평가하여 우선 종료할 것과 지속적으로 가동해야 할 것을 분류, 안전한 종료절차를 진행 하거나 악조건에서 주변 기기를 조금씩 꺼 가며 연속 운전 하는것이 가능하다.

물론 이를 위해선 UPS 의 네트워크 기능을 전적으로 활용해야 하니 네트워크 관리를 어떻게 하는지 알아보자.

UPS는 자체적으로 SNMP (Simple_Network_Management_Protocol) 를 지원하여 랜선만 일단 꼽으면 주변으로 자신의 정보가 담긴 SNMP 프로토콜을 브로드캐스트 한다. 그리고 SNMP 모니터에서 이 정보를 캐치해서 사용하게 된다. 여기에선 APC의 UPS 를 기준으로 설명한다.

UPS의 내부 모니터링은 UPS Management Information Base (줄여서 MIB) 라고 하는 테이블에 담겨져 SNMP 프로토콜로 뿌려진다. 대략적으로 이런이런 헤더들이 달려있는데, 상세한 건 해당 제품 구입하면 들어있는 MIB를 보도록 하고 표준 MIB 는 표준사항으로 https://tools.ietf.org/html/rfc1628 에 정의된 정보가 있다. 하지만 대부분의 UPS 는 이것을 ID 형태로 구분하며 .1.3.6.1.4.1.318.1.1.1.3.2.1.0 [16] 라고 나오기에 반드시 구입할 때 동봉된 MIB 를 참고하자. 안하면 무슨일이 벌어질 지 설치한 사람도, 만든 사람도 모른다. 대부분은 표준 프로토콜을 지켜주는 편이지만, 저게 정의된 지 좀 오래되다보니 부가적인 정보들은 제조사별로 독자적인 ID 를 통해 뿌려준다.

리눅스의 경우 http://www.networkupstools.org/ 라는 드라이버 패키지가 있어 SNMP 로 연결된 UPS 들의 정보를 취합받아 여러가지 작업을 수행할 수 있다. 위 드라이버를 설치하고 gui 모니터 켜놓고 search 돌리다보면 네트워크상의 UPS가 잡힌다. 윈도우즈의 경우 내장된 APC 의 UPS 프로그램 (제어판 -> System and Security -> Power Options 에서 찾을 수 있음) 을 이용하거나 UPSmon 등의 프로그램을 통하여 설정할 수 있다. 맥은..... 포기해라. 진심이다. 정 원한다면 몇 가지 스크립트를 작성할 경우 에너지 세이버 옵션에서 UPS 탭을 잡을 수 있으며[17] 그곳에서 UPS 전원에 따른 보호 동작을 흉내내 볼 수 있다.

시놀로지를 비롯한 유명 메이커의 NAS의 경우 자체 운영체제에 네트워크상 UPS 정보를 받을 수 있어서 UPS상에서 전력공급관련 이벤트가 발생하면 절전모드로 들어가거나 자동으로 안전하게 꺼지는 기능을 내장하고있다. 시놀로지의 경우는 DSM 이용화면에서 이 정보가 제공되어 정전시 유저가 작업을 안전하게 멈추고 종료할 시간도 벌어준다. 하지만 국내 개인용 NAS시장 판매량 기준 최대 점유율을 가지고 있는 아이피타임의 NAS는 이 기능을 아직 지원하지 않는듯하다. 하지만 수년전에 나온 기기들마저도 업데이트를 계속 지원해주고 소비자 피드백을 많이 반영하는 업체 특성상 언젠지는 모르겠지만 언젠가는반영될 것으로 보인다.

5.1.4. 배선 관리

Static UPS 의 입력 전력은 Dynamic UPS 처럼 아름답고 거대하며 장엄하지 않다. 자기 용량의 15배나 되는 무식한 충전전류(플라이휠을 가속하는데 들어가는 전류)는 기계적인 M/G 방식을 고수하는 dynamic UPS 의 특징[18]일 뿐, Static UPS의 충전 전류는 그리 높지 않다. 게다가 dynamic ups 에 비해 더 정확한 충전 스케줄을 설정할 수 있으며, 충전 전류도 정확하게 관리할 수 있다. 그러나 이 말은 역으로 상황에 따라 Static UPS 는 아주 높은 전력을 가져가 충전할 수 있어서 이에 따라 배선을 좀 꼼꼼하게 설비해둬야 불이 안난다. 특히, 오프라인 UPS 도 전부하시엔 전부하 출력보다 전부하 입력전력이 더 높지만, 온라인 UPS 는 전부하 출력보다 전부하 입력전력이 약 1.5배 가량 높을때가 있다. 오프라인 타입은 배터리 충전에 약 48시간의 긴 시간이 요구되지만, 온라인 UPS 는 보통 중요도가 높은 기기에 사용되므로 충전 속도가 매우 빠르기 때문. 약 1시간~2시간 내에 배터리를 완충하게 된다.

간단한 시나리오로 쉽게 알아보자.
4대의 UPS, 각 용량 1kVA 온라인 2대 오프라인 2대가 있다. 순서대로 #1 #2 #3 #4 라고 해보자. #1 에는 가장 중요도가 높은 장비가 있고 #2에는 그 다음 중요도가 높은 장치가 있다. 그리고 #3과 #4는 조명 등의 부하를 처리한다고 가정. 정전이 발생하여 #1~4 까지 모든 UPS 의 전력이 전부하 상황에서 20%까지 떨어지고 복전(復電-정전 상황에서 별 다른 트러블 없이 다시 유틸리티 전원이 들어올때)되었다. 수전 전력은 일반 가정집 1개 벽부콘센트 용량인 5800VA[19]. 이 경우 셋업에 따라 2가지 케이스가 나뉘어지는데,
  • UPS #1 이 #2 보다 중요하므로 전체 최대 전력량 중에서 UPS #1이 무조건 최대치를 끌어가고 나머지 수전용량을 3대의 UPS가 나눠서 가져간다.
  • UPS #1 과 #2 는 온라인 UPS 이므로 최대한 빨리 충전하고 나머지 UPS #3 과 #4 는 평소처럼 충전한다.[20]

첫 번째 경우에는 다시 정전이 되었을 경우 가능한한 많은 용량을 크리티컬 부하에 사용할 수 있도록 하면서 나머지 UPS 가 서로의 충전전력을 비교해 최대 수전용량을 넘지 않도록 조절한다. 대체로 #3과 #4는 충전전력의 변경이 불가능하나 충전전류가 워낙에 작아서 문제가 안 되고, #2가 충전전력을 줄여서 맞추게 된다. 모든 부하가 UPS 하단에 물려있을 경우 UPS 는 Intelligent Power Switch 역할을 하여 부하 정산과 비교를 할 수 있기 때문.

그러나, 두 번째 경우는 그냥 답 없이 불난다. 1kVA 온라인 UPS 는 1Hr 충전율에서 적어도 2kVA 의 전력을 소비하기 때문. 그렇기 때문에 전부하 전력과 충전 전력이 합쳐저 배선 용량을 초과하게 된다.

이러한 상황을 방지하기 위해, 그리고 UPS 의 제 성능을 최대한 활용하여 단전과 복전이 반복되는 상황에서도 최대한의 가용성을 얻기 위해 몇 가지 배선 작업을 추가로 해 두어야한다.
  • UPS 를 사용할 만한 부하가 있다면, 그냥 UPS 전용 배선을 뽑는다.
  • UPS 를 통해 사용할 부하량에 최소 1.5배 이상의 여유를 잡고 배선계획을 한다.
  • 각각의 UPS에 별개로 이 작업을 수행한다.

또는 가정에서 평범하게 별도의 공사를 하지 않을 경우 다음 부분을 지키도록 한다.
  • 벽부 콘센트의 용량은 보통 1개 벽부 콘센트당 3200VA 정도로 잡는다. 콘센트당 하나의 전선이 분전반에서 나가야 하는것이 배선공사시 철칙이나, 일부 경우 배선비용을 아끼기 위해 몇 개의 콘센트를 하나의 1.5SQ 단선으로 연결하곤 한다. 이 때 해당 라인의 최대 전력은 5800VA 정도로 제한되기 때문.
  • 사용할 UPS의 전부하 용량을 이 용량의 60% 정도로 맞춘다. 가령 1.5kW 온라인 UPS 가 있다면 이 UPS는 방전된 배터리를 충전하면서 1.5kW 의 출력을 내기 위해 3kW 를 사용한다. UPS 의 입력 역률은 매우 높으므로, 거의 3000KVA 를 딱 맞춰 소비한다. 아슬아슬하지만 안전하게 넘어갈 수 있다.
  • 여러 대의 UPS 를 운용할 경우 중요도를 선택해 서로 UPS 가 소비하는 전력을 합산하여 전체 가정에서 소비하는 전력을 넘지 않도록 한다. 일반적인 가정집의 경우 수전용량 1kW 를 계약할 경우 최대 6kVA 까지 감당하도록 30A 주 차단기가 설치되며, 수전용량 3kW 를 계약하는 보통 고급 아파트들(그리고 3kW 는 가정용 계약시 최대 용량이다.)의 경우 10kA 까지 감당하도록 50A 주 차단기가 설치된다. 모든 부하를 UPS 에 물리는 건 사실상 불가능하므로 그런 분들을 위해 dynamic ups 가 있다. UPS 에 물리지 않는 다른 부하들의 용량을 계산해뒀다가 가정의 최대 수전전력에서 뺀 값을 UPS 들의 최대 사용전력 추종 목표치로 설정해둔다.

5.1.5. 접지는 필수

UPS의 방호 기능이 정상적으로 작동하기 위해 접지가 요구되는 경우가 많다. online type ups 는 실시간으로 인버터가 구동되므로 여기에 작동되는 액티브 필터가 인버터의 노이즈를 걸러내기 위해 접지를 요구한다. 접지를 안 하면 ups 는 기기에 노이즈를 퍼먹이는 기기가 될 수도 있다. 물론 요즘 세계 유수의 반도체 제조사에서 땅에 매설한 접지라인 없이도 접지라인을 물린듯한 효과를 유도하는 칩셋과 토폴로지를 개발중이지만 그것도 한계가 있다.

5.1.6. 만약에 발전기를 사용한다면

정말 저렴한UPS 의 경우 외부출력 단자가 USB 이거나 그냥 없거나 그런 경우가 잦지만, 통상적으로 사용하게 될 40만원 이상의 본격적인 UPS들은 몇 가지 open type 입출력 단자를 가지고있다. 이 단자들은 ups 내부에서 정해진 규칙에 따라 단자를 합선시켜 신호를 전달하는데 쓰이게 된다. 물론 아닌 경우도 있어서 전압이 출력되거나 전류가 출력되는 형태의 오픈단자가 있을수도 있고, APC처럼 딱 1개만 그런 단자를 만들고 나머지는 옵션 확장슬롯을 통해 제공할 수도 있다. 어느 쪽이 되었던지 간에, 이러한 단자 구성들을 통해서 네트워크화가 진행되지 않은 전력장비들에게 ups의 상태를 on/off 형태로 전달하는 것이 가능하게 되었다. PLC 같은 장치에 물리는 것도 가능하고[21] 보호 계전기들에게 물리는것도 가능하다. 그 중에서 가장 대표적인 경우가 발전기 기동 신호다.

UPS 는 단자의 작동 조건을 다양한 변수에 따라 지정할 수 있다. 그 중에서 몹시 자주 쓰이는 것이 '유틸리티 전원 상실' 플래그이다. power outage, power cut, power blackout, power failure 라고도 불리는데[22]이는 UPS 내에서 설정된 UV 트리거에서 일정 사이클 이상 전원이 공급되지 않을 경우 발생한다. 왜냐하면 새그 등 완전한 단전이 아닌 전원장애가 존재하기 때문에 그러한 전력장애와는 분류가 될 필요성을 가지기 때문. 여튼, 전력 장애가 발생하면 UPS 는 백업 모드로 들어갈 것이며, 긴 시간 백업이 불가능한 static UPS 의 특성상 장비들이 정상적으로 종료가 되지 않았던 아니면 일단 전원은 공급해줘야 하다보니 자연스럽게 UPS 내부에 이러한 기능이 추가되었다. 원래는 UVR(Under Voltage Relay)이라 불리는 외부 보호 계전기가 이 작업을 수행하였으나, UPS 하드웨어의 성능이 올라감에 따라, 그리고 Application Processor Unit 의 성능이 상승함에 따라 UPS 자체에서 이런 외부 장치 제어 기능을 수행할 수 있게 되었다.

다만, UPS 자체에선 발전기의 전원을 바로 받을 수 있는 단자를 제공하는 경우가 드물다. 이것은 업계 메이저 파워솔루션을 제공하는 APC 도 마찬가지이며 에릭슨, 리버트 등 유럽과 북미 시장에서 인정받는 대다수 메이커들이 공통적으로 취하는 자세다. 그래서 일단 발전기를 켜는건 UPS 가 신호제공을 하지만, UPS 는 다른 장치로 부터 유틸리티 전원의 복귀를 감지해서 발전기의 기동 신호를 차단해야 함은 물론, 발전기의 전력은 UPS 의 입력단에 들어가기 전에 ATS 란 장치를 통해 선택되어야 한다. 고로 설비 구성 평가 단계에서 만약 장시간의 백업을 고려한다면, 단순히 발전기만 추가하는 것이 아니라 다른 보호설비와의 연계를 위해 몇 가지 전원선택장치를 추가할 것을 고려해야 한다. 실제로 APC 등 유수의 메이커들이 신호는 제공해도 정작 중요한 ATS 등을 빼먹는것도 어차피 이런 장치들은 이미 몇 가지 보호장치를 지나온 것을 가정하고 만들기 때문. 실제로는 이걸 써먹기가 조금 힘들다. 여기서는 APC 의 제품과 Voltronic 사의 InfiniSolar ESS 를 기준으로 설명한다.
5.1.6.1. APC 등 종말보호용 UPS
주의! 물론 APC 라도 대용량UPS는 발전기 입력단자가 있을 수 있다. 만약 이런 UPS 를 쓴다면 이 부분이 아닌 다음 단락의 내용을 따라 하도록 한다.
  • 먼저 UVR 1개와 ATS 하나를 구비한다. 최초 유틸리티 전원의 상실은 UPS 내부의 정류기측에서 실시간 전원 감지를 통해 제공되는 소프트웨어 조건의 Under Voltage 플래그에 의해 제공되나 이후 상용전원 복귀시 UPS 는 이미 발전기로부터 전력을 받고 있으므로 상용전원 복귀를 확인하기 위해 반드시 필요하다.
  • 발전기에서 engine run 신호를 가져다온다. 만약 발전기가 on/ start 방식으로 신호를 2개 요구할 경우 적절하게 ECU 를 구성하도록 한다. 통상적으로 백업용 발전기의 경우 UVR 신호를 받자마자 가동되기 위해 발전기 가동 신호만을 요구하는 경우가 대부분이나 아닌 경우가 있을 수 있기 때문에 확인을 꼭 하자.
  • 발전기의 컨트롤 신호를 UPS 의 입력 단자에, UVR 의 신호는 ATS와 UPS 에 동시 공급한다.
  • 유틸리티 전원을 ATS 의 primary 에 연결하고, 발전기의 출력전원을 ATS 의 secondary 에 연결한다. 이후 ATS 의 output 을 UPS 의 유틸리티 전원 input 단자에 연결한다.
  • UPS 의 설정에서 단자 1을 출력으로 설정하고 유형을 발전기로 설정한다. 그러면 트리거 조건이 나올 것인데, 트리거 조건에서 원하는 파라메터들을 골라 트리거조건을 설정한다.
  • UPS 의 설정에서 단자 2를 입력으로 설정하고 유형을 유틸리티 전원으로 설정한다. 그리고 나오는 트리거 조건에서 " 복귀 신호" 로 이 신호를 사용하도록 한다.

이렇게 할 경우 최초 정전시 발전기는 ups 가 기동하고, 이후 복전시 ATS는 UVR 신호에 의해 유틸리티로 넘어가며 UPS는 UVR 복귀신호를 받아 통상모드로 빠지며 발전기를 끌 것이다. 물론 쿨다운 그런 건 발전기가 알아서 할 일.(...)
5.1.6.2. InfiniSolar 나 Xtender, Axpert 등 광범위 전원안정화를 위한 ESS 시스템
중대형 UPS와 같이 발전기 입력단이 따로 나와 있는 경우 이 부분을 참고해서 설정하도록 한다.
  • 먼저 ESS 상단에 다른 전자장치가 물려있는지 확인한다. ESS 는 입출력단에 전류센서와 전압센서, 위상센서, 오실로스코프가 장착되어 있으며 이 정보를 토대로 ESS 가 상용전원에서 어느정도의 전력을 공급받고 있는지, 부하에서 어느 정도의 전력을 사용중인지, 배터리에서 얼마나 전원을 끌어다오는지, 자가소모되는 전력은 어느정도인지 등 다양한 전력 상황을 모니터링한다. 만약 ESS 의 센서가 주변 전류들을 감지해서 뭔가 애매하다 싶은, 또는 이상하다 싶은 그런 전력 조류가 약간이라도 생기면 그날로 알람과의 전쟁을 해야한다. 그러므로 ESS 의 상단엔 되도록 다른 부하장치를 설정하는 일이 없어야한다. 물론, UPS 는 해당되지 않는다.
  • ESS 입력단에 보이는 발전기 단자와 유틸리티 전원 단자에 알맞게 유틸리티 전원선과 발전기 출력선을 물린다.
  • ESS 의 Dry contact 단자를 발전기 기동신호에 물린다.
  • ESS 설정에서 해당 단자의 목적을 발전기로 설정하고 기동 파라메터를 잡는다. 파라메터의 설정은 다양한데, 배터리 백업모드에서 일정 용량 이하에서 발전기를 가동시킨 뒤 만충전 상태에선 발전기를 끄고, 다시 배터리 용량이 일정 이하로 떨어지면 가동하는 그런 방식[23]부터, 발전기를 우선 주구장창 돌리거나, 일단 배터리로 백업하다가 외부 신호 또는 내부의 배터리용량이 얼마 남지 않았을 때 부터 발전기를 가동하는 등 꼴리는대로 입맞에 맞게 발전기 가동 조건과 ESS 가동 조건을 선택할 수 있다. 이는 UPS 도 비슷하게 구현이 되니 자세한 사항은 각자 사용하는 UPS의 매뉴얼을 참고하도록 한다.

5.2. Dynamic UPS

5.2.1. 일단 가정에서 돌릴 생각은 별로 안 하는 게 좋다

dynamic UPS 는 생각외로 상당히 거대하다. 위에 보이는 유로다이나믹 사의 제품도 그렇지만 가장 작은 엔진달린 모델마저도 저렇다. 그렇다고 엔진이 안 달린 UPS 를 산다? 그 UPS 들은 길어야 30초 내에 플라이휠이 느려지며 전력 공급을 멈춘다. 결국은 디젤 엔진이 딸린 제품으로 가긴 가야하는데, 일단 엔진은 그렇다 치더라도, 3상 전력을 수전받아야 하는것도 좀 애매할것이다. 왜냐하면 아직까지 한국전력은 3상 전원을 가정용으로 공급하지 않기 때문이다. 정 원한다면 phase converter 란 기기를 사용해 단상을 3상으로 변환해 집어넣는것도 가능하지만, 이는 배보다 배꼽이 더 큰 행위이다. 다만, 본인의 집이 꽤 넓어서 일반적인 미국의 다운타운 수준일 경우엔 이야기가 달라질 수도 있다.

2018년 이후부터 신축주택이나 리모델링 주택에서 가정용 삼상 전기를 신청할 수 있다. 지역에 따라 다르나 자기 집 앞에 있는 전신주에 주상변압기가 3개면 대부분 가능하다 보면 된다. 계약전력이 1kW 에서 3kW까지 움직이는 일반 단상에 비해 가정용 저압 삼상은 기본 5kW 부터 시작하며 통상 10kW 를 계약, 실제 공급되는 전압은 상간전압 380V , 중성선간전압 220V 의 그냥 공장에 넣어도 될 전력을 보통 200A 를 버티게 세팅해서 가정집에다가 넣어주기 때문에[24] dynamic UPS를 구동하는데 전혀 문제가 되지 않는다. 자신이 가정집에서 반드시 전체 시스템을 수 주간 무중단으로 백업해야 할 경우 기존엔 대량의 배터리뱅크와 발전기, SCR정류기 및 인버터라는 비효율적인 조합만이 해결책이었으나 이제는 간편하게 3상 전기를 공급받아 다이나믹 UPS만 돌려 해결할 수 있게 된 것이다.

5.2.2. 배터리 관리

Static UPS 와 달리 Dynamic UPS 는 엔진의 시동을 걸 때, 그리고 UPS 컨트롤러를 돌릴 때 배터리 전력을 이용하게 된다. 덤으로 이 배터리는 별도로 설치되는데, 컨트롤 패널 쪽에 24V 로 작은 용량의 배터리가 구성되고, UPS 동체 엔진쪽 하단에 보면 12V 배터리 2개 또는 4개를 엮어서 24V 200Ah 또는 400Ah 로 구성한다. 일반적인 납산 배터리만 사용 가능한데, 엔진의 시동을 걸 때 고전류가 흘러 이 때 폭발이 일어나는 경우가 좀 있다. 배터리 단자가 좀 녹이 슬거나 뭔가 불안하다 싶으면 갈아주는게 심신에 이롭다. 그 외에 딱히 static 처럼 방전이 잦은것도 아니고, 배터리 관리 프로그램이 ups 컨트롤러에 있는 경우도 별로 없어서 배터리 관리는 전적으로 육안, 그리고 감으로 하면 된다. 보수요율도 환경상 수명저하[25]로 인해 자주 교체하는 경향이 있는것이지, 설치 이후 배터리의 관리는 static 에 비해 크게 없다.

단, M/G 에 배터리 보조형일 경우 이야기가 달라진다. M/G 킷에 보조 전동기가 있어 이걸 구동하는데 필요한 배터리를 쌓아두는 놈들이 있는데 이 경우엔 배터리 관리를 static ups 배터리 관리하듯이 해야한다. 당연하지만, 그런 UPS 의 경우 배터리를 관리하는 기능도 같이 붙어있긴 하다. 정밀하진 않지만.

[1] 이는 이전에 KEPCO 의 설비현화 조회에서 검색할 수 있었으나 홈페이지를 리뉴얼 하면서 설비업체가 아니면 보지 못하도록 막은 상태다.이 단전사고는 수용가 측을 포함하여 송배전 모든 선로의 사고가 올라오는데, 직접적인 수용가 인근 사고가 아닐 경우에는 즉각 대체선로가 작동해서 그렇지 원래 이러면 안된다.[2] 일반적인 오프라인 UPS는 배터리 충전과 메인PCB 운전만을 목적으로 정류부가 설계되어 용량이 작으나 온라인 UPS는 최악의 경우 배터리의 충전과 전부하 출력을 모두 감당해야 하므로 정류부가 인버터 용량보다 크다.[3] 물론 예외는 존재해서, 소용량의 경우 같은 PCB 내에서 냉각팬과 쿨링존만 분리하기도 한다.[4] 이 경우 배터리는 정류부 쪽 컨테이너 아래의 트레이에 내장됨.[5] 그래서 online ups처럼 절체시간이 존재하지 않는다.[6] 비상발전기는 닥치고 기동하는 것과 큰 차이를 보인다는 걸 주목.[7] 이 때 들어가는 동력도 2차 플라이휠로부터 공급되며 넉넉한 속도일 때에 1차 플라이휠의 속도는 저런 짓에서도 변하지 않는다.[8] 국내 수입업체에서도 초비상의 상황을 위해 존재하는 물건이다 라며 브로셔를 뿌린 적이 있다.[9] 이것도 평범한 발전기가 아니다. 3.2MVA 용량의 M/G 킷을 발전기로 사용하는 것으로, 이중권선의 고정자와 플라이휠이 또 들어있다.[10] 건설 단계에서 배선을 신경 써야 하기 때문에 본체만 10㎡이지 실제로는 2층정도 사용한다. 바닥에 구멍을 뚫어놓거나 함을 위로 띄워 찬넬을 설치해 바닥으로 배선을 깔기도 하며 천장으로 트레이를 사용하기도 한다. 보통 함의 높이는 1.5~2.5미터 정도로 가정집의 3.3미터로는 어림도 없다.[11] APC SMART UPS 시리즈중에 SURT 시리즈가 Online, SUA 시리즈가 line-interactive인데 SURT 1000XLI가 국내총판가가 딱 100만원(VAT 포함)이다. 타 회사 Offline UPS는 더 저렴하다. SUA 시리즈는 동일 용량에서 40만원 즈음. 두 제품 다 1KVA이다.[12] 오디오용 UPS는 따로 존재한다. 일반적인 UPS는 정현파를 구현하는데 PWM 스위칭을 하기 때문에 출력측에 고조파가 복사되며 이는 오디오 기기에 치명적인 악영향을 끼친다. 오디오용 UPS는 이런 문제의 발생을 방지하기 위해 리제네레이터에 배터리를 추가한 형태가 되어 출력측이 class AB로 구동된다. 발열이 아주그냥 죽여주는걸로 유명, 겨울에 히터 필요없다.[13] 보통 RJ-45 규격으로 제공되나 일부의 경우 내구성을 위해 RS-232 단자를 사용해 LAN 연결을 수행하기도 하나 일단 대체로.....[14] 대표적으로 APC Smart UPS 시리즈의 경우 SmartSlot 이라고 하여 무슨 캐리어라우터에 모듈 뺐다 꼽듯이 꼽을 수 있는 슬롯에 RS-232 나 RJ-45 단자가 달린 카드를 집어넣는다.[15] 대체로 MIPS 방식을 사용하는 편. 근래엔 ARM + MIPS 조합형도 있다. 성능이 높은 기기는 1기가가 넘는 APU 를 사용한다. IGBT 등 전력 제어 부품을 컨트롤하는 부분은 MIPS, 기타 팬과 릴레이를 제어하며 전체 기능을 관장하는건 ARM 이런식.[16] 현제 UPS 에 공급되는 유틸리티 전압을 의미함.[17] 물론 그 스크립트는 사용자 환경마다 다르다. USB 연결이던 SNMP 타입이던 이용자의 맥 버전에 따르던. earily 2014 에서 되던데 mid 2014 에서 안된다거나[18] 섬세한 전자제어를 동반하는 유로다이나믹이나 필러의 제품들은 수전설비 능력에 따라 치타-토끼-거북이 정도의 개념으로 충전전류 설정이 된다. 구형은 안되지만.[19] 보통 가정집의 경우 내부 배선은 1.5SQ 단선이며, 이 때 최대 교류전류는 27A rms 이다. 콘센트에선 이를 2개의 3200VA 220v 15A 로 나누게됨.[20] 어차피 오프라인은 보통 충전전류 설정이 별로 없다.[21] 요즘 PLC 들은 RS-232 카드를 기본적으로 지원하고, 네트워크 모듈도 지원하기 때문에 꼭 핫와이어 방식으로 통신을 하도록 할 필요는 없다. 다만, 레더 다이어그램의 편집 용이성과 비용 절감을 위해서라면 나쁘지 않은 선택이다. 네트워크나 RS-232 모듈의 가격은 300~400만원이란 고가의 물건이기 때문.[22] UPS 마다 지칭하는 용어가 다르기 때문에 유사한 의미를 가진 여러 단어를 추가하였다. 다른 용례로 해당 기능을 제공하는 제품이 있다면 추가바람.[23] 보통 발전기는 전부하 연료소비와 부분부하 연료소비가 비슷하다. 생산 전력 대비 연료 투입량. 즉 연비를 최대한 올리기 위해선 발전기를 전부하 상태로 돌릴 필요가 있는데 이 때 유리하다. 인버터 발전기의 경우 전부하 효율보다 부분부하 효율이 더 좋으므로 각자 가지고 있는 발전기의 출력 전력 대비 연료 소비 그래프를 참고해 얼마나 많은 전력을 발전기로부터 공급받을것인지를 설정한다.[24] 단, 일반 단상전력을 계약할 때와 달리 기본 설치비용이 100만원을 초과한다는 건 감안하자.[25] 일반적으로 스테틱 타입 UPS 는 건물에서 상당히 위생적이고, 청결하며, 적당한 습도가 유지되며, 통풍이 우수하고, 쥐나 고양이등 동물의 침입 및 사람의 통제가 이루어지는 장소에 설치된다. 스테틱 타입 UPS 가 사용하는 배터리 뱅크도 마찬가지로 UPS 와 근거리에 위치해야 하므로 깔끔한 장소에 설치된다. 그러나 다이나믹 UPS 는 온도차가 심하고, 습하며, 외부 노이즈가 심하며, 다양한 산화성 물질에 노출되고, 강한 진동이 발생하며, 인원의 통제가 잘 되지 않고, 쥐나 고양이 등 소형동물의 침입이 용이한 지하 기계실 등에 설치되다보니 외장장치의 노후화가 빨라 동일 부품이더라도 스테틱 타입에 비해 빨리 망가진다.

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