UPS의 기능, 작동 원리, 구성 및 종류 알아보기

UPS(Uninterruptible Power Supply)는 발전, 송변전, 수용가 등 모든 전력 계통을 통틀어 가장 중요한 설비 중 하나입니다. UPS는 무정전전원장치로 전력계통에 이상이 생기면 중요 부하에 일정 시간동안 전력을 공급해주는 장치이죠. 사고 발생을 대비하는 안전 장치이기 때문에 규모가 있는 대부분의 회사에서는 각별히 신경쓰고 있는 설비입니다. 오늘은 UPS의 기능, 작동 원리, 구성 및 종류에 대해 알아보고자 합니다.

 

UPS 기본 구성도

✅ UPS의 기능

UPS는 Uninterruptible Power Supply의 약자로, 전력 에너지를 저장하고 정전 등 사고 발생 시 부하에 비상전원을 공급하는 장치입니다.

 

쉽게 말해 우리가 사용하는 장치에 공급되는 전기가 중간에 끊기지 않게 해주는 설비라고 생각하시면 됩니다.

 

장소를 불문하고 전기가 끊기는 것은 치명적이지만 특히 의료시설, 국방시설, 데이터센터, 전산실, 연구실 등에서는 그 정도가 굉장히 중요합니다.

 

UPS 유지보수 방법 동영상 보기

 

✅ UPS의 작동 원리

UPS가 작동하는 원리에 관해 알아보도록 하겠습니다. 

 

✔️ 평상 시 UPS

평상시에는 AC 교류 입력전원을 공급받아 내장된 배터리를 충전함과 동시에 전환스위치를 거쳐 전기 장비 및 부하에 전기를 공급합니다.

평상 시 UPS

 

✔️ 정전 발생 시 UPS

정전이 발생하면 전환스위치가 열리게 되고 충전된 배터리로부터 부하에 전기가 공급됩니다.

정전 발생 시 UPS

 

✅ UPS의 구성

✔️ 정류기(Rectifier)

AC전원을 DC전원으로 변환하는 부분입니다. 상용전원인 AC전원을 DC전원으로 변환하는 이유는 축전지 및 인버터에 전력을 공급하기 위함입니다. 배터리인 축전지는 DC 형태만을 저장할 수 있기 때문이죠.

 

✔️ 축전지(Battery)

축전지는 쉽게 말해 배터리입니다. 위에서 언급했듯, DC 전력을 저장하는 설비입니다. 그리고 정전 및 정류기 고장 시 부하에 전력을 공급하는 역할을 하죠.

UPS 설비에 사용되는 배터리

 

✔️ 인버터(Inverter)

축전지의 DC 전력을 수용가에 맞는 AC 전압을 바꾸기 위해 어떻게 해야할까요? 인버터를 사용하면 됩니다. 인버터는 직류전원을 양질의 교류전원으로 바꿔주는 장치입니다.

 

✔️ 동기절체스위치(Static Transfer Switch)

UPS가 고장났을 시 상용전원으로 절체하는 스위치입니다. 비상전원인 UPS도 고장없는 완벽한 설비가 아닙니다.

 

UPS를 구성하는 정류기, 인버터, 컨트롤러 등이 고장나는 경우가 발생하죠. 이때, 전원의 끊김이 없도록 상용전원으로 Bypass를 하고, 고장이 복구되면 다시 UPS 선로로 변경하는 역할을 합니다.

 

✔️ 유지보수 스위치(Maintenance Bypass Switch)

UPS를 유지보수 또는 점검할 때, 상용전원을 통해 부하에 전기를 공급하기 위한 스위치입니다.

 

✅ UPS의 종류

✔️ ON-Line 방식

ON-Line 방식은 평상 시 교류 입력 전원을 공급받아 내장된 배터리를 충전하며, 인버터를 상시 동작시켜 출력 전압을 일정하게 유지하게 하는 장치입니다.

 

이 방식은 주로 전산실, 공장 자동화 장비와 같은 중,대형 UPS에 적용됩니다.

 

입력과 관계없이 안정적인 전원을 공급하는 장점이 있죠. (정밀 방식에 적합)

ON-Line 방식(출처: 네이버 블로그 플러그인)

 

✔️ OFF-Line 방식

OFF-Line 방식은 정전 또는 허용치보다 입력 전원이 낮을 경우 인버터가 작동하여 배터리로부터 전기를 공급하는 방식입니다.

 

이 방식은 주로 개인용 컴퓨터, 소규모 산업 장비와 같은 소용량 UPS에 사용됩니다.

 

절환시간이 ON-Line 방식에 비해 늦다는(약 4ms 이내) 단점이 있지만 효율이 좋고 가격이 저렴하다는 장점이 있습니다.(정밀 방식에는 부적합)

OFF-Line 방식(출처 : 네이버 블로그 플러그인)

 

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