제어반 UPS 선정 가이드: 3가지 방식, VA·W 용량, 유지 시간

일본에서 들여온 장비의 제어반 안에 소형 UPS가 들어 있습니다. 라벨에는 "AC100V", 설명서에는 joji shoyo kyuden(상시 상용 급전 방식)이라고 적혀 있는데, 우리 공장의 공급은 단상 220 V·60 Hz입니다. 또는 직접 제어반 사양을 정하면서 어떤 UPS를 얼마나 큰 용량으로 넣을지 결정해야 하는 입장일 수도 있습니다.

결론부터 말하면, 부하가 견딜 수 있는 조건으로 방식을 고르고, 부하가 VA 정격과 W 정격을 모두 넘지 않게 용량을 잡고, 유지 시간은 실제로 필요한 종료 절차에서 역산해야 합니다. 그다음에 UPS 입력이 현지 전원과 맞는지 확인합니다. 일본 제어반은 100 V나 200 V를 기준으로 만든 경우가 많기 때문입니다.

이 글은 제어반에서 UPS가 하는 일과 하지 못하는 일, 교류 UPS 3가지 방식, VA와 W 기준의 용량 선정, 유지 시간, 일본의 100 V/200 V 및 50/60 Hz 전원을 다룹니다. 마지막에는 체크리스트와 일본 공급사에 보낼 질문 목록을 붙였습니다.

일본 제어반 도면과 UPS 설명서에는 다음 용어가 자주 나옵니다.

• 무정전 전원장치(mu-teiden dengen sochi): UPS
• 상시 인버터 급전 방식(joji inverter kyuden hoshiki): 온라인(이중 변환) UPS
• 라인 인터랙티브 방식(line-interactive hoshiki): 라인 인터랙티브 UPS
• 상시 상용 급전 방식(joji shoyo kyuden hoshiki): 스탠바이(오프라인) UPS. shoyo는 상용(commercial), 즉 계통 전원을 뜻합니다.
• 순정(shuntei): 순간 정전. 순저는 shunji den'atsu teika의 약칭으로, 순간 전압강하(sag)를 뜻합니다.
• 백업 시간(backup jikan): 백업 시간, 런타임, 유지 시간

목차

1. 제어반에서 UPS가 하는 일과 하지 못하는 일
2. UPS의 두 가지 역할: 순간 이상 버티기와 종료 시간 확보
3. UPS 3가지 방식: 온라인, 라인 인터랙티브, 스탠바이
4. 제어반 UPS 용량 선정: VA, W, 역률
5. 유지 시간: 런타임 곡선 읽기
6. 일본의 전원 사정: 100 V/200 V와 50/60 Hz
7. 일본에서 UPS가 든 제어반·장비를 들여올 때
8. 체크리스트: 제어반 UPS 검토
9. 일본 공급사에 보낼 질문
10. 이 글의 한계
11. FAQ
12. 출처

제어반에서 UPS가 하는 일과 하지 못하는 일

UPS는 평소에 계통 전원을 받아 부하에 공급하면서 배터리를 충전합니다. 입력이 끊기거나 범위를 벗어나면 저장해 둔 에너지로 출력을 유지합니다. 배터리는 본체에 내장하거나 별도의 배터리 캐비닛으로 연결하며, 책상 아래에 놓는 소형부터 서버와 플랜트 중요 설비를 받치는 대형 시스템까지 규모가 다양합니다.

저장한 에너지는 두 가지로 씁니다. 발전기가 기동할 때까지 부하를 이어 주거나, 배터리가 바닥나기 전에 설비를 순서대로 종료하는 시간을 벌어 줍니다. 플랜트에서 보호 대상이 되는 것은 주로 DCS 같은 제어·감시 시스템입니다.

핵심은 범위입니다. UPS는 출력에 연결된 것만 살립니다. 제어반 전원이 유지된다고 해서 다른 회로에서 전원을 받는 펌프, 모터, 네트워크 장비까지 계속 도는 것은 아닙니다.

그림 1은 보호되는 제어 회로와 모터 동력 회로가 나뉘는 전형적인 구성입니다.

그림 1: UPS는 제어 회로를 지키며, 모터 회로는 지키지 않는다

개념 예시입니다. 제어반과 감시 PC는 UPS에서 전원을 받고, 모터는 별도의 동력 회로에서 구동합니다.

신호선은 생략했습니다. 응용에 따라 네트워크 스위치와 현장 기기도 보호 범위에 넣어야 합니다.

한 제어반 안에서도 AC 제어 전원, DC 전원장치, 네트워크 장비가 서로 다른 회로로 나뉘어 있을 수 있습니다. 제어반 배선 도면에 UPS 공급 범위를 겹쳐 그려 보면 빠뜨린 보호 대상을 찾기 쉽습니다.

이 글에서 비교하는 3가지 방식은 모두 AC 입력·AC 출력형입니다. 제어 기기가 DC 24 V라면 AC UPS가 DC 전원장치에 전력을 주는 구성인지, DC 쪽을 직접 백업하는 구성인지를 구분합니다. 어느 쪽이든 필요한 전압·전류와, 정전 검출·정지 지령을 어느 기기에 넘길지를 설계 조건으로 정리합니다.

UPS의 두 가지 역할: 순간 이상 버티기와 종료 시간 확보

제어반의 UPS는 두 가지 역할 중 하나, 또는 둘 다를 맡습니다. 짧은 전원 이상을 넘겨 공정을 계속 돌리거나, 긴 정전 동안 데이터를 저장하고 설비를 안전하게 세울 시간을 확보합니다. 운전을 이어 가는 목적과 통제된 정지를 하는 목적은 보호 대상도 필요한 유지 시간도 다릅니다.

순간 전압강하·순간 정전 대응

순간 전압강하(순저, shunji den'atsu teika)는 전압이 일시적으로 내려가는 현상이며 0 V까지 내려간다고 단정할 수는 없습니다. 순간 정전(shuntei)은 공급이 잠깐 끊기는 현상입니다. 낙뢰에 따른 계통 사고나 큰 부하의 기동으로 둘 다 생길 수 있고, 이런 짧은 변동에도 제어 기기가 멈출 수 있습니다. 부하 입장에서는 전선 단선, 플러그 빠짐, 보호 장치의 차단도 모두 전원 이상입니다.

UPS는 입력을 감시하다가 기종별로 정해진 범위를 벗어나면 배터리를 쓰는 등의 방법으로 출력을 유지합니다.

두 가지 사양은 구분해서 봅니다.

• 절체 시간(밀리초): 배터리로 전환할 때 출력이 끊기는 시간입니다. 부하가 전환 순간을 견디는지를 좌우합니다.
• 유지 시간(초~분): 배터리가 부하를 지탱할 수 있는 시간입니다. 저장과 종료를 끝낼 만큼 에너지가 남는지를 좌우합니다.

절체가 빨라도 배터리가 열화되어 부하를 오래 받치지 못하면 소용이 없습니다. 반대로 배터리가 커도 절체 때의 끊김이 부하의 허용 범위를 넘으면 그 순간 제어가 멈춥니다. 출력 전압·주파수·파형은 접속 기기가 허용하는 입력 사양에 맞춥니다.

전원선의 노이즈와 신호선의 노이즈는 대책을 넣는 위치와 목적이 다릅니다. 노이즈 필터의 역할과 배치를 정한 뒤 UPS의 전력 변환 기능과 함께 대책을 세웁니다.

상류의 사고와 UPS 출력에 연결한 기기의 단락은 보호하는 방법이 다릅니다. 배선용 차단기(MCCB, 일본 도면의 NFB)와 누전차단기(ELB)를 포함해 어떤 이상에서 어느 부분을 분리할지를 전원 계통 전체에서 정리합니다.

생산 데이터 보호

생산 설비는 측정값, 경보 이력, 제조 조건 등을 컴퓨터에 기록합니다. 전원이 갑자기 끊기면 쓰고 있던 파일이나 데이터베이스가 손상될 수 있고, 정지 직전의 기록이 남지 않을 수도 있습니다.

기록 장치의 전원을 UPS로 유지하면 저장 처리와 애플리케이션 종료에 필요한 시간을 확보할 수 있습니다. PC를 UPS에 연결했다고 해서 데이터가 자동으로 저장되지는 않습니다. 종료 소프트웨어, 네트워크·시리얼 통신, 무전압 접점 신호로 PC에 지시를 전달해야 하고, 무엇을 저장하고 어떤 서비스를 멈출지의 절차는 전원 설계의 일부입니다.

감시 PC만 보호해도 네트워크 스위치가 멈추면 다른 장비의 데이터는 도착하지 않습니다. 기록을 이어 가려면 측정, 제어, 네트워크, 저장 위치까지 필요한 경로를 끝까지 따라가야 합니다.

UPS의 "배터리 운전 중"과 "배터리 잔량 부족" 상태를 접점 신호로 제어 장치에 넘기는 구성도 있습니다. 각 신호의 방향과 의미를 맞춰 두어야 정전 중에 제어 장치가 무엇을 검출할 수 있는지가 분명해집니다.

그림 2는 정전부터 종료 완료까지의 순서입니다.

그림 2: 배터리가 남아 있는 동안 저장과 정지를 끝낸다

공정 순서를 나타낸 예시입니다. 각 칸의 폭은 처리 시간의 비율을 나타내지 않습니다.

01 전원 이상배터리 운전으로이상을 검출하고 대상 기기에 상태를 알린다

02 저장·종료 준비기록 확정필요한 데이터를 기록하고 애플리케이션을 종료한다

03 설비 정지정지 순서 준수정해진 상태로 전환하고 OS 종료를 완료한다

04 여유 확보배터리 소진 전에 완료편차·열화·다음 기동에 대비한다

유지 시간은 필요한 처리와 정지 시간을 모두 포함해서 정한다

공정에 따라 설비 정지와 데이터 저장의 순서는 달라집니다. 절체 시간(ms)과 여기서 다루는 유지 시간(초·분)은 별개의 사양입니다.

설비를 안전한 상태로 옮기려면 전력만이 아니라 정지 조건과 정지 순서가 필요합니다. 인터록 설계와 함께 전원 상실 시 어떤 출력은 유지하고 어떤 출력은 해제할지를 정합니다.

예를 들어 제어 장치의 전원이 남아 있어도 밸브를 움직이는 솔레노이드 밸브나 계장용 공기를 쓸 수 없으면 의도한 동작을 끝내지 못할 수 있습니다. UPS의 접속 범위와, 정전 시 설비가 이행할 상태는 따로 확인합니다.

UPS는 데이터 백업을 대신하지 않습니다. 저장한 데이터는 다른 매체에도 복제해 두어야 합니다. UPS는 전원 상실에는 대비해도 기기 고장이나 조작 실수에 따른 데이터 손실에는 대비하지 못합니다.

복전 후의 동작도 별도로 설계해야 합니다. UPS 출력이 돌아오는 것, PC가 부팅하는 것, 설비가 운전을 재개하는 것은 서로 다른 세 가지 사건입니다. 필요한 충전 상태와 기동 순서를 정하고, 정전 전에 켜져 있던 출력이 예기치 않게 재기동하지 않도록 합니다.

UPS 3가지 방식: 온라인, 라인 인터랙티브, 스탠바이

교류 UPS에는 크게 3가지 방식이 있습니다. 일본어로는 joji inverter(온라인), line-interactive, joji shoyo(스탠바이)입니다. UPS 성능 규격 IEC 62040-3(일본의 대응 규격은 JIS C 4411-3)은 출력이 입력에 얼마나 의존하는지로 UPS를 분류하며, 3가지 방식은 보통 다음 등급에 해당합니다.

• VFI(전압·주파수 독립): 온라인(이중 변환) UPS
• VI(전압 독립): 라인 인터랙티브 UPS
• VFD(전압·주파수 의존): 스탠바이(오프라인) UPS

세 방식 모두 배터리를 충전하고 정전 시 부하에 전력을 공급합니다. 차이는 평상시의 전력 경로, 전압 조정 방법, 배터리 전환까지의 절체 시간, 손실과 발열에 있습니다.

같은 기종이 운전 모드에 따라 등급이 달라지기도 합니다. Schneider Electric은 고효율(에코) 모드의 이중 변환 UPS가 VFD로 동작할 수 있다고 설명하므로, 실제로 쓸 모드에서의 등급을 확인해야 합니다.

온라인(이중 변환) UPS: 상시 인버터 급전 방식

온라인 UPS는 평상시에도 입력 교류를 일단 직류로 바꾼 뒤 인버터로 다시 교류를 만들어 부하에 공급합니다. 부하는 항상 인버터에서 전력을 받고, 배터리는 직류 쪽 회로에 연결됩니다.

그림 3: 온라인 방식은 평상시에도 출력을 다시 만든다

평상시의 주 경로는 정류기, DC 모선, 인버터입니다. 배터리 운전으로 바뀌어도 출력 측 인버터를 계속 사용합니다.

배터리의 충방전·보호 회로는 간략화했습니다. 바이패스 중에는 정상적인 전력 변환 경로를 지나지 않으므로 UPS가 주는 보호 범위가 달라집니다.

입력이 끊기면 직류 쪽이 배터리에서 전력을 받고, 같은 인버터가 교류 출력을 유지합니다. 전력 경로를 바꾸지 않으므로 정상 운전에서 배터리 운전으로 넘어갈 때 끊김이 없는 것이 특징입니다.

출력 전압과 주파수를 잘 다듬을 수 있어, 전원 품질 요구가 엄격한 서버와 제어 기기에 쓰입니다. 입력 교란을 어디까지 차단하는지는 입력 전압 범위, 출력 정밀도 등 기종의 데이터시트 값으로 판단합니다.

항상 전력을 변환하므로 변환 손실과 발열에 신경 써야 합니다. 제어반 내부 온도와 배열 경로를 보고 설치 위치를 정하고, 제조사가 요구하는 주변 공간을 확보해 유지보수할 수 있게 합니다.

과부하나 내부 이상 때 계통 전원을 출력으로 직접 보내는 바이패스를 갖춘 기종도 있습니다. 바이패스 중에는 인버터가 출력을 다시 만들지 않으므로 평상시와 같은 보호가 이어진다고 생각해서는 안 됩니다.

"정상 운전에서 배터리로 넘어갈 때 무순단"과 "모든 고장에서 무순단"은 같은 말이 아닙니다. 배터리로의 전환과, 고장·보수 시의 절체 조건은 따로 취급합니다. 이상이 생겼을 때 무엇을 유지해야 하는지에 따라 이중화 구성이나 보수용 바이패스도 검토합니다.

라인 인터랙티브 UPS

라인 인터랙티브 UPS는 평상시에 계통 전원 경로로 부하에 공급하고, AVR(자동 전압 조정 기능)로 전압 변동을 보정합니다. 입력 전압이 오르내리면 변압기의 탭 전환 등으로 출력을 조정합니다.

그림 4: 평상시의 전압 조정과 정전 시의 배터리 공급을 구분한다

단권 변압기의 탭 전환을 쓰는 AVR의 개념 예시입니다. 공통선을 가지며 입출력을 절연한 구성이 아닙니다.

충전 경로와 제어 회로는 생략했습니다. 평상시 AVR의 조정과 배터리 운전으로의 이행은 별개의 동작입니다.

AVR이 대응할 수 있는 범위의 변동이라면 배터리를 쓰지 않고 전압을 조정합니다. 입력이 사용 범위를 벗어나거나 정전이 되면 계통 쪽에서 배터리·인버터 쪽으로 전환해 부하에 공급합니다.

이 전환에는 시간이 걸리므로 대상 기기가 견디는 중단 시간과 대조해야 합니다. "수 ms"라는 절체 시간은 기종별 사양값이며 전 기종 공통의 값이 아닙니다.

스탠바이 방식과 비교하면 평상시 전압 조정 기능이 있어 서버와 주변 기기 등에 쓰입니다. 출력 파형과 노이즈 대책은 개별 회로에도 좌우되므로 "이 방식에는 노이즈 제거 기능이 없다"고 일괄적으로 단정하지 않습니다.

입력 변동이 자주 조정 범위를 넘으면 배터리 운전이 반복되는 원인이 됩니다. 방식을 비교할 때는 평소에 측정한 전압 변동 폭과 이상 발생 빈도도 판단 자료가 됩니다.

스탠바이(오프라인) UPS: 상시 상용 급전 방식

스탠바이 UPS는 평상시에 계통 전원을 주 경로로 부하에 보내면서 배터리를 충전합니다. 정전 등 입력 이상을 검출하면 배터리에서 인버터를 거치는 경로로 전환합니다.

그림 5: 스탠바이 방식은 입력 이상 시 접점의 연결처를 바꾼다

절체부를 확대한 기능 모식도입니다. 실제 릴레이나 반도체 스위치의 형태를 나타낸 것이 아닙니다.

평상시에 쓰는 계통 경로와 이상 시의 배터리 경로를 나타냈습니다. 기종별 출력 파형과 보호 기능은 따로 확인합니다.

인버터로 상시 변환하지 않으므로 내부에서 소비하는 전력이 작은 방식입니다. 소형·경량 기종이 많고, 전원 변동이 적은 환경의 PC와 주변 기기 등에 쓰입니다.

입력 이상에서 배터리 운전으로 넘어가기까지 절체 시간이 있습니다. 부하가 허용하는 중단 시간과 UPS의 절체 시간을 대조해 선정합니다.

배터리 운전 중 출력은 정현파 기종과 구형파 기종이 있습니다. 부하의 전원 회로가 요구하는 파형과 맞춰야 하며, 용량이 충분해도 출력 파형이 맞지 않는 조합이 있습니다.

예를 들어 오므론은 구형파 기종을 역률 개선(PFC) 전원을 쓰는 PC·서버나 코일·모터 같은 유도성 부하에 쓰면 안 된다고 안내합니다.

모터나 변압기 같은 부하, 기동 때 큰 전류가 흐르는 부하는 제조사의 접속 조건으로 가능 여부를 판단합니다. 소형 범용 UPS에 공장의 동력 기기를 한꺼번에 연결하는 구성은 제어 전원 보호와는 따로 검토합니다.

그림 6은 3가지 방식을 나란히 비교한 표입니다.

그림 6: 평상시 경로·절체·전압 조정 비교

대표적인 특성만 정리했습니다. 파형, 절체 시간 수치, 바이패스 기능의 유무는 기종의 데이터시트로 확인합니다.

항목	온라인(이중 변환)	라인 인터랙티브	스탠바이(오프라인)
일본 현장 명칭	Joji inverter kyuden	Line-interactive	Joji shoyo kyuden
IEC 62040-3 대표 등급	VFI	VI	VFD
평상시 전력 경로	정류기·인버터 경유	계통 경로+AVR	계통 경로
배터리로의 이행	정상 운전에서는 무순단	절체 시간 있음	절체 시간 있음
평상시 전압 조정	인버터가 출력을 생성	AVR 범위 내에서 조정	계통 입력을 따름
확인할 점	출력 품질, 손실, 발열, 바이패스 동작	AVR 범위, 절체 시간, 입력 변동 빈도	절체 시간, 출력 파형, 현장 전원 품질

IEC 등급 대응은 Schneider Electric White Paper 1에 따릅니다. 기종의 등급은 운전 모드(예: 에코 모드)에 따라 달라질 수 있습니다.

제어반 UPS 용량 선정: VA, W, 역률

UPS 출력 정격에는 피상전력 VA와 유효전력 W, 두 가지 수치가 나옵니다. 연결 부하는 두 정격을 모두 넘지 않아야 합니다. VA만 크다고 충분하지 않으며, 오므론은 어느 한쪽이라도 넘으면 과부하 경보가 울린다고 안내합니다.

W 정격은 보통 VA 정격보다 작고, 그 비율이 UPS의 출력 역률입니다. Schneider Electric은 W 정격이 전통적으로 VA의 60% 정도였고, 최근 기종은 둘이 더 가까워졌다고 설명합니다. 비율을 짐작하지 말고 데이터시트의 두 수치를 모두 읽습니다.

계산 예로 세 부하를 가정합니다. 컨트롤러 120 W·150 VA, 감시 PC 180 W·225 VA, 네트워크 스위치 40 W·50 VA입니다. 이 값은 계산을 위한 가정이며, 실제 선정에서는 기기별 최대 소비전력이나 사양값을 씁니다.

이 예에서 1,000 VA·300 W짜리 UPS를 고르면 VA에는 여유가 있어도 부하 340 W가 W 정격을 넘습니다. 부하 목록의 합계를 VA와 W 두 정격에 모두 대조합니다.

용량 여유에는 향후 증설과 부하 변동도 관여합니다. 다만 정격 이내여도 기동 시 돌입 전류 등으로 과부하가 될 수 있으므로, 평상시 소비전력과 순간 부하를 나누어 평가합니다.

유지 시간: 런타임 곡선 읽기

같은 UPS라도 백업 시간은 연결 부하의 W에 따라 달라집니다. 제조사의 시간표나 곡선에 실제 부하를 대입해서 필요한 저장·정지 시간을 확보할 수 있는지 확인합니다.

배터리 전압(V)에 용량(Ah)을 곱하면 정격상의 에너지를 대략 알 수 있습니다. 그러나 실제 유지 시간은 방전 조건, 변환 손실, 종지 전압(end-of-discharge voltage) 등에 좌우되므로 이 값을 부하 W로 나누기만 해서는 기종의 성능을 알 수 없습니다.

필요 시간은 전원 이상 검출 대기, 기록 저장, 설비 정지, OS 종료 등을 차례로 쌓아 올려 구합니다. 10분처럼 일률적으로 정하지 말고, 처리가 몰릴 때의 소요 시간과 종료 직전의 여유까지 포함해 계획합니다.

배터리 열화와 주위 온도도 확보할 수 있는 시간에 영향을 줍니다. 후지전기는 필요한 백업 시간의 2배 이상으로 선정할 것을 권장하며, 배터리 수명 말기에는 백업 시간이 초기값의 절반으로 줄어든다고 설명합니다. 교체 시기까지 필요한 시간을 지킬 수 있도록 용량 여유와 점검 계획을 함께 둡니다.

제어반 내부 발열, 흡배기 방해, 설치 장소의 온도 상승은 배터리와 본체 수명을 줄입니다. 배터리 종류와 기종의 온도 조건에 맞춰 교체 주기를 정합니다.

UPS 출력 쪽에서는 인버터 운전과 바이패스 운전의 공급 가능 단락 전류가 다릅니다. 기종의 단락·과부하 특성과 서킷 프로텍터·퓨즈의 동작 특성을 대조해 분기 구성과 보호 협조를 설계합니다.

보수 단계에서는 경보 이력, 배터리 상태, 부하 증감, 필요한 유지 시간을 정기적으로 다시 확인합니다. 실제 정전을 기다리는 방식으로는 열화를 발견하기 어려우므로, 기종의 진단 기능과 공정 영향을 관리한 점검 계획을 함께 씁니다.

일본의 전원 사정: 100 V/200 V와 50/60 Hz

일본의 저압 전원은 한국이나 미국과 달라서 UPS 명판에 그대로 드러납니다. 일반 콘센트의 전압은 100 V이고, 많은 건물이 단상 3선식(tanso sansen-shiki)을 써서 전압선과 중성선 사이 100 V, 전압선 사이 200 V를 얻습니다. 공장은 3상 200 V도 쓰며, 200 V로 수전하는 제어반이 제어 회로용으로 100 V를 만들 때는 제어용 변압기를 쓰기도 합니다.

주파수는 지역으로 나뉩니다. 동일본은 50 Hz, 서일본은 60 Hz이며, 경계는 대략 시즈오카의 후지강에서 니가타의 이토이가와 부근을 잇는 선입니다. 시즈오카현 안에서도 후지강으로 갈리므로 경계는 도도부현 경계를 따르지 않습니다. 현을 보지 말고 해당 공장의 주파수를 직접 확인하십시오. 한국의 상용 주파수는 60 Hz로, 서일본과 같습니다.

아래 표는 일본의 공칭 콘센트 전원과 한국, 그리고 일본 설비가 많이 가는 곳을 비교한 것입니다.

국가	공칭 전압(단상 콘센트)	주파수
일본	100 V	50 Hz(동) / 60 Hz(서)
한국	220 V	60 Hz
미국	120 V	60 Hz
베트남	230 V(220 V로 적은 자료도 있음)	50 Hz

일본 제어반에 들어 있는 UPS에서는 다음 점을 확인합니다.

• 입력 전압: "AC100V" UPS는 일본의 100 V용입니다. 한국의 220 V 공급에서는 100 V로 낮추는 강압 변압기를 쓰거나, 현지 전압용 UPS로 교체해야 합니다. 100 V 출력은 제어반의 제어 전압과도 맞아야 합니다. 일본의 200 V 사양도 220 V 공급에 대한 입력 전압 범위를 확인해야 합니다.
• 입력 주파수: 일본 UPS 데이터시트에는 정격 입력 주파수가 "50/60 Hz ±4 Hz"처럼 적혀 있기도 합니다. 범위가 현장의 60 Hz를 포함하는지, 주파수를 어떻게 선택하는지 확인합니다.
• 배터리 운전 시 출력 주파수: 인버터 출력 주파수는 부하가 기대하는 값과 맞아야 합니다. 출력 주파수를 어떻게 설정하는지 공급사에 확인합니다.
• 입력 전압 창: UPS가 계통 전원을 쓰는 입력 범위는 공칭 전압을 기준으로 정해져 있습니다. 100 V 기준의 범위는 다른 전원으로 그대로 옮겨지지 않으며, 계통이 약한 곳에서는 정격이 맞는 UPS도 배터리 운전을 자주 반복할 수 있습니다.

일본에서 UPS가 든 제어반·장비를 들여올 때

일본에서 만든 제어반이나 장비를 한국 현장으로 들여올 때는 UPS를 따로 검토해야 합니다. 방식과 용량은 일부일 뿐입니다. 장비가 출하되기 전에 다음 항목을 정리해 둡니다.

• 전압 방침: 일본 100 V UPS를 그대로 두고 상류에 강압 변압기를 추가할지, 현지 전압용 UPS로 교체할지 정합니다. 어느 쪽이든 하류의 제어 전압은 제어반이 설계된 값 그대로여야 합니다.
• KS 규격 확인: UPS의 성능 규격 KS C IEC 62040-3은 IEC 62040-3:2011과 동일(IDT)한 규격이며, 안전 요구사항은 KS C IEC 62040-1, 전자기적합성(EMC)은 KS C IEC 62040-2에 있습니다. JIS C 4411-3과 같다고 단정하지 말고 어떤 판을 기준으로 시험했는지 공급사에 확인하십시오.
• 안전 인증: 한국에서 법적 인증(KC 등)이 필요한지, 제어반 안에 들어간 UPS가 별도 인증 대상인지는 인증 담당과 수입 담당이 확인해야 합니다. 북미로 다시 수출하는 장비라면 UL 1778(CSA C22.2 No. 107.3과 공통)도 확인 대상입니다. IEC 안전 규격은 IEC 62040-1입니다.
• 성능 사양: 사양서에 IEC 62040-3 등급(VFI, VI, VFD)이 있다면 UPS의 등급과 그것이 적용되는 운전 모드를 공급사에 명시해 달라고 요청합니다.
• 배터리: 배터리 종류, 현장 온도에서의 예상 교체 주기, 교체용 배터리를 국내에서 구할 수 있는지 확인합니다.
• 정지 신호: 인터페이스(무전압 접점, 시리얼, 네트워크 카드), 신호의 의미, 종료 소프트웨어와 매뉴얼의 영어(또는 한국어) 제공 여부를 확인합니다.
• 문서: UPS 매뉴얼, 경보 메시지, 라벨이 일본어뿐일 수 있습니다. 출하 전에 영어판을 요청합니다.

체크리스트: 제어반 UPS 검토

제어반 설계를 검토하거나 일본 공급사의 UPS 제안을 받았을 때 이 목록을 쓰십시오.

• 목적: 순간 이상 버티기만인지, 순서대로 종료인지, 둘 다인지
• 보호 범위: UPS 출력에 연결된 모든 부하(컨트롤러, HMI/PC, 네트워크 스위치, 현장 기기)를 목록화했는가, 정전 중 멈추는 부하를 식별했는가
• 방식: 온라인, 라인 인터랙티브, 스탠바이 중 무엇인가, IEC 62040-3 등급과 적용되는 운전 모드
• 절체 시간: 데이터시트 값을 각 부하의 허용 시간과 비교했는가
• 출력 파형: 배터리 운전 시 정현파인지 구형파인지, PFC 전원과 유도성 부하에 적합한지
• 용량: 부하 합계가 VA와 W 정격 모두 이내이고 여유가 있는가, 돌입 전류를 확인했는가
• 유지 시간: 종료 절차에서 역산했는가, 실제 부하에서 런타임 곡선으로 확인했는가, 배터리 열화·온도 여유가 있는가
• 전원: UPS 입력 전압·주파수 범위가 현장 전원(220 V·60 Hz 등)에 맞는가, 출력 전압이 제어반의 제어 전압에 맞는가
• 바이패스: UPS가 바이패스로 가면 어떤 보호가 사라지는가, 보수용 바이패스가 필요한가
• 보호: 인버터·바이패스 모드의 단락 전류를 하류 보호 기기와 협조했는가
• 신호와 소프트웨어: 배터리 운전·잔량 부족 신호를 배선하고 정의했는가, 종료 소프트웨어를 설정하고 시험했는가
• 복구: 복전 후 재기동 순서와 조건, 출력의 의도치 않은 재기동은 없는가
• 발열과 보수: 설치 위치, 이격 거리, 배터리 교체 주기, 자가 점검 계획
• 인증과 문서: 한국에서 필요한 인증·마킹 여부, 영어(또는 한국어) 매뉴얼과 라벨

일본 공급사에 보낼 질문

아래 질문은 이메일이나 기술 문의서에 그대로 복사해 쓸 수 있습니다.

• UPS 제조사, 모델명, 데이터시트를 보내 주십시오. 온라인(joji inverter), 라인 인터랙티브, 스탠바이(joji shoyo) 중 어느 방식입니까?
• UPS의 입력 전압과 주파수 범위는 어떻게 됩니까? 당사 현장 전원 [전압] V, [주파수] Hz에서 운전할 수 있습니까? 불가능하다면 무엇을 제안하십니까(변압기 또는 현지 정격 UPS)?
• UPS 출력에 연결된 모든 부하를 W와 VA 값과 함께 목록으로 보내 주시고, 합계를 UPS 정격과 대조해 보여 주십시오.
• 어떤 부하에서 몇 분의 유지 시간을 설계 기준으로 하셨습니까? 그 시간이 포함하는 종료 절차와 사용한 런타임 곡선을 보여 주십시오.
• 배터리로의 절체 시간과 배터리 운전 시 출력 파형은 어떻게 됩니까?
• 어떤 조건에서 UPS가 바이패스로 전환되며, 바이패스 중 부하는 어떻게 됩니까?
• 어떤 UPS 상태 신호가 PLC나 PC에 배선되어 있고, 각 신호는 무엇을 의미합니까? 종료 소프트웨어가 포함되어 설정되어 있습니까?
• 배터리 종류와 권장 교체 주기는 어떻게 됩니까? 교체용 배터리를 일본 밖에서 구할 수 있습니까?
• UPS는 어떤 안전 인증(예: IEC 62040-1, UL 1778)을 받았습니까? KS C IEC 62040-3 등 시험 기준 규격의 판은 무엇입니까? 영어 매뉴얼이 있습니까?

이 글의 한계

• 이 글은 제어 전원용 AC UPS를 중심으로 합니다. 대형 3상 시스템과 DC UPS도 같은 생각을 따르지만 제조사의 설계 지침이 필요합니다.
• 절체 시간, 파형, 입력 범위, 런타임은 기종마다 다릅니다. 반드시 해당 기종의 데이터시트를 쓰십시오.
• 선정 계산의 수치와 20% 여유는 설명용 예시이며 설계 규칙이 아닙니다. 회사나 프로젝트에 따라 자체 여유율이 있을 수 있습니다.
• 국가별 표의 전압은 공칭 콘센트 값입니다. 산업용 전원과 현장의 실제 전압은 다를 수 있습니다.
• UPS에 어떤 인증이 필요한지, 전원 상실 시 제어반이 어떻게 동작해야 하는지는 프로젝트 사양, 적용 법규, 안전 설계에 따라 달라집니다. 이는 책임 엔지니어와 해당 기관이 판단할 사항입니다.

FAQ

UPS를 달면 장비 전체가 계속 돌아갑니까?

아닙니다. 출력에 연결된 기기만, 배터리가 유지되는 시간 동안만 돌아갑니다. 다른 회로의 모터 전원, 계장용 공기, 네트워크가 멈추면 공정을 이어 갈 수 없을 수 있으므로, 계속 돌릴 설비와 멈출 설비를 설계 단계에서 나눕니다.

온라인 UPS는 어떤 이상에서도 무순단입니까?

아닙니다. 온라인 UPS는 정상 인버터 운전에서 배터리 운전으로 넘어갈 때 끊김이 없는 방식입니다. 내부 고장, 과부하, 바이패스·보수 시 동작은 별개의 조건이므로 그 경우의 동작 사양도 기종별로 읽어야 합니다.

제어반에는 온라인과 라인 인터랙티브 중 어느 쪽이 좋습니까?

부하와 현장 전원에 따라 다릅니다. 부하가 절체 때의 끊김을 전혀 견디지 못하거나 전압·주파수 교란이 잦은 현장이라면 온라인을 고릅니다. 부하가 데이터시트상의 절체 시간을 견디고 입력이 대체로 AVR 범위 안에 있다면 라인 인터랙티브로 충분할 수 있습니다.

UPS 용량이 크면 더 오래 쓸 수 있습니까?

반드시 그렇지는 않습니다. VA·W 출력 정격과 배터리 유지 시간은 별개의 성능입니다. 출력 정격이 같아도 배터리 구성에 따라 유지 시간이 다르므로, 연결 부하 W에 대한 런타임 표로 기종을 고릅니다.

UPS만으로 데이터를 자동 저장할 수 있습니까?

UPS 단독으로는 안 됩니다. UPS는 전력만 공급하므로, 배터리가 남아 있는 동안 애플리케이션과 OS를 종료시키려면 종료 소프트웨어나 네트워크·접점 신호가 필요합니다. 복전 후에도 배터리 충전은 즉시 끝나지 않으므로 재기동 순서와 조건도 정해 둡니다.

출처

• UPS 방식, IEC 62040-3 입력 의존 등급(VFD, VI, VFI), 에코 모드에서의 등급 변화: Schneider Electric, White Paper 1 "The Different Types of UPS Systems"(영어)
• VA와 W 정격, 전통적인 60% 비율: Schneider Electric FAQ FA157485(영어), Schneider Electric 블로그, "VA vs Watts: What's the Difference Anyway?"(영어)
• AVR 전압 조정과 배터리 운전의 차이: Schneider Electric FAQ FA158913(영어)
• UPS 하류의 보호 협조: Schneider Electric FAQ FAQ000280512(영어)
• 일본 UPS의 방식과 출력 파형: 오므론 소셜 솔루션즈, UPS 급전 방식(일본어)
• VA/W 한도, 절체 시간, 구형파 제한, 백업 시간 조건: 오므론 소셜 솔루션즈, 사양 항목 설명(일본어)
• 복전 후 재기동: 오므론 소셜 솔루션즈 FAQ(일본어), Schneider Electric FAQ FA342238(일본어)
• UPS 개요와 종료 소프트웨어: 오므론 제어기기, UPS 기술 해설(일본어), 종료 소프트웨어(일본어)
• 백업 시간 여유(2배 이상)와 배터리 수명 말기의 절반 저하: 후지전기, UPS 선정 방법(일본어)
• 전원 장해, 방식, 바이패스: 미쓰비시전기, 무정전 전원장치 제품 특징(일본어)
• 순간 전압강하: 간사이전력 송배전(일본어)
• 단권 변압기 탭 방식 AVR(그림 4의 원리): 르네사스, 애플리케이션 노트 CM-314(영어)
• JIS C 4411-3:2014(IEC 62040-3 대응 규격): 일본규격협회 미리보기(일본어), IEC 62040-3:2021: IEC Webstore
• KS C IEC 62040-3(IEC 62040-3:2011 IDT): 한국표준정보망, KS C IEC 62040-1: 한국표준정보망, KS C IEC 62040-2: 한국표준정보망
• IEC 62040-1(UPS 안전 요구사항): IEC Webstore
• UL 1778의 적용 범위와 CSA C22.2 No. 107.3과의 조화: UL Solutions, "UL 1778, the Standard for Uninterruptible Power Systems"(영어)
• 국가별 공칭 전압·주파수: WorldStandards, "Plug, socket and voltage by country"(영어)
• 일본의 50/60 Hz 경계: 히타치 에너지, 일본의 지역 간 HVDC 연계(일본어)
• 단상 3선식 100/200 V 방식: 와타나베 설비 용어집(영어)