전기기사 실기 · 축전지 용량 산정

Battery Sizing

축전지 용량 산정은 UPS 뒤에 붙는 축전지가 몇 Ah 여야 하는지를 계산하는 실기 단원이다. UPS 용량에서 부하 전력과 직류 전류를 구하고, 백업 시간 · 보수율 · 안전율을 곱하고 나눠 Ah 를 낸 뒤 셀 전압으로 직렬 셀 수를 정한다. 방전율과 온도에 따라 꺼낼 수 있는 용량이 달라져 여유를 두는 것이 중요해요. UPS 용량 · 백업 시간 · 셀 전압 슬라이더를 움직이면 위쪽 계산 흐름의 값과 아래 방전 곡선의 백업 시점 · 종지 전압이 바뀌어요.

UPS 뒤의 축전지는 몇 Ah 일까

UPS 50 kVA 를 설치하고 15분 동안 무정전을 보장해야 한다고 하자. 셀 전압 2.0 V 인 납축전지를 쓸 때, 필요한 축전지 용량(Ah)과 직렬 셀 수는?

🔋 축전지 산정 흐름

① UPS 용량(kVA) → 부하 전력(kW) → 직류 전류(A)

② 직류 전압 ÷ 셀 전압 → 직렬 셀 수

③ 직류 전류 × 방전 시간 ÷ 보수율 → 축전지 Ah

④ × 안전율(1.25) → 최종 용량

용량 산정 흐름과 방전 특성

UPS 용량50 kVA

백업 시간15 분

셀 전압2 V

🔑 그래프 읽는 법

① 방전 곡선은 처음에 전압이 조금 떨어지고, 평탄하게 가다가, 종지 전압 가까이에서 급히 떨어진다

② 빨간 점선이 백업 시간이고, 이 시점에서 전압이 종지 전압 이상이어야 한다

③ 이 식에서는 필요 Ah 가 백업 시간에 정비례해 늘어난다

④ 셀 전압이 낮으면(알칼리 1.2 V) 같은 직류 전압에 직렬 셀이 더 많이 들고, 리튬은 셀당 약 3.7 V 예요

핵심 식과 풀이

축전지 용량

C [Ah] = I × T × 1.25K

I: 방전 전류[A], T: 방전 시간[h], K: 보수율, 1.25: 안전율

직렬 셀 수

N = V_DCV_cell

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

🔧 식에서 풀이로

①용량 식과 셀 수 식을 먼저 정하고

②실제 숫자를 넣어 답안을 완성해요

풀이 과정

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

UPS 50 kVA, 역률 0.8, 백업 15분, 보수율 0.85, 안전율 1.25

최종 답안

축전지: 80 Ah × 96셀(직렬)

Ah 는 10 단위로 올리고, 셀 수와 함께 적어요

함정과 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 자리

① 방전 시간 단위를 분에서 시간으로 바꾸는 것을 빠뜨린다(15분 = 0.25 h)

② 보수율(K)과 안전율(1.25)은 다른 계수라 둘 다 적용한다

③ 납축전지(2.0 V) · 알칼리(1.2 V) · 리튬(3.7 V)의 셀 전압을 헷갈린다

④ 종지 전압은 셀 전압의 85 ~ 90% 안팎이고, 문제에 주어진 값을 써요

보수율 기준

K = 0.8(25 °C 기준), 온도 보상: 1 °C 내려갈 때마다 K × 0.006 감소

온도가 낮을수록 보수율이 낮아져 필요한 용량이 커져요

🔄 변형 문제 유형

① 소방용 축전지: 비상 조명 · 유도등은 20분(11층 이상 · 지하상가 등 60분)처럼 용도별 시간이 다르다

② 병렬 뱅크: 한 뱅크가 고장 나도 나머지가 맡도록 용량을 2배로 잡는다

③ 충전기 용량: C/10 이나 C/5 전류 + 상시 부하 전류

실전 답안 체크리스트

축전지 Ah

C = I · T × 1.25K

K: 보수율. 안전율 1.25 는 분자에

셀 직렬수

N = V_DCV_cell

올림 적용

🎯 시험 포인트

① 직류 전류를 구할 때 직류 링크 전압(192 V · 384 V 등)을 확인한다

② 방전 시간을 시간(h) 단위로 바꿨는지 꼭 확인한다

③ 보수율(0.8)로 나누고 안전율(1.25)을 곱한다. 순서는 바뀌어도 결과는 같다

④ 최종 Ah 는 표준 규격(50 · 100 · 150 · 200 …)으로 올려 고른다

⑤ 답안에는 「OO Ah × OO셀 직렬」처럼 셀 수까지 적어요

📝 대표 기출 유형

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

②[기출유형] 직류 384 V, 셀 전압 2.0 V 일 때 직렬 셀 수는? (답: 384/2.0 = 192셀)

③[기출유형] 축전지 200 Ah, 충전율 C/10 일 때 충전기 용량은? (답: 200/10 = 20 A + 상시 부하 전류)

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마지막 수정 2026-10-20

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