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ⓒ클립아트코리아
환자의 생사를 다루는 병원에서 정전이 발생한다면 무슨 일이 일어날까요? 실제로 베네수엘라에서 나라 전체가 정전되는 대정전이 발생했었습니다. 이때 수많은 중환자가 많은 목숨을 잃었다고 합니다. 이렇게 짧은 순간의 정전이 인명사고로 직결되는 병원에 꼭 필요한 것, 바로 무정전 전원공급장치(UPS, Uninterruptible power supply)입니다. 무정전 전원공급장치는 순간의 정전도 허용하지 않고 전기를 공급하는 장치입니다. 어떠한 원리로 장치가 작동되는지 기본적인 구성과 함께 알아볼까요?
무정전 전원공급장치의 기본적인 구성 ⓒ서유진
무정전 전원공급장치(UPS) 구성과 작동 원리
전원은 전기를 만들어내는 곳이고 부하는 전기를 소비하는 곳입니다. 무정전 전원공급장치는 위의 그림과 같이 전원과 부하 사이에 위치하여 정류기(컨버터), 축전지, 인버터, 그리고 절체스위치로 이루어져 있습니다.
정상상태에서의 전원 공급 ⓒ서유진
특별한 사고가 없는 정상상태에서 전기는 전원에서 부하로 빨간 선을 따라 바로 공급됩니다. 이와 동시에 축전지에도 전기가 저장됩니다. 축전지는 흔히 말하는 배터리로 전기를 저장하는 장치입니다. 한전은 송전 손실을 줄이기 위해 직류가 아닌 교류를 사용하고 있는데요. 축전지는 직류 형태로만 전기를 저장할 수 있습니다. 그래서 교류를 직류로 바꾸어 줄 장치가 필요합니다. 이 역할을 담당하는 것이 바로 정류기(컨버터)입니다. 그렇다면 인버터의 역할도 예상할 수 있겠죠? 컨버터의 역할과 반대로 직류를 교류로 바꾸어 준답니다.
정전은 전원 또는 전원에서 부하로 전기가 흐르기까지의 과정에서 발생한 고장으로 인해 나타나는데요. 기존 회로의 문제를 해결할 때까지 부하에 전력을 공급할 새로운 전원과 회로가 필요합니다. 이때 사용되는 전원이 바로 앞에서 전기를 저장해 두었던 축전지입니다.
절체스위치가 기존 회로에서 위의 그림과 같이 컨버터-축전지-인버터 회로로 연결을 바꾸는 동작을 하게 되고 새롭게 연결된 축전지가 부하에 전기를 공급하게 됩니다.
절체스위치는 우리가 정전이 발생했는지 알 수 없을 정도로 빠르게 회로의 연결을 바꾸어 주는 장치인데요. 문제가 해결되어 정전이 끝나면 자동으로 다시 기존 회로로 돌아갑니다. 이러한 과정을 통해 무정전 전원공급장치가 연속적으로 부하에 전기를 공급할 수 있게 되는 것이죠.
무정전 전원공급장치(UPS) 활용
기존 회로의 복구 작업이 빠르게 이루어지지 않으면 축전지에 저장해 놓은 전기가 모두 소모되어 다시 정전이 발생하게 됩니다. 한정된 축전지의 용량을 극복하기 위해 소형발전기를 따로 설치하기도 하는데요. 소형발전기는 축전지에 연결되어 새로운 전원의 역할을 담당하게 됩니다.
하지만 발전기는 동작을 시작하자마자 바로 부하에 전력을 공급할 수 있는 것이 아니라 동작을 시작하여 기준 전압까지 전압이 상승해야 합니다. 이 시간 동안 축전지를 중간전원으로 이용하는 것입니다. 이렇게 무정전 전원공급장치를 활용하면 장시간 정전에도 대비할 수 있습니다.
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한전은 생명유지 의료기기 사용고객을 대상으로 정전 작업시간 동안 무정전 전원장치를 무상으로 임대하는 서비스를 실시한 적이 있습니다. 이처럼 의료시설을 다루는 곳을 중심으로 활용되었죠. 최근 디지털 전환으로 IT시스템과 데이터에 의존하는 환경으로 변화되면서 그 필요성이 더욱 커지게 됐습니다. 많은 데이터를 사용하는 기업뿐만 아니라 가정용 소형 무정전 전원장치를 사용하며 개인이 활용하는 사례도 많아졌습니다.
정전이 발생했는데도 계속 전기를 사용할 수 있다니 정말 신기하죠? 특히나 잠깐의 정전으로 병원에서 의료장비를 사용할 수 없다면 수술실, 응급실, 중환자실, 신생아실 등 무슨 일이 벌어 날지 생각만 해도 정말 아찔합니다. 무정전 전원장치 덕분에 병원뿐만 아니라 데이터센터, 방송국 등 중요시설에 정전이 발생하지 않고 안전하게 유지될 수 있었네요. 정전에 대비하여 이러한 시스템을 갖추는 것도 중요하지만, 무엇보다 정전을 사전에 방지하고 에너지를 절약하기 위해 전기를 아껴 쓰는 습관을 들이는 것도 중요할 것 같습니다.
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