공장의 전기요금을 줄이기 위해서는 두 가지 핵심 지표를 이해해야 합니다. 바로 역률(Power Factor)과 최대수요전력(Maximum Demand)입니다. 이 두 값은 전력 사용 효율과 요금 체계의 기본을 이루는 요소이지만, 실제로는 그 관계를 혼동하는 경우가 많습니다. 이번 글에서는 역률이 개선될 때 최대수요전력이 어떤 변화를 보이는지, 그리고 왜 진상콘덴서 설치가 전기요금 절감에 직접적인 효과를 주는지 알아보겠습니다.
1️⃣ 역률과 최대수요전력의 기본 개념
역률은 ‘전기를 얼마나 효율적으로 사용하고 있는가’를 보여주는 수치입니다. 전압과 전류의 위상차 때문에 실제 일을 하는 유효전력(P)과, 일을 하지 않는 무효전력(Q)이 함께 존재합니다. 이 둘을 합친 것이 피상전력(S)이며, 역률은 P ÷ S로 계산됩니다. 즉, 역률이 1에 가까울수록 불필요한 전력이 적다는 뜻입니다.
한편, 최대수요전력은 일정 시간(보통 15분) 동안의 평균 전력 중 가장 높은 값을 의미합니다. 전력회사는 이 값을 기준으로 기본요금을 산정하기 때문에, 최대수요전력이 높을수록 매달 기본요금이 올라갑니다.
(요금적용전력은 하절기 :7월~9월, 동절기:12월~2월 중 최대수요전력 중 가장 큰 값으로 기본요금으로 산정합니다)
2️⃣ 역률이 낮으면 최대수요전력이 높아진다
역률이 낮을 때는 동일한 일을 하기 위해 더 많은 전류가 필요합니다. 예를 들어 100kW의 출력을 얻기 위해 역률이 1일 때는 100 kVA면 충분하지만, 역률이 0.8이라면 약 125 kVA가 필요합니다. 즉, 같은 생산량임에도 불필요한 전류가 많이 흘러 계측기에는 더 높은 전력 사용량이 기록됩니다. 이로 인해 최대수요전력이 높아지고, 전기요금 중 기본요금이 상승합니다.
3️⃣ 역률 개선 시 최대수요전력 감소 원리
진상콘덴서를 설치하면 전류의 위상이 전압과 가까워져 무효전력이 줄어듭니다. 그 결과 피상전력(S)이 작아지고, 계측기에 기록되는 전력값 또한 낮아집니다. 즉, 실제 부하량은 그대로지만 전력 사용 효율이 높아지면서 최대수요전력이 감소합니다.
예를 들어 공장 전체 유효전력이 약 1,000kW 정도라고 하면:
| 구분 | 역률 | 피상전력 (kVA) | 최대수요전력 변화 |
|---|---|---|---|
| 개선 전 | 0.82 | 1220 | 기준 (1,250kW) |
| 개선 후 | 0.96 | 1042 | ↓ 약 1,050kW |
이처럼 역률을 개선하면 최대수요전력이 약 15% 이상 낮아질 수 있으며, 이에 따라 기본요금 절감 효과가 직접적으로 나타납니다. 한 중소 제조업체의 사례에서는 월 기본요금이 120만 원 이상 줄어들었고, 전체 전력 손실도 10% 가까이 감소했습니다.
4️⃣ 과보상과 리액터 설치의 중요성
그러나 역률을 무조건 높게 만드는 것이 좋은 것은 아닙니다. 역률이 1을 초과해 ‘진상(leading)’ 상태가 되면 전압 불안정, 설비 손상, 차단기 오동작 등의 문제가 생길 수 있습니다. 또한 인버터, 용접기 등에서 발생하는 고조파는 콘덴서를 과열시키므로, 반드시 리액터(Reactor)를 병행 설치해야 합니다.
5️⃣ 결론
요약하자면, 역률이 개선되면 무효전력이 줄고, 피상전력이 작아지며, 결과적으로 최대수요전력이 낮아집니다. 이는 기본요금과 전력 손실을 동시에 절감하는 매우 효과적인 방법입니다. 다만, 현장 여건을 무시한 과보상은 오히려 역효과를 낳을 수 있으므로 부하 특성을 고려한 최적의 역률을 유지해야 합니다.
진상콘덴서, 리액터, 자동 역률제어반(APFC)을 올바르게 조합하면 공장의 전력 효율을 높이고 설비 수명을 연장할 수 있습니다. 즉, 역률 개선은 단순한 장비 투자 이상의 의미를 갖는 지속 가능한 에너지 절감 전략인 것입니다.
(APFC : Automatic Power Factor Controller)