개요 — 왜 최대수요전력이 중요한가
공장의 전력관리에서 가장 큰 비용 영향을 주는 항목 중 하나는 한 달 동안 기록된 최대수요전력(Maximum Demand)입니다. 전력회사는 이 최대치(통상 15분 간격 측정값 또는 계량기 설정값)를 기준으로 기본요금을 산정합니다. 따라서 단 몇 분간의 피크 발생만으로도 한 달 전체 요금이 크게 증가할 수 있으므로, 피크 관리는 단순 절감 이상의 의미를 가집니다.
사례 개요 — 분석 대상 공장
분석 대상은 경기도 소재의 정밀 금속가공 공장(한전 계약 1,000kW)입니다. 주요 설비는 CNC가공기, 에어콤프레서, 냉동기·냉각펌프, 열처리 히터, 집진기, 조명 등으로 구성되어 있으며, 성수기에는 순간 최대수요전력이 960kW까지 상승하는 문제가 있었습니다. 이로 인해 월 기본요금이 평상시보다 약 12% 높게 책정되어 연간으로는 상당한 비용 손실이 발생하고 있었습니다.
설비별 계측 결과
현장에 전력 분석계를 설치하고 1개월간 연속 계측한 주요 수치입니다.
| 구분 | 설비명 | 평균부하 (kW) | 최대부하 (kW) | 동시사용률 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | CNC가공기 12대 | 280 | 360 | 80% |
| 2 | 에어콤프레서 2대 | 90 | 140 | 100% |
| 3 | 냉동기 + 냉각펌프 | 160 | 210 | 95% |
| 4 | 집진기·송풍기 | 80 | 110 | 85% |
| 5 | 열처리 히터 | 180 | 230 | 100% |
| 6 | 조명 및 보조설비 | 60 | 75 | 90% |
문제 진단 — 핵심 원인
계측 데이터와 현장 관찰을 종합해보면, 피크의 주요 원인은 설비의 동시 가동(운전 타이밍의 겹침)이었습니다. 특히 오후 13시~15시 사이에 냉동기·히터·콤프레서가 동시에 고부하로 작동하면서 짧은 시간에 950kW를 초과하는 피크가 빈번하게 발생했습니다. 세부 원인은 다음과 같습니다.
- 냉동기 두 대가 동일 설정으로 동시에 가동되어 병렬 부하가 중복되었음.
- 열처리 히터의 예열과 생산 라인 가동 시점이 중복되어 불필요한 중첩 가동이 발생.
- 에어콤프레서 로테이션 미비로 순간 다중 기동이 발생함.
- 점심시간·휴게시간 등 비작업 구간에도 일부 조명/집진기가 계속 동작.
개선대책(시행 내용)
우리는 다음과 같은 단계적 개선을 적용했습니다.
- 냉동기 순차제어 도입 — 두 대를 자동 시퀀스로 운영, 피크시간대 한 대만 운영.
- 히터 예열 시간 조정 — 예열 시간을 오전으로 이동하여 본격 가동 시간대와 중첩되지 않도록 조치.
- 에어콤프레서 로테이션 — 1·2호기의 가동을 주기적으로 교대하고 부하 저감 시 대기모드 전환.
- 조명·집진기 센서제어 — 비사용 구간 자동 OFF, 필요 시 지연삭제 기능 적용.
- 운영자 교육 — 피크 억제 행동(동시 기동 금지, 예열 타이밍 준수 등) 습관화.
개선 효과(계량 결과)
개선 후 3개월 간 재계측한 결과는 다음과 같습니다.
| 항목 | 개선 전 | 개선 후 | 변화율 |
|---|---|---|---|
| 최대수요전력 | 960 kW | 810 kW | ▼15.6% |
| 평균 역률 | 0.87 | 0.94 | ▲8% |
| 월 전력요금(기본+사용료) | 18,200,000원 | 16,050,000원 | ▼12% |
| 설비 고장률 | 월 3건 | 월 1건 | ▼66% |
개선 결과는 단순한 요금 절감에 그치지 않고, 설비의 기동 스트레스 완화로 고장률 감소 및 전력 품질 개선(역률 향상)이라는 부수적 이익을 가져왔습니다.
추가 권장 조치
장기적으로 고려할 수 있는 추가 방안은 다음과 같습니다.
- EMS(에너지관리시스템) 도입으로 실시간 피크 예측 및 자동제어 고도화.
- 진상콘덴서 설치 및 용량 최적화로 역률 추가 개선.
- DR(수요반응) 프로그램 참여로 피크 감축 시 인센티브 확보.
- IoT 기반 모니터링과 데이터 분석을 통한 예측 정비 및 최적화 알고리즘 적용.
시사점 및 결론
이번 사례의 핵심 메시지는 명확합니다. 동일한 설비·생산량이라도 운전 타이밍과 제어 방식을 바꿈으로써 최대수요전력은 크게 줄일 수 있다는 것입니다. 즉, 피크 관리는 대규모 설비 투자만으로 해결되는 문제가 아니며, 데이터에 기반한 운영 개선과 간단한 자동제어 적용으로도 충분한 효과를 얻을 수 있습니다.
또한 역률 개선과 EMS 연계, DR 참여는 단기적 비용절감뿐 아니라 설비의 신뢰성 향상과 운영 유연성을 높이는 투자입니다. 공장 전력 관리는 지속적인 계측·분석·개선의 순환으로 접근해야 하며, 이를 통해 장기적인 비용 절감과 안전한 운영을 동시에 달성할 수 있습니다.