💡 UPS(무정전 전원장치) 용량 산정 방법 총정리

좌) UPS 장치 , 우) 축전지함

 

UPS는 Uninterruptible Power Supply의 약자로,
“무정전 전원장치”라고 부릅니다.

 

정전이 되거나 전압이 불안정할 때도 전기를 끊김 없이 공급해주는 장치입니다.

 

즉, 정전이 되더라도 컴퓨터나 서버, 의료기기 같은 중요한 장비가 꺼지지 않도록 전기를 이어주는 역할을 하죠.

 

 

 

 전산센터, 병원, 통신실 등에서 전원이 끊기면 큰 문제가 발생하죠. 그래서 UPS를 설치해 갑작스러운 정전에도 안정적으로 전원을 공급합니다.

 

 그런데 이 UPS는 아무렇게나 설치하면 안 됩니다. 정확한 용량 산정이 중요하죠!

 

 이 글에서는 UPS 용량을 어떻게 계산해야 하는지, 어떤 점들을 고려해야 하는지 예시와 함께 쉽게 설명해 드릴게요.

 

 

 

✅ 1. UPS 용량 산정을 위한 설계 및 고려사항

1-1. 부하용량 계산

• 3상 부하는 그냥 kVA 단위로 계산합니다.
• 단상 부하는 다음 공식으로 계산합니다:
  P(kVA) = E(V) × I(A) ÷ 1,000
  (예: 220V 전압에서 5A 전류가 흐르면 → 220 × 5 ÷ 1,000 = 1.1kVA)

 

1-2. 수용율

UPS 용량을 계산할 때 모든 부하가 동시에 작동하지는 않는다는 점을 고려해야 합니다.
이때 적용되는 개념이 바로 수용율이에요.

 

실제로 동시에 작동하는 부하의 비율을 의미합니다.
즉, 기계들이 한꺼번에 다 켜질 일이 거의 없다면 그만큼 UPS 용량을 조금 덜 잡아도 되겠죠!

• 100kVA 미만 부하: 100% 적용 (모두 작동한다고 가정)
• 100kVA 이상 부하: 80~100% 적용 (부하 특성 고려)
• 통신용 부하: 무조건 100%로 계산 (항상 작동하므로)

* 예시

 

• 사무실 전기설비 총합이 80kVA라면?
  → 100kVA 미만이므로 수용율 100% 적용.
  → 계산값 그대로 80kVA로 산정.
• 공장 설비가 총 150kVA지만 일부는 동시에 안 돌 경우?
  → 100kVA 이상이므로 수용율을 조정 가능.
  → 예: 80% 적용 시 → 150 × 0.8 = 120kVA로 산정
• 통신실 서버용 UPS는?
  → 아무리 적은 용량이어도 무조건 100%
  → 이유: 항상 작동 중인 민감한 설비이기 때문!

 

1-3. 고조파 전류 영향

고조파(전기신호의 잡음 같은 것)가 많을수록 UPS 출력이 왜곡됩니다.
그래서 **여유계수(안전마진)**를 곱해줍니다

 

부하 종류	여유계수
3상 부하	1.2 ~ 1.4
단상 부하	1.3 ~ 2.0

 

 

- 저항부하, 리액터 부하등 선형부하가 대부분인 경우는 여유계수를 작게 적용

- 비선형 부하인 정류부하가 많은 컴퓨터 응용기기등은 여유계수를 크게 적용

 

 

1-4. 부하 불평형률

단상과 3상 부하가 섞여 있을 경우, 한쪽 상만 전류가 몰리면 문제가 생깁니다.

• 불평형률은 20% 이내로!
• 이때 UPS는 **가장 많이 전류가 몰리는 상(Phase)**의 3배 용량으로 계산해야 해요.

※ 부하 불평형률 = (선전류최대치 - 선전류최소치)/선전류 × 100%

 

 

1-5. 기동 돌입 전류

모터 등 기기를 켤 때 짧은 순간 전류가 확 몰립니다.

• 이 돌입전류를 UPS가 감당할 수 있어야 해요.
• 순차 기동이 필요할 수도 있어요 (한꺼번에 켜지 말고 순서대로).

 

1-6. 출력전압 변동

UPS는 전원이 꺼졌을 때도 안정적인 전압을 출력해야 하는 장치입니다.
그런데 만약 부하(전기를 쓰는 장비들)가 갑자기 확 늘어나거나 줄어들면, UPS의 출력전압이 출렁일 수 있어요.

• 일반적으로 UPS의 출력전압 변동 허용치는 ±8% 입니다.
• 그런데 서버나 컴퓨터 장비는 전압 변동에 민감하므로, 이 범위를 넘으면 장비 오류나 손상이 생길 수 있습니다.
• UPS는 순간적인 부하 급변에도 안정적인 전압을 유지할 수 있어야 합니다.
• 부하 급변량은 UPS 정격용량의 50% 이내가 되도록 해야 합니다.

UPS 용량	최대 부하 급변량
100kVA	50kVA
150kVA	75kVA
200kVA	100kVA

왜 이렇게 제한하나요?

• 부하가 갑자기 60kVA 증가했는데, UPS 용량이 100kVA라면
  → 60%의 급변이 발생한 것이라, 출력전압이 ±8% 이상으로 흔들릴 위험이 생깁니다.
• 특히 고속으로 기동하는 장비나, 스위칭이 잦은 컴퓨터 설비는 순간 부하 변화가 크기 때문에 이 기준이 매우 중요합니다.

 

1-7. 역률(Power Factor)

• 역률이 낮으면 효율이 떨어지므로, UPS 설계 역률에 맞춰야 합니다.
• UPS 출력용량(kVA) × 역률(pF) = 실제 사용 가능한 유효전력(kW)

1-8. 장래 증설 고려

UPS는 한 번 설치하면 몇 년을 써야 하므로,
2~3년 뒤의 부하 증가도 감안해서 용량을 넉넉히 잡아야 합니다.

 

1-9. 집중형 vs 분산형

• 집중형: 전력실에 UPS 한 대 설치 (일반적 방식)
• 분산형: 기기 근처에 소형 UPS 여러 대 설치
  → 경제성, 시공 난이도, 배선 거리 등을 고려해 선택

 

 

✅ 2. UPS 소요용량 계산 방법

UPS의 필요 용량은 다음 요소들을 종합해서 산정합니다.

 

① 정상용량 기준

Pr = α × β × (Pk + Pt)

 

• Pr  : UPS 소요용량 (kVA)
• α   : 수용율 (예: 0.9)
• β   : 고조파 여유계수 (예: 1.25)
• Pk : 현재 부하 총합
• Pt  : 차후 증설 부하

 

② 과전류 내량 고려

Pr ≥ (Pb + Ps) / γ

 

• Pb: 부하 총합
• Ps: 돌입전류 용량
• γ: 과부하 내량 계수 (1.2 ~ 1.5)

 

③ 돌입전류 기준

Pr ≥ Ps / 0.5

 

(UPS는 최대돌입용량의 50%까지 급격한 전류 증가를 감당 가능)

 

 

 

✅ 3. 예시: 부하용량 100kVA, 확장예정 20kVA, 돌입전류 25kVA일 때

① 정상용량 기준
Pr ≥ 0.9 × 1.25 × (100 + 20) = 135kVA

② 과전류 내량 기준
Pr ≥ (100 + 25) / 1.2~1.5 = 83 ~ 104kVA

③ 돌입전류 기준
Pr ≥ 25 / 0.5 = 50kVA

→ 최종적으로는 135kVA 이상 필요
→ 보통 UPS는 표준용량 단위로 판매되므로, 150kVA급 UPS를 선택하는 것이 좋습니다.

 

 

■ 마무리

UPS는 단순히 ‘부하 용량만 보고 정하는 것’이 아닙니다.

• 수용율
• 고조파 여유
• 돌입전류
• 역률
• 장래 증설 여력
  등을 모두 고려해 가장 높은 기준을 만족하는 UPS 용량을 선정해야 하죠.