전기기사 실기 · 부하설비 설계

Load Design

부하 설비 설계는 조명 · 전열 · 동력 부하를 나눠 구한 뒤 더해서 건물의 수요를 짜는 기본 골격 단원이다. 면적과 조도는 조명 부하에, 콘센트 수는 전열 부하에, 전동기 출력은 동력 부하에 들어가 수요 전력으로 모인다. 세 부하를 한 덩어리로 어림하면 간선과 변압기 용량이 빗나가요. 한 층 면적 · 요구 조도 · 전동기 출력 슬라이더를 움직이면 왼쪽 건물 단면의 층별 부하와 오른쪽 부하별 막대, 아래 계산 흐름이 함께 바뀌어요.

이 건물에 필요한 전기 부하는

지상 3층, 지하 1층 사무소 건물의 전기 설비를 설계한다고 하자. 층마다 조명, 전열(콘센트),동력(공조 · 펌프) 세 종류의 부하가 있다. 각각을 어떻게 구하고, 최종 설비 용량은 얼마일까?

🏗️ 부하 설비 세 종류: 전기 설계의 뼈대

① 조명 부하: 공간에 필요한 밝기(조도)를 내는 데 드는 전력

② 전열 부하: 콘센트 · 전기 난방 같은 열 · 편의 설비의 전력

③ 동력 부하: 전동기 구동(공조기 · 급수 펌프 · 승강기 등)

• 세 부하를 따로 구해 더하고 수요율을 곱하는 것이 설계의 출발점이에요

건물 부하 구성 그림

한 층 면적, 요구 조도, 전동기 출력을 바꾸면 각 부하가 바로 다시 계산돼요. 왼쪽은 건물 단면, 오른쪽은 부하별 크기 비교다.

한 층 면적500 m²

요구 조도500 lx

동력(전동기)75 kW

🔑 부하 구성 비율의 감

① 사무소는 대략 조명 30 ~ 40%, 전열 20 ~ 30%, 동력 30 ~ 40% 다

② 공장은 동력이 70% 넘게 차지해 동력 부하 중심으로 설계한다

③ 병원은 동력과 의료 장비 같은 특수 부하의 몫이 크다

• 건물 용도에 따라 비율이 크게 달라지고, 그 비율이 설계 방향을 정해요

세 부하의 핵심 식

조명 부하(광속법)

N = E · AF · U · M

E: 조도[lx], A: 면적[m²], F: 등 하나의 광속[lm], U: 조명률, M: 보수율

조명 풀이 예제

P = 500×500100×0.6×0.7 = 5952 W = 6.0 kW

LED 100 lm/W 기준, 조명률 0.6, 보수율 0.7

🔧 조명에서 전열로

①조명 부하를 구했으면

②같은 방법으로 전열 부하(콘센트)를 구해요

전열 부하

P_전열 = 콘센트 수 × 1구당 VA

사무소: 10 m² 당 1구, 1구당 300 VA(이 단원의 기준)

전열 풀이 예제

P = 50구 × 300VA = 15.0 kVA

500 m² ÷ 10 = 50구

🔧 전열에서 동력으로

①전열까지 구했으면 마지막은 동력 부하다

②전동기는 출력이 아니라 「입력」으로 바꿔 더해야 해요

동력 부하(전동기 입력 피상 전력)

P_입력 = P_출력η × cos θ

η: 전동기 효율, cos θ: 역률. 결과는 kVA 이고, 입력 유효 전력은 P_출력 / η [kW] 다

동력 풀이 예제

S = 750.88×0.85 = 100.3 kVA

효율 88%, 역률 85% 라 입력은 출력보다 늘 커요

최종 합계

설비 용량 = 5.95 + 15.00 + 100.27 = 121.22 kVA

수요 전력 = 121.22 × 0.7 = 84.85 kVA(수요율 0.7, 조명 · 전열은 역률 1 로 보아 더함)

함정과 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 자리

① 광속법으로 등 수(N)를 구한 것인지 전력(W)을 구한 것인지 구분한다. N = E·A/(F·U·M), W = N × 등 하나의 소비 전력

② 전동기 출력을 그대로 부하로 적으면 틀린다. 반드시 입력으로 바꾼다

③ 전열 부하는 VA(피상 전력)라 kW 로 바꿀 때 역률을 곱하는지 확인한다

④ 조명률(U)과 보수율(M)을 헷갈린다. U 는 방의 이용 효율, M 은 시간에 따른 열화예요

광속법 변형: 등 수 구하기

N = E · AF₁ · n · U · M

F₁: 램프 하나의 광속[lm], n: 등 하나의 램프 수 → 등기구 수량

🔄 변형 문제 유형

① 층마다 용도가 다른 건물은 층별 조도 · 콘센트 기준을 달리해 더한다

② 전동기가 여러 대면 가장 큰 한 대의 기동 전류에 나머지 정격 전류를 더한다

③ 승강기는 정격 속도 · 적재 하중으로 전동기 출력을 구한 뒤 입력으로 바꾼다

④ 주방 · 세탁실 같은 특수 부하는 따로 VA 기준을 적용해요

실전 답안 체크리스트

📋 부하 설계 최종 정리

①조명 · 전열 · 동력 세 부하를 각각 구하고

②수요율을 곱해 변압기 용량까지 이어야 답안이 완결된다

조명

P = E·Aη·U·M

광속법

전열

P = n × VA/구

콘센트 수 기준

🔗 세 부하 → 합계 → 수요율

조명 · 전열 · 동력을 따로 구해 더하고 수요율을 곱하는 흐름

동력

P_in = P_outη·PF

입력으로 환산

합계

Σ → ×D_f

수요율 적용

🎯 시험 포인트

① 세 부하를 표로 정리하면 답안이 읽기 쉽다

② 조명 조도 기준: 사무실 500 lx, 복도 150 lx, 주차장 50 lx

③ 전동기를 출력이 아니라 입력으로 적었는지 검산한다

④ VA 를 kW 로 바꿀 때 역률을 곱했는지 확인한다

⑤ 합한 뒤 수요율을 곱하고, 그 값이 문제 조건인지 표준값인지 밝혀요

📝 대표 기출 유형

①[기출유형] 바닥 면적 200 m², 조도 500 lx, 40 W 형광등(광속 3,000 lm), 조명률 0.6, 보수율 0.7 일 때 등 수는? (답: N = 500×200/(3000×0.6×0.7) ≒ 80등)

②[기출유형] 75 kW 전동기(효율 88%, 역률 85%)의 입력 용량[kVA]은? (답: S = 75/(0.88×0.85) ≒ 100.3 kVA, 입력 유효 전력은 75/0.88 ≒ 85.2 kW)

③[기출유형] 사무소 건물의 조명 · 전열 · 동력 부하를 구하고 수요율 70% 를 적용한 수요 전력은?

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마지막 수정 2026-10-20

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