실기 — 전기설비설계 및 관리›8장 전기설비설치 (공사)

신재생에너지 설치

Renewable Energy Installation

신재생에너지, 미래 전기공사의 핵심
🔍 실무 상황
①태양광·풍력·연료전지·ESS 설치 공사가 전기공사기사 시험 범위에 포함된다
②특히 태양광 발전 시스템(PV)은 출제 빈도가 매우 높다
③계통연계 설비(인버터·보호장치)의 시공이 기존 전기공사와 차별화되는 핵심
④단독운전 방지, 역전력 보호 등 계통연계 보호 기준을 반드시 숙지해야 한다

신재생에너지 4종 비교 — 태양광·풍력·연료전지·ESS 핵심기기·출력형태·시험항목

태양광 발전 시스템 구성과 동작
800 W/m²

태양광 발전 시스템 구성도 — PV모듈→접속반→인버터→수배전반→계통연계, 일사량별 출력 계산

🔑 태양광 시공 핵심
①PV 모듈: 직·병렬 결선으로 인버터 입력 전압·전류 범위에 맞춤
②접속반: 스트링별 역전류 방지 다이오드, 서지보호장치(SPD) 내장
③인버터: DC→AC 변환, MPPT(최대전력점 추적) 기능, 계통연계 보호 내장
④계통연계: 역전력계전기(RPR), 과/저주파계전기(OFR/UFR), 과/저전압계전기 설치
핵심 계산과 시공 기준
태양광 발전량
P = H × A × η × K
H: 일사량[kWh/m²/일], A: 모듈면적[m²], η: 변환효율(18~22%), K: 종합설계계수(0.7~0.8)
계통연계 보호장치
RPR(역전력) + OFR/UFR(과/저주파) + OVR/UVR(과/저전압)
단독운전(Islanding) 방지를 위한 필수 보호장치. 한전 계통연계 기술기준 준수
모듈 직렬수 결정
직렬수 = Vinv,max / Voc,min
인버터 최대 입력전압 이내로 모듈 직렬수 결정. 저온 시 개방전압 상승 고려
접지 기준
태양광 설비: 특별 제3종 접지 (≤ 10Ω)
모듈 프레임·인버터 외함·접속반 모두 접지. 모듈과 인버터 사이 비접지(플로팅) 가능
풍력·연료전지·ESS와 출제 포인트
풍력 발전 출력
P = ½ρAv³Cp
ρ: 공기밀도, A: 회전면적, v: 풍속, Cp: 출력계수(이론 최대 0.593, 실제 0.35~0.45). 풍속 3승에 비례
ESS 설치 기준
소방: 전용실·방화구획 | 전기: 절연·접지·보호장치
리튬이온 배터리 ESS는 화재 위험 → 소방설비(감지기·소화설비) 필수, 환기설비 설치
⚠️ 출제 포인트되는 포인트
①태양광 발전량 P=H×A×η×K 공식과 각 변수의 의미 — 종합설계계수 K를 빠뜨리지 말 것
②단독운전 방지: 계통 정전 시 태양광이 혼자 운전하면 감전 위험 → RPR+OFR/UFR 필수
③풍력 출력: 풍속의 3승에 비례 → 풍속이 2배이면 출력 8배
④ESS: 리튬이온 배터리 화재 위험 → 소방법에 따른 전용실·방화구획·소화설비
⑤연료전지: 수소·천연가스 사용 → 가스누출감지기·환기설비·방폭 설비 시공
시험 포인트 총정리
태양광 발전량
P = H×A×η×K
종합설계계수 K 포함
계통연계 보호
RPR+OFR/UFR
단독운전 방지
풍력 출력
P = ½ρAv³Cp
풍속 3승 비례
ESS 소방
전용실+방화구획
리튬이온 화재 대비
🎯 시험 포인트
①태양광: P=H×A×η×K, 인버터 MPPT, 모듈 직렬수=V_inv/V_oc
②계통연계: RPR(역전력)+OFR/UFR(주파수)+OVR/UVR(전압), 단독운전 방지 필수
③풍력: P=½ρAv³Cp, 풍속 3승 비례, 출력계수 Cp 이론 최대 0.593 (Betz 한계)
④ESS: 소방 전용실·방화구획·소화설비, 전기 절연·접지·보호장치
⑤공통 접지: 신재생에너지 설비 모두 특별 제3종(≤10Ω) 접지 적용
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 태양광발전 계통연계 시 필요한 보호장치를 쓰시오.
②[기출유형] ESS(에너지저장장치)의 구성요소와 안전기준을 설명하시오.
③[기출유형] 풍력발전 설비의 접지 및 낙뢰보호 기준을 쓰시오.