부하·수용률: 합이 아니라 겹침이 정한다

두 피크를 어긋나게 끌기

두 부하의 하루 곡선이 그려져 있다. 손잡이를 끌어 둘째 부하의 피크 시각을 옮기면, 두 피크가 겹칠 때 금색 합성 곡선이 두 배까지 솟고 시간이 어긋날수록 합성 최대가 내려앉아요. 설비는 바로 이 합성 최대에 맞춰 짓는다.

합으로 지으면 너무 크다

한 아파트의 모든 가구가 정격 전력을 동시에 쓴다고 가정하면 변압기가 엄청나게 커야 한다. 그러나 실제로는 누군가 자는 동안 누군가는 요리하고, 피크가 하루 안에 흩어진다. 그래서 설비는 정격의 합이 아니라 실제로 동시에 나타나는 합성 최대수요에 맞춰요.

부등률 · 피크가 어긋난 정도

부등률 = 개별 최대수요의 합 / 합성 최대수요다. 피크가 완전히 겹치면 합성이 합과 같아 부등률은 1이고, 시간이 어긋날수록 합성이 작아져 부등률이 1보다 커져요. 부등률이 크다는 것은 그만큼 변압기를 작게 잡아도 된다는 뜻이고, 끌어 본 곡선에서 합성 피크가 내려앉을수록 부등률이 올라간 까닭도 여기에 있다. 피크 높이가 같은 두 부하라면 서로 완전히 엇갈릴 때 부등률이 가장 커져 2에 가까워진다.

수용률과 부하율 · 나머지 두 비

한 수용가도 설비용량을 한꺼번에 다 쓰지는 않으며, 그 비율이 수용률 = 최대수요 / 설비용량 ≤ 1이다. 사용이 하루 내내 얼마나 고른지는 부하율 = 평균수요 / 최대수요로 재는데, 부하율이 1에 가까울수록 설비가 놀지 않고 알뜰히 쓰여요. 수용률 · 부등률 · 부하율 세 비율이 함께 있어야 설비를 정격의 합보다 훨씬 작고 효율적으로 잡을 수 있다.

첫 화면으로 돌아가서

두 피크를 포갰을 때 합성은 두 배(부등률 1)였고, 시각을 어긋나게 할수록 합성 최대가 내려앉아 부등률이 커졌다. 설비가 견뎌야 하는 것은 합이 아니라 바로 이 합성 최대수요예요. 부등률 · 수용률 · 부하율은 모두 정격의 합과 실제로 동시에 쓰는 양 사이의 거리를 서로 다른 각도로 잰 비율이고, 그 거리 덕분에 변압기를 합보다 작게, 그러나 모자라지 않게 고를 수 있다.

전력의 크기와 비율을 손에 쥐었으니 다음 유닛(PW-B4)에서는 그 전력을 어떻게 재는가를 따져요. 삼상 전력은 전압계와 전류계만으로는 모자라고 위상을 함께 봐야 하는데, 단상 전력계 둘로 중성선 없는 삼상 3선식의 전력을 재는 2전력계법에서 두 계기 값의 합이 곧 전체 유효전력이 되는 이유를 따라간다.