한눈에 보기
- 모터의 정격 효율은 정격 부하 근처의 값이며, 실제 운전은 대부분 그 아래입니다.
- 부하를 줄여도 고정손은 남기 때문에 부분부하에서 효율이 나빠집니다.
- 규격은 용량이 아니라 실제 운전점의 효율로 인버터를 고르도록 요구합니다.
부분부하에서 모터 효율이 떨어지는 이유
인버터를 달았는데 전기요금이 기대만큼 줄지 않는 경우가 있습니다. 설비는 정상이고 인버터도 잘 돌고 있습니다. 원인은 대개 모터가 설계된 부하 구간에서 벗어나 운전되고 있기 때문입니다. 왜 그런지, 규격은 무엇을 요구하는지 정리했습니다.
인용 규격은 2026년 8월 기준 현행판이며, 규격은 개정되므로 적용 시 최신판을 확인하십시오.
모터는 60~100% 부하를 기준으로 만들어집니다
모터의 정격 효율은 정격 부하 근처에서 운전할 때의 값입니다. 그런데 실제 현장은 다릅니다. 펌프와 팬은 대부분 계절과 시간에 따라 부하가 크게 변하고, 하루 대부분을 절반 이하 부하로 돕니다.
부하가 50% 아래로 내려가면 효율과 역률이 눈에 띄게 떨어집니다. 카탈로그의 효율 숫자를 믿고 계산한 절감액이 실제와 벌어지는 이유가 여기 있습니다.
손실은 두 가지로 나뉩니다
왜 부분부하에서 효율이 나빠지는지는 손실의 구조를 보면 설명됩니다.
기존 인버터가 놓치는 지점
일반적인 인버터(VFD·VSD)는 주파수를 낮추면서 전압도 그에 비례해 함께 낮춥니다. 속도를 줄이는 데는 이 방식으로 충분합니다.
그런데 위에서 본 것처럼 고정손은 전압의 제곱에 비례합니다. 주파수에 맞춘 전압이 그 부하에서 손실을 가장 적게 하는 전압과 같지 않을 수 있습니다. 속도는 맞췄지만 손실은 최적이 아닌 상태로 도는 것입니다.
규격은 무엇을 요구하나
국제 규격도 이 문제를 지적하고 있습니다.
| 규격 | 무엇을 정하나 |
|---|---|
| IEC 61800-9-2 (EN 50598-2 를 국제규격화) |
인버터와 구동시스템의 효율 등급을 정합니다. 모터 용량만으로 인버터를 고르지 말고, 실제로 쓰는 속도와 토크에서의 효율을 보고 고르도록 합니다. 8개 운전점에서 손실을 확인하도록 규정합니다. |
부분부하 효율을 끌어올리면 얼마나 달라지나
한국디지탈콘트롤은 주파수와 전압을 나눠서 제어하는 방식으로 이 구간의 손실을 줄인 InverterPlus(자사 제품)를 개발했습니다. 공인시험기관에서 측정한 결과는 다음과 같습니다.
| 부하율 | 일반 인버터 | InverterPlus | 차이 |
|---|---|---|---|
| 평균부하 12% | 효율 46% | 효율 72% | 66% 개선 |
| 무부하 0.04% | 효율 23% | 효율 60% | 166% 개선 |
공인시험 — 한국기계전기전자시험연구원(KTC) 장비2017-00009
정리
- 모터의 정격 효율은 정격 부하 근처의 값입니다. 실제 운전은 대부분 그 아래입니다.
- 손실은 부하와 무관한 고정손과 부하에 따라 변하는 동손으로 나뉩니다. 부하를 줄여도 고정손은 남으므로 부분부하 효율이 나빠집니다.
- 규격(IEC 61800-9-2)은 용량이 아니라 실제 운전점의 효율로 고르도록 요구합니다.
- 절감 효과를 따질 때는 이 설비가 어느 부하에서 얼마나 오래 도는지를 먼저 확인해야 합니다.