[논문]공동주택 변압기용량 적정 산정을 위한 수용률 개선 및 사례 연구를 통한 경제성 평가

이윤상; 서정열; 신희상; 조성민; 김재철

doi:10.5207/jieie.2010.24.9.142

공동주택 변압기용량 적정 산정을 위한 수용률 개선 및 사례 연구를 통한 경제성 평가
The Study on Estimation of The Transformer Capacity of Housing and Economic Evaluation Using Case Studies 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.24 no.9, 2010년, pp.142 - 149

이윤상 ((주)예다종합설계감리사무소) , 서정열 (숭실대학교 대학원 전기공학과) , 신희상 (숭실대 대학원 전기공학과) , 조성민 (숭실대 대학원 전기공학과) , 김재철 (숭실대 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Interest in energy efficiency and savings have been rising internationally. For this reason, the domestic housing construction in the area of power equipment is being actively studied. Currently approximately 400,000 per year of domestic housing is being built. Applies to housing construction during the current transformer capacity low utilization and load factor has been applied has been designed. In other words, excessively high reserve capacity has been applied. According to this problem, initial facility costs and power losses will cause because transformer low utilization be appropriated. Thus, the energy efficiency drops. In this paper, analysis of past utilization of the housing transformer, and applying an appropriate demand factor has been analyzing the energy loss reduction. this analysis of current domestic conditions for the proper housing transformer scheme is to calculate the capacity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 공동주택 변압기 산정 시 중요한 세대부하용량과 수용률의 적정을 알아보기 위하여, 최근에 건립된 공동주택 단지 중 최대 전력 사용 세대 부하의 매월 최대 수요 전력을 조사 분석하였고, 서울에 건립된 다수의 기존 아파트 연간 최대 수요 전력을 조사하여 분석하였다. 변압기용량 적정한 산정을 위하여 수용률을 조정하여 적용할 것을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 공동주택 변압기 산정 시 중요한 세대부하용량과 수용률의 적정을 알아보기 위하여, 최근에 건립된 공동주택 단지 중 최대 전력 사용 세대 부하의 매월 최대 수요 전력을 조사 분석하였고, 서울에 건립된 다수의 기존 아파트 연간 최대 수요 전력을 조사하여 분석하였다. 변압기용량 적정한 산정을 위하여 수용률을 조정하여 적용할 것을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 변압기의 전력손실을 최소화하여 에너지손실을 줄이는 방법으로 변압기용량 적정화하는 방법 채택을 제안한다. 변압기용량 최적화 방안으로 변압기의 이용률을 높이기 위해 수용률을 현행보다 25∼30[%]를 줄여서 적용하도록 제안한다.

제안 방법

간선 굵기 선정 시 사용하는 수용률을 현행 내선 규정의 수용률을 적용하고 변압기 이용률을 60[%]까지 상승시켜 변압기 용량 선정 시 사용하는 수용률을 25∼30[%] 낮추어 변압기 용량을 선정할 것을 제안한다.
현행방식으로 수용률을 적용하여 계산하면 1,000[kVA] × 3BANK로 구성되어지며, 표 9와 같이 수용률을 조정하면 1,000[kVA] × 2BANK로 구성되어짐을 나타내고 있다. 공동주택 변압기 용량을 표 9의 현행 수용률 적용과 조정된 수용률 적용으로 산정하고, 현행방식과 조정된 방식을 비교하여 전력 손실량과 투자비를 계산하여 경제성 평가를 한다.
변압기용량 최적화 방안으로 변압기의 이용률을 높이기 위해 수용률을 현행보다 25∼30[%]를 줄여서 적용하도록 제안한다.
여기에서 최대 사용률이라 하면 설계 계산 부하 대비 최대수요전력의 비율로 정의한다. 세대부하 용량의 적정성을 알아보기 위해 564세대(단일평형 85[㎡])로 구성된 아파트 단지에서, 1년 중 전력량이 가장 많은 세대의 1년간 월별 최대 사용전력과 월별 전력사용량을 조사하였다. 조사방법은 원격검침 실시간으로 기록이 되는 옴니 원격 검침 시스템을 이용하였다.
수변전 설비 설계 시 전력용 변압기 용량의 적정 산출을 위하여 세대부하 계산에서 이용률의 적절히 상향 조정을 적용하였다. 기존 변압기 용량 산정 시 반영되는 이용률이 너무 낮아 무부하 전력 손실이 커져 있는 실정이다.
전력 수요 추이를 분석하기 위하여 서울 양천구 목동지역 아파트를 중심으로 전기 안전 관리자의 면담 및 과거 전력 사용량 데이터 수집과 현재 전력 사용량을 계측하여 1980년대, 1990년대, 2000년대에 건립된 아파트를 대상으로 공동주택의 전력사용량을 조사했다. 수집된 데이터를 이용하여 서울 지역의 아파트의 시설용량 대비 최대수요전력을 분석하였다.
표 9에서 나타낸 현행 내선규정의 수용률과 조정된 수용률을 이용하여 아파트 단지 모델의 설계에 적용하여 변압기용량과 변압기 최대 이용률 변화를 보고 경제성을 평가하여 본다.

대상 데이터

전력 수요 추이를 분석하기 위하여 서울 양천구 목동지역 아파트를 중심으로 전기 안전 관리자의 면담 및 과거 전력 사용량 데이터 수집과 현재 전력 사용량을 계측하여 1980년대, 1990년대, 2000년대에 건립된 아파트를 대상으로 공동주택의 전력사용량을 조사했다. 수집된 데이터를 이용하여 서울 지역의 아파트의 시설용량 대비 최대수요전력을 분석하였다.
표 3에서 표 5는 1980년대부터 2000년대까지 서울 지역에 건립된 아파트모델 각각은 최대수요전력 량 변화추이를 보여준다. 표 3은 1987년에 건립된 아파트 전력량 사용현황이며, 건립 당시의 전력사용량의 자료가 없어서 2000년대 사용량을 조사하였다. 변압기 시설이 20년이 지났음에도 불구하고 변압기 최대 이용률이 50∼65[%] 이내에서 최대전력이 형성됨을 알 수 있었고, 변압기 내구 수명인 20년이 지난 현재에도 변압기 용량에 여유가 많음을 알 수 있다.

이론/모형

세대부하 용량의 적정성을 알아보기 위해 564세대(단일평형 85[㎡])로 구성된 아파트 단지에서, 1년 중 전력량이 가장 많은 세대의 1년간 월별 최대 사용전력과 월별 전력사용량을 조사하였다. 조사방법은 원격검침 실시간으로 기록이 되는 옴니 원격 검침 시스템을 이용하였다.

성능/효과

공동주택의 전력용 변압기의 이용률 실태를 조사하여 본 결과, 현 설계 방식으로 시설된 변압기의 이용률이 30[%] 전후로 낮게 나타나며 용량의 여유가 너무 많아 전력 손실이 많이 발생함을 알 수 있다.
표 2는 최근 5년간 국내의 주택건설 실적을 나타낸 것이며, 매년 40만에서 50만 세대의 주택이 건설되고 있다. 이를 통해 공동주택 비율이 증가하고 고급화, A/C 보급 확대 등으로 공동주택의 전력사용량 또한 증가될 것임을 예측할 수 있다.
표 5는 최근에 건립된 아파트로서 조사한 아파트 중 1군데 단지에서만 변압기 최대이용률이 39[%]로 조사되었고 나머지 단지에서도 30[%]이하의 이용률로 조사되었다. 조사된 공동주택 단지의 최대수요전력 현황을 보면 공통적으로 변압기 용량의 여유가 많고 특히 최근에 건립된 아파트일수록 전력용 변압기의 여유가 많음을 알 수 있다.
변압기 시설이 20년이 지났음에도 불구하고 변압기 최대 이용률이 50∼65[%] 이내에서 최대전력이 형성됨을 알 수 있었고, 변압기 내구 수명인 20년이 지난 현재에도 변압기 용량에 여유가 많음을 알 수 있다. 특히 2001년부터 2009년까지 사용 전력량은 꾸준히 증가하지도 않을 뿐만 아니라 사용 전력량의 변화량도 크지 않다는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 변압기 용량이 과다하게 설계 되었다는 것을 알 수 있으며, 이로 인해 초기 시설비용이 커지고 전력 손실이 증가하여 에너지 효율을 저해 시킨다.

후속연구

앞으로 부하증가가 예상되는 전기자동차 충전용 전력 및 전전화주택화, 가전제품의 대형화 및 다양화, 전기 냉·난방 등 부하증가가 예상되므로 이에 대응할 수 있는 변압기 설치공간을 확보할 수 있도록 설계 시 충분히 검토하여 건축설계에 반영하도록 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	변압기 최대 이용률이란?	변압기 최대 이용률이란 고객이 보유하고 있는 변압기 시설용량에 대한 최대 수요전력의 비율이다[1].
	변압기용량 최적화 방안이 제안된 배경은?	공동주택의 전력용 변압기의 이용률 실태를 조사하여 본 결과, 현 설계 방식으로 시설된 변압기의 이용률이 30[%] 전후로 낮게 나타나며 용량의 여유가 너무 많아 전력 손실이 많이 발생함을 알 수 있다.
	수용률이란?	수용률은 수용가내에 시설된 전부하설비 용량에 대하여 실제로 사용되고 있는 부하의 최대 수요전력의 비율을 나타내는 계수로서 변압기용량 산정 시 중요한 계수이다[1]. 수용률이 과도하게 적용되면 초기 시설비용이 증가하고 전력손실이 증대 시키는 요인이 된다.

참고문헌 (7)

서승관, 김세동, 나채동, 오용택, "임대아파트 전력소비특성을 고려한 변압기 최대 이용률 분석과 단위세대 부하 용량 적용 개선에 관한 연구", 조명설비학회 Vol. 24, No. 2 pp. 127-132, Feb. 2010.
국토해양부, "건축물의 에너지 절약 설계기준 국토해양부 고서", 2010-371호
국토해양부, "주택보급율 유형별 현황", 2007.
건설교통부, "건축전기설비설계기준", 2005.
대한전기협회, "내선규정전문위원회 최신개정판, 내선규정", 2010.
주택 건설 기준 등에 관한 규정 제 40조. 1998. 8.
대한주택공사, "전기, 정보통신 설계기준", 2009.

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