UPS(Uninterruptible Power Supply)란?
무정전 전원 공급장치(UPS)는 전력 공급이 중단되거나 변동 범위가 안전 수준을 벗어나는 경우 민감한 플러그인 장비에 완벽한 배터리 백업 전력과 서지 보호를 즉시 제공합니다.
UPS는 ‘Uninterruptible Power Supply(무정전 전원 장치)’를 뜻하며 간혹 ‘Uninterruptible Power Source / System(무정전 전원 소스 / 시스템)’라고 칭하기도 합니다.
UPS는 정전시 배터리에서 DC → AC로 일정시간 공급되다가 전원이 공급되면 다시 Stand-By 상태로 배터리에 전원을 보충하는 장치입니다.
UPS는 컴퓨터 전원, 전산실 서버, 병원 수술실 등의 중요 장비, 측정장치/분석장치용, 방송/통신데이터 기기, 시스템 제어, 생산라인 품질관리용, 연구실/실험전원 등 안정된 전원을 공급해야 되는 모든 곳에 적용됩니다.
UPS의 원리
UPS(Uninterrupted Power Supply)는 입력과 관계없이 인버터를 구동하여 부하에 무정전 전원을 공급하는 방식입니다. UPS는 ON-LINE 방식, OFF-LINE 방식, LINE 인터랙티브 방식이 있습니다.
UPS의 원리는 다음과 같습니다.
- 교류전원이 정전되었을 때 전력인터페이스에서 교류전원을 분리하여 배터리에서 부하에 전원공급을 계속합니다.
- 정전 시에는 인버터로 동작을 하여 출력전원을 공급합니다.
- 상시 교류전원을 보정하는 기능이 있습니다.
- 양방향 컨버터를 상시 가동시켜 교류전원의 전압보정을 합니다.
- 전력인터페이스에 변압기나 AVR(자동전압조정장치)을 갖추면 일정 범위 내의 출력전압 변동을 억제할 수 있습니다.
- 상용전원을 컨버터 회로에 의해 직류전원으로 변환하고 변환된 직류전원은 축전지를 충전 회로를 통해 충전하며 인버터 회로를 통해 다시 교류전원으로 변환해 출력으로 보냅니다.
- 교류 입력저압을 정류하여 직류로 변환하고 DC필터로 완벽한 직류로 변환시킨 후 인버터를 통해 교류(맥동파형)로 변환시키고 또 3상변압기와 AC필터를 거침으로서 양질의 AC 3상전원을 공급합니다.
UPS의 종류와 특징
UPS의 종류는 동작 방식에 따라 크게 오프라인(Off-line), 온라인(On-line), 라인 인터랙티브(Line-interactive) 방식으로 구분할 수 있습니다.
온라인 방식(On-line)
온라인 방식은 정상적인 교류입력전원을 공급받아 내장된 배터리를 충전하고 인버터를 상시 동작시켜 비상시에 무순단으로 전력을 공급하는 방식입니다. 정전 시 UPS로 전환이 될 때 스위칭(전환) 속도가 15 ~ 150 msec로 상당히 긴 편입니다.
오프라인 방식(Off-line)
오프라인 방식은 정상시 교류입력전원을 사용하다가 정전되거나 입력전원이 허용치보다 낮을 경우에 인버터(UPS)를 사용하는 방식입니다.
라인 인터랙티브 방식(Line-interactive)
라인 인터랙티브 방식은 전력 인터페이스, 양방향 컨버터, 축전지 및 변환 스위치로 구성됩니다. 양방향 컨버터는 정류기와 인버터를 함께 갖춘 변환기입니다. 평소 운전 시 교류 입력을 직접 출력하므로 전력손실이 극히 적습니다. 고압 순간 전압 강하 보상 장치에도 라인 인터랙티브 방식을 이용합니다.
UPS 사용 목적
UPS는 전력선에 문제가 발생할 경우 비상 전력을 공급하는 장치입니다. UPS는 전압과 주파수 변동이 있는 곳에서 자동으로 안정시켜 장비를 보호하고 정전시에도 일정 시간 전력을 계속 공급할 수 있습니다.
UPS의 사용 목적은 다음과 같습니다.
- 갑작스러운 정전과 같은 사고시에도 고가의 전기설비나 내장된 데이터가 손상되는 것을 막는 용도
- 주변기기 등에 의해 발생하는 전기적 노이즈, 각종 정전, 전원 장애로부터 부하 장비 및 데이터를 보호하기 위한 것
- 정밀한 정전압/정주파수의 양질의 전원 공급을 위한 것
- 컴퓨터 전원, 전산실 서버, 병원 수술실 등의 중요 장비, 측정장치/분석장치용, 방송/통신데이터 기기, 시스템 제어, 생산라인 품질관리용, 연구실/실험전원 등 안정된 전원을 공급해야 되는 모든 곳에 적용
UPS는 하나 이상의 배터리와 제어 회로망을 사용합니다.
UPS 가격
UPS 전원장치의 가격은 제품에 따라 다릅니다.
- 한국피씨엠 UPS KIN-1000AP 무정전전원장치: 320,000원
- APC Back-UPS BX950MI-GR 무정전 전원공급장치: 185,000원
- 대흥정보기술(주) UPS 무정전장치: 185,000원
- APC(디지털)APC EASY UPS BVX1200LI-GR 무정전전원: 233,000원
- APC SmartUPS SMT3000RMI2U 3000VA / 2700W: 2,313,000원
- 삼풍파워시스템 SP-2K시리즈: 1,350,000원
- GP806H 6KVA 온라인 UPS 본체: 2,100,000원
UPS 설치 방법
UPS를 설치할 때는 열, 습기, 먼지 등 잠재적인 문제 요인을 피하는 것이 중요합니다. UPS 통풍구를 차단하지 않고 적절한 공기 흐름을 유지하는 것이 매우 중요합니다.
납축전지가 들어있는 UPS의 최적 작동 온도는 25˚C(77˚F)입니다. 과열을 피하려면 UPS를 직사광선 아래 배치해서는 안 됩니다.
UPS 설치 방법은 다음과 같습니다.
- UPS 소켓과 외부 전원 공급 장치를 연결합니다.
- 컴퓨터를 UPS에 연결합니다.
- 컴퓨터와 UPS(9핀 플러그)를 연결합니다.
- UPS 관리 소프트웨어를 설치합니다.
- 원격 UPS를 설치하는 경우, 전선관을 모듈형 배터리 캐비닛에 설치합니다.
- 신호 선을 위한 모듈형 배터리 캐비닛 1을 준비합니다.
- 내진 고정 설치(옵션).
- 인접 UPS를 설치하는 경우, 모듈형 배터리 캐비닛 1과 인접 UPS를 상호 연결합니다.
- 모듈형 배터리 캐비닛을 상호 연결합니다.
- 최대 100kW 정격 UPS용 전원 케이블을 연결합니다.
- 신호 선을 연결합니다.
- 제품에 번역된 안전 라벨을 추가합니다.
- 최종 설치.
UPS의 장단점
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 입력 전원 정상 시 효율 높음 | 정전 시 절체 시간이 존재함 |
| 가격이 저렴하고 소형화 가능 | 입력 전원 변화에 따른 안정된 출력 전원 공급이 곤란함 |
| 부식성 가스 발생하지 않음 | |
| 전기 분해시 수소와 산소 발생으로 옆에 설치 가능 | |
| 물 소비 및 유지 보수가 매우 적음 | |
| 정상 수명은 20-25 년 |
UPS(무정전 전원 장치)는 입력 전원이 정상일 때 효율이 높고 전력 소모량이 적은 장점이 있습니다. 또한, ON-LINE 방식보다 가격이 저렴하고 소형화가 가능합니다. 하지만 정전 시에는 절체 시간이 있으며, 입력 전원 변화에 따라 안정된 출력 전원 공급이 곤란합니다.
UPS는 정상적인 상용 전원 인입 시에는 부하에 직접 공급하고 있다가 이상 발생 시 배터리 인버터 부의 전원을 부하에 공급하는 방식입니다. 정상 상태에서는 인버터를 거치지 않기 때문에 90% 이상으로 효율이 높습니다.
UPS는 부식성 가스없이 전기 분해시 수소와 산소를 발생 시키므로 전자 장비 옆에 설치할 수 있습니다. 또한, 물의 소비는 매우 적으며 일반적으로 유지 보수가 필요 없습니다. 정상 수명은 20-25 년입니다.
마무리
오늘은 UPS(Uninterruptible Power Supply)의 원리, 특징, 가격과 장단점 및 설치방법에 대해 알아보았습니다.
무정전 전원 공급장치(UPS)는 전기적인 문제나 전원 공급의 불안정성으로부터 중요한 전자 장비를 보호하는 필수적인 장치입니다.
UPS는 전원 중단, 전압 변동, 전력 파동 등 다양한 전원 문제로부터 중요한 데이터와 하드웨어를 보호함으로써, 기업과 개인 사용자 모두에게 큰 이점을 제공합니다.
그러나, UPS 시스템을 설치하고 운영하는 데에는 초기 설치 비용, 유지 보수 비용, 그리고 배터리 교체 등의 경제적 부담이 수반됩니다. 또한, UPS의 크기와 무게로 인해 설치 공간의 제약을 받을 수 있습니다.
결론적으로, UPS는 전원 공급의 안정성을 확보하고 전자 장비를 보호하는 데 있어 매우 중요한 역할을 하지만, 그 사용에 있어서는 비용과 공간의 고려가 필요합니다.
따라서, UPS의 도입 여부를 결정할 때는 장비의 중요성, 전원 불안정성으로 인한 잠재적 위험, 그리고 그에 따른 경제적 부담을 종합적으로 고려하여 신중한 결정을 내리는 것이 중요합니다.
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