부하·수용률: 합이 아니라 겹침이 정한다

두 피크를 어긋나게 끌어 보라

두 부하의 하루 곡선이 보인다. 손잡이를 끌어 둘째 부하의 피크 시각을 옮겨라. 두 피크가 겹치면 합성(금색)이 두 배까지 솟지만, 시간을 달리하면 합성 최대가 내려앉는다. 설비는 이 합성 최대에 맞춰 짓는다.

합으로 지으면 너무 크다

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

부등률 · 피크가 어긋난 정도

부등률 = 개별 최대수요의 합 / 합성 최대수요다. 피크가 완전히 겹치면 합성이 합과 같아 부등률은 1이고, 시간을 달리할수록 합성이 작아져 부등률이 1보다 커진다. 부등률이 크다는 것은 그만큼 변압기를 작게 잡아도 된다는 뜻이다. 끌어 본 곡선에서 합성 피크가 내려앉을수록 부등률이 올라간 까닭이다.

수용률과 부하율 · 나머지 두 비

한 수용가도 설비용량을 다 동시에 쓰진 않는다. 수용률 = 최대수요 / 설비용량 ≤ 1이 그 비율이다. 그리고 사용이 하루 종일 얼마나 고른지는 부하율 = 평균수요 / 최대수요로 잰다. 부하율이 1에 가까울수록 설비가 놀지 않고 알뜰히 쓰인다. 수용률·부등률·부하율 셋이 함께, 설비를 정격의 합보다 훨씬 작고 효율적으로 잡게 해 준다.

첫 화면으로 돌아가서

두 피크를 포갰을 때 합성은 두 배(부등률 1)였고, 시각을 어긋낼수록 합성 최대가 내려앉아 부등률이 커졌다. 설비가 견뎌야 하는 것은 합이 아니라 바로 이 합성 최대수요다. 부등률·수용률·부하율은 모두 "정격의 합"과 "실제로 동시에 쓰는 양" 사이의 거리를 다른 각도로 잰 비율이며, 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 본다. 3상 전력은 전압계·전류계만으로는 부족하고 위상을 함께 봐야 한다. 단상 전력계 둘로 3상 전력을 재는 2전력계법에서, 두 계기 값의 합이 곧 전체 유효전력이 되는 이유를 따라간다.