역률을 개선하는 이유
전동기, 변압기 같은 유도성 부하는 일하지 않는 무효전력을 만들어서 역률이 떨어집니다. 역률이 낮으면 같은 전력을 쓰는데도 전류가 커져 전선과 변압기가 부담을 받고, 전력 손실과 전압강하가 늘어납니다. 한전 기본공급약관(제44조)은 역률 90%를 기준으로 기본요금을 가감합니다. 90%에 못 미치면 1%마다 기본요금이 1% 가산되고, 90%를 넘으면 1%마다 1% 감액되며 감액은 95%까지만 적용됩니다.
콘덴서 용량 계산식
Qc = P × (tanθ₁ − tanθ₂)
tanθ = √(1 − 역률²) ÷ 역률
tanθ = √(1 − 역률²) ÷ 역률
P는 부하의 유효전력(kW), θ₁은 개선 전 역률각, θ₂는 목표 역률각입니다. 결과 Qc가 필요한 콘덴서 용량(kvar)입니다.
예시
100kW 부하의 역률을 75%에서 95%로 올리려면 tanθ₁ = 0.882, tanθ₂ = 0.329이므로 Qc = 100 × (0.882 − 0.329) ≈ 55.3kvar가 필요합니다.
설계할 때 확인할 점
- 부하가 변하는 곳은 자동 역률 제어 장치로 단계별로 투입해야 과보상을 막을 수 있습니다.
- 고조파가 많은 설비에는 직렬 리액터를 함께 설치합니다.
- 콘덴서는 표준 규격 용량이 정해져 있으므로 계산값에 가까운 규격을 고릅니다.
자주 묻는 질문
목표 역률은 얼마가 적당한가요?
한전 약관은 90%를 기준으로 1%당 기본요금 1%를 가감하고, 감액은 95%까지만 적용합니다. 그래서 목표를 95%로 잡는 경우가 많고, 100%를 목표로 하면 과보상이 될 수 있습니다. 적용 대상은 계약종별에 따라 다르니 한전 약관을 확인하세요.
콘덴서를 너무 크게 설치하면 어떻게 되나요?
과보상이 되어 진상 역률이 생기고 전압이 올라가며 오히려 손실이 늘 수 있습니다. 부하 변동에 맞춰 단계적으로 투입하는 방식이 안전합니다.
전류가 얼마나 줄어드나요?
전압을 입력하면 개선 전후의 전류를 비교해 줍니다. 역률이 75%에서 95%가 되면 전류가 약 21% 줄어듭니다.