UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법을 해설! 용량이나 백업 시간 등

「만약」의 정전이나 전원 트러블시에, 장치에 전원을 공급해, 큰 손실을 막아 주는 UPS. 세상에는 많은 종류의 UPS가 있지만, 자신의 목적에 맞는 UPS를 선택 하려면 어떻게 해야 합니까?

본 기사에서는 용량이나 백업 시간 등의 기본이 되는 선정 요소부터, 「이런 기능이 있으면 편리」한 +α의 선정 요소까지, 정리해 설명합니다.

UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법이란?

UPS를 선택하려면 사양의 "기본"이되는 선정 요소와 "+α"가되는 선정 요소가 있습니다.

기본편

• · 백업 대상 장치
• · UPS 용량
• · 백업 시간
• ・입출력 전압, 주파수, 배선 방식(상수·선수)

+α기능편

• ・급전 방식
• ・배터리 종류
• · 옵션 기능

다음항 이후에서는 각각에 대해 자세하게 해설해 갑니다.

기본편:UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법
1. 백업 대상 장치를 결정합시다.

가장 먼저 할 일은 UPS를 설치하여 무엇을 정전 등의 전원 트러블로부터 보호하고 싶은지 그 목적을 명확히 한다는 것입니다. 그 목적에 따라 UPS로 백업할 대상 장치를 결정 합니다.

예를 들면 「데이터」를 전원 트러블에 의한 「손실」로부터 지키고 싶다면, PC나 서버, 네트워크 기기나 검사 장치등을 백업할 필요가 있습니다. 한편, 공장에서 생산된 「제품」을 전원 트러블에 의한 「불량」등으로부터 지키고 싶은 경우에는, 생산 설비나 제조 라인등을 백업할 필요가 있습니다.

지키고 싶은 것(백업 대상 장치)에 의해, UPS는 크기도 가격도 전혀 바뀌므로, 우선은 그 점에 대해서, 명확하게 하는 것이 필요합니다.

관련 페이지：공장에 추천의 UPS(무정전 전원 장치)는? 용도별로 필요성과 비용 효과의 이미지를 해설!

기본편:UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법
2. 용량으로 선택하는 방법

다음에 결정하는 것은「용량」입니다. 즉「UPS로부터 얼마나 전력을 공급할 수 있는가?」라고 하는 이미지가 됩니다. 용량 선정에 필요한 용어나 단위, 선택 방법을 살펴봅시다.

2-1. UPS의 정격 출력 용량［kVA/kW］란?

UPS의 용량을 나타내는 카탈로그 기재의 스펙은「정격 출력 용량」입니다. 정격출력용량이란 UPS에서 출력(공급)할 수 있는 전력의 용량을 말하며, 카탈로그에는 「정격출력용량(피상전력/유효전력)：1kVA/0.8kW」와 같이 기재되어 있습니다.

여기서 들을 수 없는 VA[볼트암페어]라는 단위에 대해 설명합니다. VA[볼트암페어]란, V[볼트]와 A[암페어]를 곱한 것으로, V[전압]×A[전류]=VA[전력용량]이라는 계산방법입니다. k[킬로]는 1,000을 나타냅니다.

【예】 1kVA(1000VA)의 UPS는 전압이 100V이고 전류값이 합계 10A까지의 대상 장치를 백업할 수 있다

VA[피상전력]과 W[유효전력]의 차이에 대해서는, 다운로드 자료 「UPS 선정의 개요를 이해하자!」안에서 해설하고 있습니다.

2-2. 백업 대상 장치의 소비 전력을 확인합시다.

다음으로 카탈로그나 사양서로부터 백업 대상 장치측의 소비 전력을 확인합시다.

여기에서 이미지를 잡아 주시기 위해, 몸 주변의 장치의 소비 전력의 몇 가지 예를 소개합니다. 실제 소비 전력은 실제 백업 대상 장치를 확인하십시오.

• ・PC … 0.35 kVA

• ・FA PC … 1 kVA

• · 서버 ... 2 kVA

• ・공장 설비 … 20~300 kVA

• ・반송 라인 … 20 kVA

• ・제조 라인 … 100 kVA

카탈로그나 사양서에서의 소비전력의 기재는, [VA]가 아니라 [W]도 함께 기재되어 있는 경우, 또 [VA]와 [W]의 어느쪽이든으로 기재되어 있는 경우도 있습니다. 어느 한쪽 밖에 기재되어 있지 않은 경우는 마찬가지로 카탈로그나 사양서에 기재되어 있는 [역률]을 사용하여 다른 한쪽을 산출합니다.

※1 역률의 기재가 없는 경우, 역률을 최대의 1.0(100%)로서 계산합니다.

역률에 대한 자세한 설명은, 다운로드 자료 「UPS 선정의 개요를 이해하자!」안에서 해설하고 있습니다.

2-3. 용량으로 UPS를 선택해 보자!

그런데 여기까지 UPS의 정격 출력 용량과 백업 대상 장치의 소비 전력에 대해 설명했습니다. 그럼 그들을 바탕으로, 예제에서 UPS의 정격 출력 용량을 선택해 봅시다.

다음과 같은 703 [VA] / 684 [W] 세트의 정보 하드웨어를 UPS로 백업하고 싶습니다.

이것을 만족하는 용량의 UPS 란, 2-1에서 해설한 UPS의 정격 출력 용량[kVA]/[kW]가 백업 대상 장치의 소비 전력 703[VA] /684[W]를 각각 웃돌 필요가 있습니다 .

이상을 가미하여 당사 UPS 「E11B 1.0kVA 모델」을 선정했습니다. UPS와 백업 대상 장치의 용량을 비교해 봅시다.

상기에서는 백업 대상 장치의 소비 전력을 UPS의 출력 용량이 커버할 수 있는 것을 알 수 있었다.

그러나 UPS를 선택할 때는 백업 대상 장치의 소비 전력 빠듯한 UPS가 아니라 마진을 잡고 어느 정도 "여유를 가진 용량"의 UPS를 선택할 필요가 있습니다. 따라서 이번에는 최근 상위 사이즈인 E11B 1.5kVA 모델을 최종적으로 선정했습니다.

이제 백업 대상 장치의 소비 전력을 여유있게 커버하는 UPS를 선택할 수 있었습니다.

기본편:UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법
3. 백업 시간(유지 시간)에서 선택하는 방법

용량 다음에 결정하는 것은 "백업 시간 (보유 시간)"입니다. 어떻게 선택해야 하는지 살펴보겠습니다.

3-1. 백업 시간(유지 시간)이란?

백업 시간 이란 정전 등의 전원 트러블이 일어났을 때 「UPS로부터 얼마나 시간, 전력을 공급할 수 있는가」의 수치입니다. 카탈로그에는 ○분 등의 분 단위로 기재되어 있습니다.

3-2. 필요한 백업 시간(유지 시간) 이미지

필요한 백업 시간은 "얼마나 전력을 공급해야 하는가? 전원을 공급하는 동안 무엇을 하고 싶은가?"에 따라 크게 다릅니다. 아래에서 그 예를 소개합니다.

【정전이 일어났다! 】

• ・PC를 안전하게 셧다운하는 동안만, 전력 공급을 하고 싶다… 5분
• ・비상용 발전기가 기동할 때까지만 전원을 공급하고 싶다… 10분
• ・장시간 백업하고 싶다… 180분

3-3. 부하율이란? 백업 시간에서 UPS를 선정해 보자!

백업 시간에 UPS를 선정할 때, 「부하율」이라고 하는 수치에의 이해가 필요하게 됩니다. 부하율은 UPS 용량에 대한 부하 용량의 비율 입니다. 예를 들어 정격 용량이 10kVA인 UPS로 소비 전력 2kVA의 장치를 백업하려고 합니다. 그러면 2[kVA]÷10[kVA]=20%가 부하율이 됩니다.

구체적인 부하율을 계산하는 방법은 앞의 2-3의 예에서 설명합니다. 이번에 필요한 백업 시간은 8분입니다.

앞에서 설명한 것과 유사한 하드웨어 세트를 출력 용량 1500VA / 1200W의 UPS "E11B1.5kVA 모델"로 백업한다고 가정합니다. UPS 부하율은 각각 「VA가 1500VA > 703VA(47%)」, 「W가 1200W > 684W(57%)」이므로, 조건이 엄격한 W 57%쪽을 채용합니다. 이것으로 부하율은 확정 할 수 있었습니다.

다음은 UPS 카탈로그에 설명되어 있는 "부하 비율 - 백업 시간 그래프"를 참조합니다. 이번 부하율이 57%인 경우 백업 시간이 '10분 이상'임을 알 수 있습니다. 따라서 필요한 "8분"의 백업 시간이 확보되어 있다고 판단할 수 있습니다.

여기까지, 「백업 대상 장치」 「용량」 「백업 시간」이라고 하는, UPS를 선택할 때의 가장 기본이 되는 점에 대해서, 해설해 왔습니다.

기본편:UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법
4. 입출력 전압, 입출력 형태, 전원의 종류(상수·선수)에 대해서

그런데 여기서부터는, UPS의 사양을 선정할 때에 필요한 스펙에 대해서, 소개해 가겠습니다. 모두 UPS나 백업 대상 장치의 카탈로그나 사양서에서 확실히 확인합시다.

4-1. 입력 전압[V]/출력 전압[V]

입력 전압은 "상용 전원 → UPS"로 보내지는 전압 입니다. 출력 전압이란 「UPS→백업 대상 장치」에 보내지는 전압을 말합니다. 입력과 출력은 기본적으로 동일한 전압이 됩니다. 100V계와 200V계로 나뉘어 나라에 따라 다른 경우가 많아 일본에서는 100V계가 주류입니다.

4-2. 주파수

UPS를 사용하는 지역에 따라 주파수는 다르며 동일본에서는 50Hz, 서일본에서는 60Hz입니다. 또한 해외에서도 주파수는 다릅니다. UPS를 선택할 때는 지역의 주파수에 적응한 것이 되도록 주의합시다.

4-3. 배선 방식(상수·선수)

전기를 보내는 방법으로는 "단상"과 "삼상"이라는 두 가지 방법이 있습니다. 거친 이미지로서는,「단상은 가정용」의 콘센트등으로, 소용량의 UPS에 많습니다. 한편「삼상은 공장 등의 업무용」의 전력에 많고, 중대 용량의 UPS는 삼상의 경우가 많습니다.

4-4. 사양 선정이 진행되면…반입, 설치 방법도 사전에 확인합시다

사양의 선정이 진행된 타이밍에서 반입이나 설치 방법도 확인해 둘 필요가 있습니다. 설치 장소는 확보할 수 있는지, 바닥의 강도는 괜찮은지, 배선이나 반입 경로에 대해서 문제가 없는지 등, 막상 반입시에 트러블이 되지 않기 위해, 사전에 확인해 둡시다.

+α기능편:UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법
5. 급전 방식

여기까지는, UPS의 용량이나 백업 시간으로의 선택 방법, 사양에 대해서 해설해 왔습니다만, 여기로부터는「더 많은 이러한!」라고 하는 +α의 기능으로의 선택 방법에 대해서, 소개해 갑니다.

처음은 급전 방식에 대해 입니다. UPS에는 메이커에 의해 부르는 방법은 다릅니다만, 몇개의 급전 방식이 있습니다. 당사 산요전기의 경우의 각각의 특징에 대해 소개하겠습니다.

5-1. 상시 상용 급전 방식

장점으로는 ①저가②비교적 소형③에너지 절약성이라는 점이 있습니다. 한편 단점으로서, 정전이 발생했을 때, 전력을 공급할 때에 「순단」이 발생해 버리기 때문에, 어느 정도의 전압 저하나 파형의 혼란은 피할 수 없다는 점이 있습니다.「가격이나 에너지 절약 중시로, 어느 정도 순단이 있어도 OK」라고 하는 경우에 추천의 급전 방식입니다.

상세 페이지：상시 상용 급전 방식의 UPS란?

5-2. 상시 인버터 급전 방식

메리트로서는 ①정전시에 무순단으로 전원 공급을 할 수 있는 ②파형의 혼란이 없다는 점이 있습니다. 한편 가격도 비교적 비싸고, 소비 전력도 많습니다.「코스트보다 무순단, 급전의 신뢰성을 중시한다」라고 하는 경우에 추천의 급전 방식입니다.

상세 페이지：상시 인버터 급전 방식의 UPS란?

5-3. 패러렐 프로세싱 급전방식

「상시 상용 급전 방식」과 「상시 인버터 급전 방식」의 좋은 점을 취하고 있는 것이 「패러렐 프로세싱 급전방식」입니다. 정전시에 무순단으로 전력 공급을 하고 파형도 정돈할 수 있는 한편 저소비 전력화도 실현하고 있습니다.

상세 페이지 : 패러렐 프로세싱 급전방식 UPS란?

+α기능편:UPS(무정전 전원 장치)의 선택 방법
6. 배터리 종류(납과 리튬)

UPS에 탑재되는 배터리에는 「납 축전지」와 「리튬 이온 전지」의 2종류가 있습니다. 종래에는 납 축전지가 일반적이었습니다만, 최근에는 리튬 이온 전지로의 대체가 진행되고 있습니다.

UPS의 배터리 수명은, 종래의 납 축전지에서는 「2~5년」입니다만, 리튬 이온 전지라면 「10년」^※2 라고 하는 장수명을 실현하고 있습니다. 장수명화에 의한 메인터넌스 코스트의 경감 뿐만 아니라, UPS의 소형 경량화나 경년 열화에 의한 용량 저하가 적은 등, 여러가지 이점이 있습니다.

※2 사용 환경이나 주위 온도에 따라 다름

상세 페이지 : UPS의 리튬 이온 전지와 납 축전지를 철저 비교!

+α기능편：UPS(무정전 전원장치)의 선택 방법 7. 옵션 기능

마지막으로, UPS의 메인터넌스 효율 UP이나 공장의 IoT화를 진행시키고 싶은 분 에게의 옵션 기능, 「LAN 인터페이스 카드」에 대해 소개하겠습니다.

LAN 인터페이스 카드 (LAN 카드)를 UPS에 장착하고 공장 내의 네트워크에 접속함으로써 복수의 UPS를 일괄적으로 감시·제어할 수 있게 되었습니다. 또 Modbus 통신에 대응한 LAN 카드를 하는 경우, 공장에서 이미 PLC등의 「Modbus 통신을 이용한 IoT 기기」를 도입하고 있는 경우, UPS를 간단하게 주변 기기에 접속해, 일괄로 감시하는 것 공장의 IoT화·보이기화에 공헌할 수 있게 되었습니다.

관련 페이지：UPS(무정전 전원 장치)를 일괄로 감시할 필요성이 늘어나고 있는 이유와, 4개의 메리트란?

UPS를 선택하는 방법에 대한 자세한 내용은 여기를 다운로드하십시오!

이번에 설명한 내용과 보다 자세한 해설을 이쪽의 자료에 정리하고 있습니다.
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감수：산요전기 주식회사 영업 본부 시니어 테크니컬 어드바이저 박사 이즈미야 키요타카

갱신일: 2023-06-07 00:00 /공개일: 2023-04-03 00:00