[논문]철도역사 건물 전기용량 분석과 조명부하에 관한 연구

강옥구; 장우진

doi:10.5370/kieep.2014.63.2.102

철도역사 건물 전기용량 분석과 조명부하에 관한 연구
Study on the Railway Station Building's Electrical Capacity Analysis and the Lighting Load 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.63 no.2, 2014년, pp.102 - 106

강옥구 (Dept. of Rail Road Electrical and Signal Engineering, Graduate School of Rail Road Seoul National University of Science and Technology) , 장우진 (Dept. of Electrical and Information Engineering, Seoul National University of Science and Technology)

Abstract ▼ AI-Helper

Energy saving is as important as developments of green energy and alternative energy. The need for development of high-efficiency lighting apparatus further increased. This paper compared with the size of electrical equipment and analyzed the size of electrical capacity for the railway station building. Also discussed energy saving measures that can be achieved by using high-efficacy lighting fixtures, and the percentage of the lighting load capacity of the entire building.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

여러 종류의 건물 중 철도역사 건물을 선정하여 건물에서 사용되는 여러 가지 전력을 조명, 전열, 냉·난방, 승강기 및 기타분야로 정리하여 구분하고 분야별 전력량을 분석하여 부하별 용량과 전체설비용량에 대한 각 부하군이 차지하는 비율을 계산한다. 그 중에서 조명이 차지하는 전력량이 전체 전기설비에 차지하는 비율을 분석하여 기존 램프를 LED 램프로 교체 시 조명부하에 대한 에너지 절감을 통해 전력량과 전력요금의 절감에 대하여 분석하고자 한다.
본 논문에서는 LED 조명으로의 교체에 따른 효과를 분석하기 위하여 철도역사 건물에 대한 전력 시설물의 분야별 전기설비용량을 분석하였다. 분야별 전기설비용량은 조명 116,569 W, 전열 307,723 W, 냉․난방동력 550,943 W, 승강기동력 448,344 W, 기타 463,803 W로 총 설비용량은 1,887,382 W 이다.
본 논문에서는 LED 조명으로의 교체에 따른 효과를 분석한다. 여러 종류의 건물 중 철도역사 건물을 선정하여 건물에서 사용되는 여러 가지 전력을 조명, 전열, 냉·난방, 승강기 및 기타분야로 정리하여 구분하고 분야별 전력량을 분석하여 부하별 용량과 전체설비용량에 대한 각 부하군이 차지하는 비율을 계산한다.

제안 방법

1년 동안 계절별 전력요금이 적용되는 기간을 산정하였다.
LED 광원으로 교체 후 일 조명 부하 산정은 건물의 각 실별에 따른 1일 사용시간을 적용하여 산정하였다.
건물 조명에 사용된 광원을 종류별로 구분하여 조명 부하 용량을 정리하였다.
계절별 전력 요금 계산은 연간 소비전력에 표 8의 계절별연 전기 사용기간과 kWh당 전력요금을 적용하였다.
기본 전기요금은 램프 교체전이나 램프 교체 후 에도 변동사항이 없으므로 전기요금 계산에 반영하지 않고 기존 전기요금과 개선 시 전기요금에 대한 경제성 분석만 하였다.
본 건물은 산업용 전력(을)에 해당되며 전력요금적용은 계절별 (여름철, 봄․ 가을철, 겨울철)로 구분하여 적용하였다. 또한 일반 전력 중에서도 수전전압이 22.9 kV-Y이므로 고압 A 에 해당되고 선택Ⅱ를 적용하였다. 단, kWh당 적용단가는 중간 부하시간대로 적용하였다.
일 조명 부하 산정은 건물의 각 실별에 따른 1일 사용시간을 적용하여 부하를 산정한 후 지상층, 지하층, 옥외를 구분하여 사용전력량을 합산하였다. 또한 지상층, 지하층, 옥외 부분의 각각에 일 사용전력량을 지상층, 지하층, 옥외부분의 설비용량으로 나누어 평균사용량을 산정하였다.
본 건물은 산업용 전력(을)에 해당되며 전력요금적용은 계절별 (여름철, 봄․ 가을철, 겨울철)로 구분하여 적용하였다. 또한 일반 전력 중에서도 수전전압이 22.
본 건물의 기존 램프를 대체하는 LED 등기구는 등기구에서 나오는 총 광속을 기준으로 하되 LED기구 총 광속이 기존 등기구의 광속에 동등이상이 되도록 선정하였으며 선정된 결과는 표 5와 같다. 본 형광램프의 광속에서 등기구 효율은 70%를 적용하였다.
본 건물의 설비부하 산정은 설계 도서를 기준으로 시설된 모든 부하용량을 산정하여 조명부하, 전열부하, 냉·난방동력부하, 승강기 동력부하 및 기타 부하로 구분하였다.
본 건물의 운전 부하 산정은 조명, 전열, 냉․난방, 승강기및 기타 부하인 총 설비부하에서 계절부하인 냉․난방부하에 대한 설비용량을 하절기와 동절기로 나누어 산정하였다.
본 건물의 기존 램프를 대체하는 LED 등기구는 등기구에서 나오는 총 광속을 기준으로 하되 LED기구 총 광속이 기존 등기구의 광속에 동등이상이 되도록 선정하였으며 선정된 결과는 표 5와 같다. 본 형광램프의 광속에서 등기구 효율은 70%를 적용하였다.
여러 종류의 건물 중 철도역사 건물을 선정하여 건물에서 사용되는 여러 가지 전력을 조명, 전열, 냉·난방, 승강기 및 기타분야로 정리하여 구분하고 분야별 전력량을 분석하여 부하별 용량과 전체설비용량에 대한 각 부하군이 차지하는 비율을 계산한다.
역사건물의 옥내 및 옥외의 기존 광원을 LED 광원으로 교체하되 기존 광원과 동등 또는 그 이상의 조명 환경을 유지할 수 있는 LED 광원의 용량을 산정하여 적용하였다.
일 조명 부하 산정은 건물의 각 실별에 따른 1일 사용시간을 적용하여 부하를 산정한 후 지상층, 지하층, 옥외를 구분하여 사용전력량을 합산하였다. 또한 지상층, 지하층, 옥외 부분의 각각에 일 사용전력량을 지상층, 지하층, 옥외부분의 설비용량으로 나누어 평균사용량을 산정하였다.
3.1 하절기 운전 부하
하절기 운전 부하에서 냉방동력은 순수냉방 부하와 냉․ 난방 공용부하를 합산 하였다.
현재 사용하고 있는 건물 조명에 대한 광원의 종류 및 수량과 광원별 소비전력을 산정 후 건물의 각 실별 대비전력에 근무시간을 적용한 부하의 합산을 통해 일 부하 및 년 조명부하를 산정하여 전체 조명부하에 대한 용량을 분석하였다.

이론/모형

본 건물의 개요는 철도 역사 건물의 설계도서를 참조하였다[5].

성능/효과

LED 광원 교체 후 33,272 W의 소비전력이 절약되어 28.5%의 절전 효과가 있었다.
9%의 절감 효과를 확인 할수 있었다. 그러므로 본 건물의 조명에 따른 LED 램프로 교체 시 소비전력과 전기요금의 절감에 따른 경제적 효과가 크다는 것을 알 수 있다.
기존 광원에 대한 대체 광원으로 소비전력이 적은 LED 광원을 선정하였으며, 기존 조명을 LED 광원으로 교체 할 경우에 조명 부하설비 용량이 28.5% 절감 되었으며 연간 소비전력은 478,117.5 kWh이므로 연간 전력요금이 17,783,881원 절약되어 개선 전에 비해 28.9%의 절감 효과를 확인 할수 있었다. 그러므로 본 건물의 조명에 따른 LED 램프로 교체 시 소비전력과 전기요금의 절감에 따른 경제적 효과가 크다는 것을 알 수 있다.
기존 조명 부하의 설비용량과 LED 광원 교체 후 조명부하 설비 용량을 비교하여 소비전력을 분석한 결과로는 기존 조명부하의 소비전력은 116,569 W이였으며 기존램프를 LED 광원으로 교체 후 조명부하는 83,297 W이다.
72% 많다. 전체 운전부하에서 조명부하가 차지하는 비율이 동절기 6.5%, 하절기 6.7%로 하절기가 동절기보다 0.2%큼을 알 수 있다.
하절기 운전부하와 동절기 운전부하를 비교할 때 전체운전부하에서는 하절기 운전부하의 설비용량이 1,756,076 VA 이며 동절기 운전부하의 설비용량이 1,805,252 VA이므로 동절기 운전부하의 설비용량이 약 2.8% 많은 것을 알 수 있다. 또한 냉방동력과 난방동력을 비교 했을 때 냉방동력이 419,637 VA이며 난방동력이 468,813 VA로 난방동력이 약 11.

후속연구

LED 조명은 반도체 조명(Solid state light, SSL)의 가장 유망한 소재로 이론적으로 입력에너지의 약 43%를 가시광선으로 변화시킨다. 발광효율의 측면에서 볼때, 가로등의 광원으로 주로 사용하는 고압 나트륨 램프가 35～65 lm/W이며, 메탈핼라이드 램프가 65～100 lm/W인 것을 감안한다면 현재의 고출력 3 W급 LED의 경우 100～130 lm/W 정도이고, 향후 최대 200 lm/W까지 향상시킬 것으로 기대하고 있다. 한편 LED 조명으로 백색조명을 연축하는 방법에는 UV LED와 RGB 형광체를 이용한 방법, 질화물 청색 LED에 YAG와 같은 단일 형광체를 이용하여 청색광과 YAG 여기광에 의해 백색광을 연출하는 방법 등이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	LED 조명장치가 차세대 조명장치로 각광 받는 이유는?	최근 고효율 조명기구 개발에 대한 요구가 한층 높아지고 있는 상황에서 조명효율을 25% 향상시키면 약 2500억 kWh 의 전력이 절감되고 1억 5천만 톤의 CO2를 절감할 수 있다. LED 조명장치는 에너지 절감과 친환경 효과로 인해 차세대 조명장치로 각광 받고 있으며 이러한 산업기술의 동향은 고효율 LED 조명시스템을 차세대 고효율 대체 광원으로 인식하고 있다. LED 조명은 반도체 조명(Solid state light, SSL)의 가장 유망한 소재로 이론적으로 입력에너지의 약 43%를 가시광선으로 변화시킨다.
	백열전구의 단점은?	세계 각국 정부는 비효율적인 조명기구의 사용을 금하는 정책을 시행하고 있다. 백열전구는 효율이 낮고 수명도 짧아 경제적으로 매우 비효율적이다. 안정기 내장형 램프는 수은 및 아르곤 가스를 함유하고 있어 환경적 문제점을 내포하고 있으므로 궁극적으로 LED 조명이 기존의 조명을 대체할 것으로 전망된다.
	계절별 전력 요금 계산 방법은?	․계절별 전력요금= 연간 소비전력 (kWh) × 계절에 따른 년 전기 사용기간 × kWh당 계절별 전력요금

참고문헌 (7)

Og-goo Kang, and Woojin Jang, "Study on the police station building's Electrical capacity analysis and the lighting load", KIIEE Autumn Annual conference, pp.9-11, 2012.
Byeong-Ho Jeong, Nam-Oh Kim, Deog-Goo Kim, Geum-Gon Oh, Geum-Bae Cho, and Kang-Yeon Lee, "Analysis of Property for White and RGB Multichip LED Luminaire" Journal of KIIEE, Vol. 23, No. 12, pp. 23-30, 2009

원문보기 상세보기
Won-Kuk Son, "LED lighting industry Status and Prospects", The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Vol. 24, No. 1, pp.5-13, 2010. 1.
Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning, 2013-2014 Energy Technology Domestic Market Outlook, 2013. 12
Hanual engineering Corporation, "Electric capacity account", Electric design for the railway station building, (7), 2009.
Sekwang Enertech Corporation, "QL Lamp", New product, 2012.
KEPCO, "Industrial power(B)", Power rate, 2013.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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