무정전 전원공급장치(UPS)에 대하여

안녕하세요? 오늘은 무정전 전원 공급장치(UPS)에 대하여 말씀드리겠습니다. 전기 시설을 관리하다 보면 무정전 전원 공급장치가 꼭 필요한 곳이 있습니다. 병원의 수술실이나 방송국 써버, 공장의 조종실 등 절대로 전기가 끊어지면 안 되는 곳에 설치되는 것이 이 무정전 전원 공급장치(UPS)입니다. 

 

 

 

 

 

1. 무정전 전원공급장치(UPS)란?

출처: https://www.techtarget.com/

UPS는 Uninterruptible Power Supply의 약자로 발전소로부터 전기공급이 중단되거나 전압 변동, 주파수 변동 등의 장애가 발생해도 전기를 안정적으로 사용할 수 있도록 해주는 장치입니다. UPS는 위의 그림과 같이 ①정류기/충전기부(Rectifier) ②인버터부(Inverter), ③동기절체 스위치부, ④축전지(Battery)로 구성되어 있습니다. 

 

정류기 충전기부는 3상 또는 단상 입력 전원을 공급받아 직류 전원으로 변환하는 동시에 축전지를 충전시키는 장치입니다. 인버터부는 전력 반도체 소자를 이용하여 직류 전원을 양질의 교류전원으로 변환하는 장치입니다. 동기절체 스위치부는 위의 그림에서는 잘 나와있지 않지만 상용전원과 예비전원을 절체 시키는 장치입니다. 마지막으로 축전지는 정전 시 인버터부에 직류전원을 공급하여 일정 시간 동안 부하에 무정전으로 전원을 공급하는 장치입니다. 

 

실제 필자가 관리하는 건물에 설치되어 있는 무정전 전원 공급장치 UPS의 본체에 나와 있는 다이어그램입니다. 위의 그림과 동일함을 알 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

2. 무정전 전원 공급장치(UPS) 사용 시 주의 사항

무정전 공급장치 UPS를 사용하시는 곳에서는 주의해야 할 사항이 있습니다. UPS는 보통 컴퓨터 써버와 같이 일정하게 전기를 소비하는 곳에 많이 사용합니다. 그런데 간혹 UPS에 에어컨, 냉 난방기 등의 부하를 같이 물려 놓은 곳을 볼 수 있습니다. 이것은 UPS를 사용하는 곳의 환경이 UPS와 써버를 단독으로 물리기에 어려울 때 발생합니다. 

 

 

 

예를 들어 UPS는 1층에 있고 지하실에 UPS를 사용하는 기기들이 있다고 합시다. 지하까지 선을 연결해주기가 어렵고 귀찮으니 1층 분전함에서 지하로 가는 Main 선 사이에 UPS를 설치했습니다. 이러면 작업은 쉽지만 지하에 있는 모든 기기들이 UPS부하에 물리게 됩니다. 필자가 관리하는 건물에 가보니 저렇게 설치를 해 놓았습니다. 누가 설치했는지 모르지만 저렇게 설치해서는 안 됩니다. 

 

 

 

이렇게 되면 문제점이 지하에 있는 모든 기기가 전부 UPS의 부하가 되게 됩니다. 가장 문제가 되는 것은 에어컨 및 냉난방기, 항온항습기가 되겠습니다. 에어컨이나 냉난방기, 항온항습기는 기동 시 기동 전류가 많이 올라가고 전기를 많이 소모하기 때문에 UPS에는 적합하지 않습니다.

 

그래서 위와 같이 UPS 과부하 경보가 UPS본체에 뜨게 됩니다. 정말 황당한 것은 UPS에 대해서 건물의 그 누구도 관심이 없기 때문에 저런 경보가 울려도 아무도 모르고 있다는 것이었습니다. 저렇게 UPS가 과부하가 걸리면 UPS 기기 자체에도 악영향을 끼치며 과부하가 커지면 자동으로 상용전원으로 Bypass 시키는 기능이 있기 때문에 정말 필요할 때 비싼 UPS가 아무 동작을 못할 수도 있습니다.

 

따라서 UPS 후단 부하에 에어컨, 냉난방기 등을 설치해서는 안 되겠습니다. 이런 것들은 별도로 전원을 연결해 주어야 합니다. 

 

 

 

 

 

3. 무정전 전원 공급장치(UPS) 배터리 교체주기

다른 부분은 눈으로 확인할 수 없지만 위와 같이 배터리는 쉽게 확인할 수 있습니다. 이 배터리는 전기를 하시는 분들이라면 수도 없이 보셨을 것입니다. 자동차 배터리, 수배전반의 정류기반에 있는 배터리, 비상발전기에 있는 배터리 등 모두 결국 유사한 제품입니다. 차이가 나는 것은 용량의 차이이죠.

 

중요한 것은 이 배터리의 교체주기는 3년이라는 것입니다. 이때 적지 않은 비용이 들어갑니다. 필자가 관리하는 건물의 무정전 전원 공급장치 UPS의 배터리가 총 32개가 들어 있습니다. 통상적으로 배터리의 1개 가격이 약 16만 원 정도(교체 작업비 포함)이니 32개를 모두 교체하려면 500만 원이 넘는 돈이 들어갑니다. 필자가 관리하는 건물에 있는 UPS는 용량이 그리 크지 않음에도 불구하고 저렇게 많은 돈이 들어갑니다. 

 

하지만 무정전 전원 공급장치인 UPS를 설치한 곳이 절대로 전기가 끊어지면 안 되는 곳이기 때문에 전기안전관리자는 UPS 배터리의 주기가 다 되면 건물주나 관리업체에 통보하여 교체하도록 해야 할 것입니다. 

 

 

 

 

 

4. 무정전 전원 공급장치(UPS) 배터리 주변 온도

UPS 본체 화면

주변 온도는 UPS 배터리 수명에 영향을 미칩니다. UPS 배터리에 가장 적당한 주변 온도는 20-25 °C입니다. 테스트에 따르면 주변 온도가 25 °C를 초과하면 10°C 씩 증가할 때마다 배터리 수명이 절반으로 줄어듭니다. 반면에 주변 온도가 너무 낮아지면 배터리의 성능이 줄어들게 됩니다. 영하 10°C에서는 배터리 충전율이 30% 감소하고 영하 30도에서는 배터리가 거의 작동을 않기도 한다고 합니다. 

 

필자가 관리하는 건물에서 무정전 전원 공급장치가 외부에 있습니다. 그렇게 된 어쩔 수 없는 사연이 있겠지만 겨울이 추운 우리나라의 날씨를 생각하면 적절하지 않은 설치입니다. 위에서 말씀드린 바와 같이 UPS에 냉난방기를 물려놓은 것이나 실외에 설치한 것이나 정말 여러 가지로 문제가 있는 사람이 설치한 것 같습니다. 

 

 

 

 

 

4. 산업 현장에서 사용되는 무정전 전원 공급장치 UPS

산업현장에서 사용하는 UPS는 위와 같이 그 양이 엄청나게 많습니다. 산업현장에서는 보통 DCS(Distribute Control System) Room, 즉 조종실에 수많은 컴퓨터가 있고 이런 것들을 정전에 대비하여 기동시켜야 하기 때문에 비상발전기뿐만 아니라 UPS 배터리도 그 양이 어마어마합니다. 

 

필자가 공장에 근무했을 때 UPS 배터리실 상부에 수소가스감지기를 설치하라는 가스안전공사의 권고가 있었습니다. 저런 배터리는 내부에서 수소가스가 발생할 수 있어 가스감지기를 설치하라는 것이었습니다. 이것은 법규로 정해져 있지 않은 부분이지만 가스안전공사 등에서 대형 Plant를 심사할 때 안전관리 상 넣는 것입니다. 

 

사실 위와 같은 공간이 밀폐가 되어 있다면 수소가스가 축적될 수 있겠지만 일반적으로 감지기에 감지될 정도로 그렇게 가스가 많이 발생하는지는 필자도 의문이었습니다. 또한 수소가스가 매우 가벼운 고로 감지기를 천정에 설치해야 하는데 설치하는 것도 어려울뿐더러 검, 교정에도 불편함이 매우 많습니다.  

 

 

 

 

 

5. 무정전 공급장치 UPS 배터리 화재

위에서 보신 바와 같이 규모가 큰 공장, 데이터 센터, 방송국 등에서는 UPS 배터리가 어마어마하게 큽니다. 그런데 이런 곳에서는 화재도 발생합니다. 이번에 큰 이슈가 되었던 카카오 화재도 UPS 배터리의 화재가 원인이었다고 합니다. UPS에서 화재가 발생하니 진화를 위해서 주전원을 차단하면서 서버에 전원 공급이 되지 않았던 것이 카카오 화재 대란의 원인이었습니다.

 

 

 

통계에 의하면 우리나라에서 무정전 전원 공급장치 UPS로 인한 화재는 연간 10건이 넘게 일어나고 있다고 합니다. 보통 이런 곳은 규모가 꽤 큰 곳들인데 이런 곳에서 근무하시는 시설관리분들은 UPS 배터리가 불이 날 수 있다는 사실을 인지하고 점검 및 관리를 잘해야 하겠습니다. 

 

 

 

 

 

오늘은 무정전 전원 공급장치 UPS에 대해서 이모저모 알아보았습니다. 시설관리에 처음 입문하신 분들이나 UPS에 생소하신 전기안전관리자 분들에게 조금이라도 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.