UPS 기술해설              2. 정전보상시간

 가. 종류 및 특성에 따른 분류

 - 무보수 축전지(MF : Mainternance Free)

과거에 수시로 보액(증류수나 전해액)을 하여 사용되던 축전지와는 달리 보수가 필요없는 축전지이지만 사용빈도, 사용방법등 축전지의 상태에 따라 증류수 보충이나 전해액(묽은 황산)을 보충해야하는 경우가 있으므로 완전한 무보수라고 할 수 없다.

가장 일반적(저렴한)으로 사용하는 축전지이고 기울이거나 취급부주의하면 누액이 되는 경우가 있다.

사용용도 : 무정전전원장치, 통신 및 방재설비 예비전원용, 발전기용 무인 운반카등
 

 - 무보수 밀폐형 무누액 축전지 (ES : Electrolyte Absorptive Type)

보수가 필요없는 축전지(MF)에서 한단계 높은 누액이 없는 완전 밀폐형축전지이다.

증류수 보충이나 액 보충이  필요없는 무보수, 완전히 밀폐시킨 무누액으로서 옆으로 뉘거나 뒤집어서 사용이 가능하다.

자기 방전이 적고 수명이 길고(무보수에 비해) 충방전 특성이 좋다고 알려져 있으며 일반적으로는 무정전전원장치에서 사용하기가 가장 적합한 축전지라고 볼 수 있다.

사용용도 : 무정전전원장치, OA기기의 예비용 전원, 비상조명, 수배전반용 통신 기기용등

 - 니켈 카드늄 축전지 ( Ni-Cad Battery : 니카드 축전지)

내부저항, 자기 방전, 저온도 특성, 사용수명등이 아주 우수하기 때문에 산업용의 축전지로서 필요한 경우 널리 이용되고 있지만 상당한 고가이기 때문에 무정전전원장치에 적용할 경우에는 장비의 가격보다  Battery 가격이 더 높은 경우도 있다.

하지만 유지보수만 잘 하면 수명이 20년이상 사용할 수 있다고 알려져 있으며 공장 자동화의 예비전원등 중요한 곳에서는 많이 이용되고 있다.

종류는 저율방전용, 중율방전용, 고율방전용, 초고율방전용등 여러 가지가 있으며 가격도 초고율로 갈수록 상당히 고가이므로 사용방법, 사용빈도등을 잘 확인하여 효율적인 구입요령이 필요하다.

사용용도 : 무정전전원장치, 비상발전 시동용, 공장빌딩등 비상용 전원,기타 중요한 예비전원등

※ 기타 여러 가지의 축전지가 있지만 많이 사용되는 3가지만 기록하였습니다

 나. 축전지 사용방법에 따른 분류

 - 교호 충방전으로의 사용(Cycling 충방전)

 
축전지를 주전원으로 사용하여 장비나 기기를 작동하는 것으로 Battery Car 무인 운반Car, 휴대용 계측기,휴대용 TV등이 해당된다.

일반적으로 충전과 방전(사용시)이 별도로 이루어져 사용되는 경우이며 충전방법도 이에 맞도록 되어야 한다.
 

 - 부동충전으로서의 사용(Floating 충방전)

 
무정전전원장치, 통신장비등에 사용하는 것으로 정전에 대비한 전원용으로 사용하는 경우이다.

정상시에는 항시 충전을 하고 있다가 정전시에 충전되어 있는 축전지를 사용하여 정전보상을 하며, 정상시에 Floating (부동충전)으로 충전을 하고 1개월부터 6개월사이에 Equalizing(균등충전) 충전을 한다. 

 2) 정전보상시간 계산 방법(1)

 
※ 정전보상시간의 계산방법은 축전지 Maker, 사용상태, 사용방법, 사용하는 축전지 종류 및 방전종지전압(최저로 허용되는 축전지 전압: 이 전압이하까지 방전시킬 경우 재사용이 불가능할수도 있다),

Maker 측에서 제시하는 계산상수등  여러 가지의 상태에 따라 달라지기 때문에 정확한 계산이 어렵지만 UPS담당자나 영업하시는분들이 대략적으로나마 계산이 가능하도록 방식입니다.

계산 기준 : 정전보상 시간을 설정하여 밧데리의 용량을 구하는 방식

축전지 : 무보수 무누액 밀폐형, 방전전류와 방전 지속시간 그래프 참조 (K상수) 입력단상, 효율100%(실제는 80%∼95%)  온도 25도 기준 (10도 기준이 가장 정확), Battery 종지전압(평균전압으로 대치)

   가. 계산식

 
               UPS용량(VA)   × K 상수                     
                Battery 평균전압(DC전압)  × 0.9(보수율)

        ※ K 상수
           10분 Back-Up(정전시 10분동안 동작) - 0.7
           20분                                                  - 0.92
           30분                                                  - 1.15
           45분                                                  - 1.45
           60분                                                  - 1.77
          100분                                                 - 2.15
 

 나. 계산 예

 
  UPS 용량 : 10KVA  입력 220V 출력 220V
           DC 전압 : 220VDC      정전보상시간 : 30분

                        10000   × 1.15             = 58.08Ah               
                         220    × 0.9
                 

            결과 : 60Ah  12V 18 Cell(개)
 

 3) 정전보상시간 계산 방법(2)-정전보상시간 30분기준으로 계산하여 배터리 산정   2003.1.18 추가

 
   가. 계산식-(방전전류가 일정하다고 가정할 때)

   세방전지 카다로그  MF Battery
   종지전압 : 10.5VDC 기준
   배터리 평균전압 : 190VDC(12VDC 16Cell 기준)
   인버터 효율 + 기타 : 0.8

   용량(VA) / 190 /0.8  =        Ah(배터리용량 : 16Cell 기준)
 

   나. 계산예

  10KVA  100% 부하율일 때  배터리 용량
 
10000 / 190 / 0.8 = 65.7Ah