실기›전기계획

축전지 용량 산정

Battery Sizing

UPS 뒤에 축전지, 몇 Ah?

UPS 50kVA를 설치하고 15분간 무정전을 보장해야 합니다. 축전지 셀 전압 2.0V(납축전지)를 사용할 때, 필요한 축전지 용량(Ah)과 직렬 셀 수는?

🔋 축전지 산정 흐름

① UPS 용량(kVA) → 부하 전력(kW) → DC 전류(A)

② DC 전압 ÷ 셀 전압 → 직렬 셀 수

③ DC 전류 × 방전시간 ÷ 보수율 → 축전지 Ah

④ × 안전율(1.25) → 최종 용량

용량 산정 흐름 + 방전 특성

UPS 용량50 kVA

백업 시간15 분

셀 전압2 V

UPS 용량에서 축전지 Ah 산출까지의 계산 흐름과 방전 특성 곡선

🔑 그래프 읽는 법

① 방전 곡선: 초기 전압 급락 → 평탄 구간 → 종지전압 근처 급락

② 빨간 점선 = 백업 시간 → 이 시점에서 종지전압 이상이어야 함

③ 백업 시간 ↑ → 필요 Ah ↑ (비례 이상으로 증가)

④ 셀 전압 ↓(리튬 1.2V) → 직렬 셀 수 ↑, 같은 Ah로 더 오래 사용

핵심 공식과 풀이

축전지 용량

C [Ah] = I × TK × L

I: 방전전류[A], T: 방전시간[h], K: 보수율, L: 환산시간계수

직렬 셀 수

N = V_DCV_cell

V_DC: DC 링크 전압, V_cell: 셀 전압 (납 2.0V, 리튬 3.7V)

🔧 공식 → 풀이

①용량 공식과 셀 수를 먼저 정하고

②실제 수치를 대입하여 답안을 완성한다

풀이 과정

I = 40kW × 1000192V = 208.3A, N = 1922 = 96셀C = 208.3 × 0.25h0.85 × 1.25 = 77 Ah

UPS 50kVA, 역률0.8, 백업15분, 보수율0.85, 안전율1.25

최종 답안

축전지: 80 Ah × 96셀 (직렬)

Ah는 10단위 올림, 셀 수와 함께 기재

함정 포인트 & 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 포인트

① 방전시간 단위: 분 → 시간 변환 빠뜨림 (15분 = 0.25h)

② 보수율(K)과 안전율(1.25)은 다른 계수 → 둘 다 적용해야 함

③ 납축전지(2.0V) vs 알카리(1.2V) vs 리튬(3.7V) → 셀 전압 혼동

④ 종지전압 = 셀 전압의 약 85% → 문제에서 주어지는 값 사용

보수율 기준

K = 0.8 (25°C 기준), 온도보상: 매 1°C ↓ → K × 0.006 감소

저온 환경일수록 보수율 ↓ → 필요 용량 ↑

🔄 변형 문제 패턴

① 소방용 축전지: 비상조명 30분 + 유도등 20분 → 용도별 시간 다름

② 병렬 뱅크: 1뱅크 고장 시 나머지로 커버 → 용량 × 2

③ 충전기 용량 산정: C/10 또는 C/5 전류 + 상시부하 전류

실전 답안 체크리스트

축전지 Ah

C = I · TK · L

× 안전율 1.25

셀 직렬수

N = V_DCV_cell

올림 적용

🎯 시험 포인트

① DC 전류 산출: kW → A 변환 시 DC 링크 전압(192V, 384V 등) 확인

② 방전시간을 '시간(h)' 단위로 환산했는지 반드시 체크

③ 보수율(0.8) × 안전율(1.25) → 순서 무관하나 둘 다 적용

④ 최종 Ah는 표준 규격(50, 100, 150, 200…)으로 올림 선정

⑤ 답안에 'OO Ah × OO셀 직렬' 형태로 셀 수도 함께 기재

📝 대표 기출문제

①[기출유형] UPS 100kVA(역률 0.8), DC 192V, 백업 30분, 보수율 0.8, 안전율 1.25일 때 축전지 용량을 구하시오. (답: I=417A, C=417×0.5/(0.8)×1.25 = 326Ah → 350Ah)

②[기출유형] DC 384V, 셀 전압 2.0V일 때 직렬 셀 수를 구하시오. (답: 384/2.0 = 192셀)

③[기출유형] 축전지 200Ah, 충전율 C/10일 때 충전기 용량을 구하시오. (답: 200/10 = 20A + 상시부하 전류)