산업계에서는 에너지 절약대책이 진전되어 에너지 원전위는 상당히 저감되고 있으나 전력원전위는 변동이 없거나 증가경향에 있다. 전기설비의 에너지 절약이 강력히 요청되는 이유가 여기에 있다고 하겠다. 따라서 몇회에 걸쳐 최근의 전기설비의 에너지 절약대책에 대하여 설명하기로 한다.
국토교통부는 '건축물의 에너지절약 설계기준'과 관련해 지난해 9월, 12월 두 차례 개정하고 시행에 들어갔다. 이 기준은 건축물의 효율적인 에너지관리를 위해 열손실 방지 등 에너지절약 설계에 관한 기준, 에너지절약계획서 및 설계 검토서 작성기준, 녹색건축물의 건축을 활성화하기 위한 건축기준 완화 등에 관한 사항을 담고 있다. 특히 9월 개정에서는 LED조명 설치 확대, 에너지성능지표(EPI) 전기부문 검토항목 추가 등 전기부문에 대한 내용이 다수 포함돼 있어 관계자들의 관심이 요구된다. 개정내용 중 전기부문에 대해 자세히 해설한다.
전기에너지의 절약은 시대적 배경을 놓고 볼 때 필요 절대량을 인간의 인내심에 의존하여 지속적으로 줄여나아가는 데에는 그 한계가 있을 뿐 아니라 예측이 어려운 장기적 손실을 감수하여야 한다는 어려움이 있다. 현대생활에서 좀더 편안히 잘 살아보고저 하는 인간의 근원적 욕구는 전기에 대한 의존도를 더욱 높이게 되므로 전기는 필요한 양만큼 충분히 사용할 수 있도록 하면서 불필요하게 낭비되는 요소를 철저히 제거하는 데 주안점을 두어야 한다고 본다. 전기에너지 절약방법에 있어서의 주요항목을 대별하면 낭비적 요소의 제거, 고효율기기 및 방식채용, 자연 에너지의 최대이용, 고품질의 공사, 고품위의 시설관리 등으로 볼수 있으며 여기에 안전설비 확보(실제 고장이나 사고는 막대한 에너지 손실을 주기 때문에)를 첨가한다면 현실적 방법으로는 최대의 노력을 기울였다고 보아도 된다. 본고에서는 이러한 일반적인 절전방안을 고려하면서 우리의 생활공간인 건축물에서의 전기에너지 절약 기술로서의 적정 변압설비 채택방안 및 배전설비에서의 에너지절약 방안등에 대하여 살펴보고자 한다.
최근 들어서는 지구환경보호와 에너지자원 고갈의 위기감 속에 에너지절약기기의 니즈가 급속하게 가속화되고 있다. 산업분야에서의 에너지절약기기로서는 고효율모터나 인버터가 사용되고 있는데 아직 이들 기기의 보급률은 낮은 실정이다. 점차 에너지절약기기에 대한 관심이 높아 가는 가운데, 한편 산업용전력 사용량의 약 70$\%$를 모터가 차지하고 있다고 알려지고 있으며 모터 유닛의 손실 삭감으로 큰 에너지절약 효과를 기대할 수 있기 때문에 3상모터의 고효율화 요구와 인버터구동에 의한 에너지절약니즈가 급속히 퍼지고 있다. 3상모터의 에너지절약 니즈에는 위험지구(폭발성 분위기) 안에서 사용되는 용도도 많아 이와 같은 위험장소에서 사용되는 방폭전기기기에서는 1993년의 국제규격(IEC 규격)에 정합(整合)된 신JIS 방폭규격의 발행으로 정전의 일본독자적인 방폭규격은 폐지되고 이 새로운 JIS 방폭규격에의 통합 움직임이 있었다. 미쓰비시전기는 이와 같은 동향에 대응하기 위하여 고성능$\cdot$에너지절약 모터 ''수퍼라인 에코시리즈''로서 고효율 시리즈, 인버터구동 전용토크 시리즈, 신JIS방폭규격대응 안전증(安全增) 방폭형 시리즈를 제품화하였다. 수퍼라인 에코시리즈는 동사 독자의 강판프레임을 사용하여 철저한 저손실 설계의 채택으로 업계 톱클래스의 고효율$\cdot$에너지절약을 실현하였다. 인버터구동에 최적한 특성, 내환경성의 강화와 베어링의 장수명화에 의한 장기(長期) 메인터넌스프리화 및 저소음$\cdot$저진동화를 실현한 고성능모터이다.
최근 인버터의 에너지절약 및 이용 합리화는 공조용뿐만 아니라 전에는 별로 생각하지 않았던 반송(搬送)기계, 기타 일반산업기계에도 니즈가 높아가고 있다. 그 결과 여러 가지 에너지절약 방법에 의한 대처방안이 추진되고 있다. 1999년 4월에 시행된 개정 (일본)省에너지법에서도 (1)팬, 펌프, 블로어, 컴프레서 등의 유체기계에 대해서는 회전수 제어 등으로 송출량과 압력을 적절히 조정하여 전동기의 부하를 저감시킬 것 (2) 전동력응용설비를 부하변동이 큰 상태에서 사용할 때는 부하에 따른 운전제어를 할 수 있도록 회전수제어장치 등을 설치하도록 검토할 것 과 같이 공조용도 이외의 일반용도에 대해서도 인버터 설치를 장려하고 있다. 그래서 본고에서는 인버터운전에 의한 에너지절약을, 공조용도에 한정하지 않고 부하특성에 따른 것과 운전상태에 따른 것에 대하여 각각의 에너지절약 실현방법을 소개한다. 2장에서는 인버터운전으로 에너지절약을 할 수 있는 기본적인 생각을 기술한다. 3장에서는 부하특성에 따른 에너지절약 방법으로 2승저감토크 부하, 정토크 부하, 정출력 부하로 분류하여 상용운전에서의 에너지로스 요인을 분석, 인버터운전이 에너지절약이 되는 이유를 기술한다. 4장에서는 각 운전상태에 따른 에너지절약방법으로 시동$\cdot$가속, 일정속도 운전, 감속$\cdot$정지 모드로 분류하여 각각의 상태에서의 에너지로스의 요인을 분석, 인버터운전이 에너지절약이 되는 이유를 기술한다. 5장에서는 공조용도 이외의 분야에서 새로운 에너지절약이 가능하게 된 구체적인 사례 도입에 있어서의 주안점과 효과에 대해 소개한다.
건축분야에서 자원, 에너지 절약을 고려할 때 건설공사, 건물해체, 철거에 따른 에너지소비문제도 중요하지만, 계획단계와 건물의 유지, 운용 단계에서도 에너지절약 대책 또한 매우 중요하다. 건물의 방의 배치, 레이아웃, 디자인이라는 감각적인 성능 평가 뿐만 아니라 에너지, 자원절약의 관점에서도 평가도 중요하며 그 때문에 매력있는 에너지절약 시책과 실적 데이터의 정비가 필요하다.
전력수급는 경제규모의 확대와 국민소득 증대에 따라 계속적으로 증가될 것이 예상되고 있다. 국민경제에 필수불가결한 전력이 안정적으로 공급되기 위해서는 발전소의 건설도 중요하지만 현재 우리 사회에는 지방화, 민주화 확산과 환경에 대한 관심등이 고조되면서 발전소 건설여건이 날로 어려워지고 있을 뿐만 아니라 대부분의 에너지도 수입에 의존하고 있는 특수성에도 불구하고 낭비적이고 비효율적인 소비현상을 보이고 있어 앞으로의 전력정책은 그 동안의 공급위주에서 벗어나 수요측면에서 수요관리 및 소비절약등에 역점을 두어 추진될 것이다. 이를 위해 앞에서 언급한 수요관리 및 전기소비 절약을 강력히 추진하여 장기적으로 전기저소비형사회가 되도록 유동함에 아울러 기존설비의 수명연장, 효율 및 기능 향상 그리고 기술개발등에 대한 집중적인 투자와 지원을 할 계획이다.
동력자원부는 전력안정대책의 일환으로 전기소비절약 모범사례의 발급보급을 위하여 정부 각부처 및 정부투자기관, 전기 다소비업체 등으로 부터 접수된 절전 모범사례중 우수사례를 심사, 우수작 15편을 선정하고 제안자에게 장관 표창을 수여했다. 아울러, 우수작의 모범사례를 통해 우리 전기기술자들에게 도움이 되었으면 하고 15편의 모범사례를 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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