전기 모터에 대한 5가지 미신
전기 모터에 대한 5가지 미신
  • 윤진근 기자
  • 승인 2018.02.07 05:18
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전기 모터는 이제 제조분야에서 일상적인 풍경이 되었다. 현장에서 쉽게 볼 수 있는 부품인 것. 그만큼 많은 기술자들이 작업 방식과 주의사항에 대해 정통한 분야이기도 하다. 하지만 일반 사용자 및 비(非) 전기 관련 기술자들에게는 아직까지도 전기 모터가 익숙하지 않다. 상식이라 여기는 모터와 효율성에 대한 정보가 사실은 진실이 아니라는 사실을 모르는 것이다. 모터 분야에서의 일반적인 미신을 소개한다.

 
1. 고온이 모터에 미치는 영향은 미미하다.
적절하게 설계 및 고안된 모터는 특정한 절연 등급(Insulation Class)으로 분류된다. 절연 등급은 모터가 최대한으로 작동할 수 있는 주위 온도 등급을 명시한다. 이 등급은 허용 가능한 부하의 정도를 나타내기도 한다. 
절연 등급은 또한 모터가 넘지 말아야 할 임계온도(Threshold Temperature)를 정의한다. 임계온도가 각 18℉씩 상승할 때마다 모터의 수명이 절반으로 줄어든다.

2. 빈번한 재시작(Startup)이 모터에 무리를 주는 것은 아니다.
만약 모터를 설계할 때 잦은 구동을 고려하지 않은 채 설계한다면 작동수명이 감소하는 문제에 직면한다. 
초기에 급격한 구동(Initial Rush) 시 발생하는 전류는 추가적으로 열을 만들어낸다. 이렇게 발생한 온도는 모터가 구동되는 동안 자연스럽게 소멸되는 것이 일반적이다. 하지만 모터가 충분히 긴 시간 동안 구동되지 않는다면 열을 흘려보낼 시간이 부족하게 되고, 그 결과 모터가 최대 작동 온도를 넘는 불상사가 생기게 된다.

3. 역률 보정(Power-Factor Correction)을 통해 많은 에너지를 절약할 수 있다.
물론 역률 보정을 통해 에너지의 사용을 줄일 수는 있다. 하지만 이는 적은 양에 불과하다. 응용사례가 저 전력 요인에 대한 역률 보정을 요구하거나 추가 요금에 대해 징수하지 않는 이상, 역률 보정 자체가 전기요금에 영향을 미치지는 않는다.
에너지를 절감할 수 있는 정도는 다양한 요소에 따라 달라진다. 전기부하의 양, 전도체의 형태와 길이, 역률 보정장치의 위치(계량기와 가까이 있는지, 혹은 모터 근처에 있는지) 등에 따라 달라지며, 국가별로 달라지기도 한다. 하지만 제아무리 좋은 조건을 갖추었다 하더라도 전력소비량이 2% 이상 줄어드는 경우는 극히 드물다.

4. 고효율 모터는 일반 모터보다 더 많은 에너지를 절약한다.
이 말 속에도 함정이 숨어있다. 유도 모터(인덕션 모터)는 작동 속도가 동기 속도보다 다소 낮다. 모터 축의 회전이 모터에 전력을 공급하는 AC 전류의 주파수와 일치할 때 동기 속도(Synchoronous Speed. 교류기가 어떤 주파수의 전동력電動力을 발생시키는 데 필요한 작동 속도. 자료 YBM All in All English-Korean Dictionary)로 회전하게 된다. 이때 동기 속도와 실제 속도 사이의 차이를 ‘슬립(미끄러짐)’이라고 한다. 에너지 효율적인 모터는 전부하(Full Load) 슬립 이하에서 작동하거나, 비슷한 크기의 모터보다 약간 더 빠른 속도로 작동한다.
원심 송풍기(Centrifugal Fan) 및 펌프를 예로 들어보자. 이들 제품은 모터 동작 속도에 작은 변화만 일어나도 가해지는 부하가 크게 변화하고, 이는 곧 연간 에너지 소비량의 증가로 이어진다. 팬과 펌프의 친밀감 법칙(Affinity Laws)에 의하면, 원심 하중에 의해 모터에 마력 하중(Horsepower Loading)이 가해지면 제3의 힘(Third Power) 혹은 회전 속도의 세제곱(Cube)으로 변화한다. 따라서 모터 속도가 20rpm가량만 증가해도 전기 부하는 3.5%가량 늘어나게 된다.

5. 대형 전기 모터에 소프트 스타트(Soft Start) 장비를 장착하면 수요전력요금을 줄일 수 있다.
소프트 스타터를 활용하면 전기요금을 아낄 수야 있겠지만, 눈에 띌 정도의 비용 감소로 이어지진 않는다.
모터를 처음 구동할 때 돌입 전류(순간적으로 증가하지만 즉시 정상상태로 복귀되는 과도전류. 자료 전기용어사전)가 발생한다. 돌입 전류의 양은 모터의 전부하 동작 전류의 다섯 배에서 여섯 배 가량 된다. 돌입 전류는 모터의 적이기도 한 열을 만드는 주범이다.
소프트 스타터는 모터 단자(터미널)에 인가되는 전압을 시간에 따라 순차적으로 증가시키고, 이를 바탕으로 돌입 전류의 발생을 제한하고 열이 축적되는 것을 방지함으로써 모터의 수명을 늘린다. 특히 모터가 자주 멈추었다 다시 시작하는 응용사례에서 소프트 스타터의 효과를 톡톡히 본다.
하지만 소프트 스타터가 수요전력요금에 영향을 미치는 것은 아니다. 전기요금의 책정은 작업에 소요되는 전력(㎾)을 측정해 청구하는 방식을 취하며, 전기미터기는 각 15분 혹은 30분 동안 소비한 평균 전력을 측정한다. 반면 소프트 스타터가 모터의 전력 소모에 영향을 미치는 기간은 단 몇 초에 불과하다. 이 짧은 기간 동안 모터의 소비전력이 낮아졌다고 해서 전기요금에 유의미한 영향을 미친다고 판단하기는 어렵다.

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