부하설비 설계

Load Design

부하설비 설계는 조명·전열·동력 부하를 나누어 건물 수요를 짜는 기본 골격 단원이에요. 면적·조도·전동기 용량이 각 부하식에 들어가 수요전력으로 모여요. 세 부하를 한 덩어리로 어림하면 간선·변압기가 빗나가요. 면적·조도·동력 슬라이더로 구성 막대와 계산 흐름을 확인해 봐요.

이 건물에 필요한 전기부하는?

지상 3층, 지하 1층 사무소 건물의 전기설비를 설계합니다. 각 층에는 조명, 전열(콘센트),동력(공조·펌프) 세 종류의 부하가 존재합니다. 각각을 어떻게 산출하고, 최종 설비용량을 구할까요?

🏗️ 부하설비 3종류: 전기설계의 기본 골격

① 조명부하: 공간에 필요한 밝기(조도)를 확보하는 데 드는 전력

② 전열부하: 콘센트·전기난방 등 열/편의 설비의 전력

③ 동력부하: 전동기 구동(공조기, 급수펌프, 엘리베이터 등)

• 세 부하를 각각 산출 → 합산 → 수요율 적용이 설계의 출발점

건물 부하 구성 시각화

1개 층의 면적, 요구 조도, 전동기 출력을 조절하면 각 부하가 실시간으로 계산됩니다. 좌측은 건물 단면, 우측은 부하별 크기 비교입니다.

1개층 면적500 m²

요구 조도500 lx

동력(전동기)75 kW

🔑 부하 구성 비율의 감각

① 사무소: 조명 30~40%, 전열 20~30%, 동력 30~40%

② 공장: 동력 70% 이상 → 동력부하 중심 설계

③ 병원: 동력 + 특수부하(의료장비) 비중 높음

• 건물 용도에 따라 비율이 크게 달라지며, 이것이 설계 방향을 결정

세 가지 부하의 핵심 공식

조명부하 (광속법)

N = E · AF · U · M

E: 조도[lx], A: 면적[m²], F: 1등당 광속[lm], U: 조명률, M: 보수율

조명 풀이 예제

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

LED 100lm/W 기준, 조명률 0.6, 보수율 0.7

🔧 조명 → 전열

①조명부하 계산이 끝났으면

②같은 방법으로 전열부하(콘센트)를 산정한다

전열부하

P_전열 = 콘센트 수 × 1구당 VA

사무소: 10m²당 1구, 1구당 300VA (내선규정)

전열 풀이 예제

P = 50구 × 300VA = 15.0 kW

500m² ÷ 10 = 50구

🔧 전열 → 동력

①전열까지 끝났으면 마지막 동력부하

②전동기는 반드시 출력이 아닌 "입력"으로 환산해야 한다

동력부하 (전동기 입력)

P_입력 = P_출력η × cos θ

η: 전동기 효율, cos θ: 역률. 출력이 아닌 입력으로 환산!

동력 풀이 예제

P = 750.88×0.85 = 100.3 kW

효율 88%, 역률 85% → 입력은 출력보다 항상 큼

최종 합산

설비용량 = 6.0 + 15.0 + 100.3 = 121.2 kW

수요전력 = 121.2 × 0.7 = 84.9 kW (수요율 0.7 적용)

함정 포인트 & 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 포인트

① 광속법에서 '등 수(N)'를 구한 건지 '전력(W)'을 구한 건지 구분 → N = E·A/(F·U·M), W = N × 1등당 소비전력

② 전동기 '출력'을 그대로 부하로 적으면 오답 → 반드시 '입력'으로 환산

③ 전열부하 단위: VA(피상전력) → kW 변환 시 역률 적용 여부 확인

④ 조명률(U) vs 보수율(M) 혼동 → U는 공간 효율, M은 시간 열화

광속법 변형: 등 수 구하기

N = E · AF₁ · n · U · M

F₁: 램프 1개 광속[lm], n: 1등당 램프 수 → 등기구 수량 산출

🔄 변형 문제 패턴

① 층별로 용도가 다른 건물 → 각 층 조도·콘센트 기준이 다름, 층별 합산

② 전동기가 여러 대 → 최대 1대 기동전류 + 나머지 정격전류 합산

③ 승강기 부하 → 정격속도·적재하중으로 전동기 출력 산출 후 입력 환산

④ 주방·세탁실 등 특수부하 → 별도 VA 기준 적용

실전 답안 체크리스트

📋 부하설계 최종 정리

①조명·전열·동력 3가지 부하를 각각 산정하고

②수요율을 곱하여 최종 변압기 용량까지 연결하는 것이 완결 답안

조명

P = E·Aη·U·M

광속법, kW

전열

P = n × VA/구

콘센트 수량 기준

🔗 3종 부하 → 합산 → 수요율

조명·전열·동력을 각각 구한 뒤 합산하고 수요율을 적용하는 흐름

동력

P_in = P_outη·PF

입력 환산 필수

합계

Σ → ×D_f

수요율 적용

🎯 시험 포인트

① 답안에 3종 부하를 표 형태로 정리하면 가독성 ↑

② 조명: 조도 기준표 암기. 사무실 500lx, 복도 150lx, 주차장 50lx

③ 전동기: '출력'이 아닌 '입력'으로 적었는지 반드시 검산

④ 단위 통일: VA→kW 변환 시 역률을 곱했는지 확인

⑤ 합산 후 수요율 적용 → 수요율 값의 출처(문제 조건 or 표준값) 명시

📝 대표 기출문제

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

②[기출유형] 75kW 전동기(효율 88%, 역률 85%)의 입력 용량[kW]을 구하시오. (답: P = 75/(0.88×0.85) ≒ 100.3kW)

③[기출유형] 사무소 건물의 조명·전열·동력 부하를 산출하고 수요율 70%를 적용한 수요전력을 구하시오.