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가변속 드라이브(VFD)로 컴프레서를 제어해야 하는 5가지 이유

  가변속 드라이브(VFD)로 컴프레서를 제어해야 하는 이유

 가변속 드라이브(VFD, Variable Frequency Drive)는 에너지 절감 능력으로 잘 알려져 있지만, 최근의 기술 개선은 모터 및 컴프레서 시스템에서 알려진 이상의 에너지 절약 효과를 나타내고 있습니다.

 이번 포스팅에서는 가변속 드라이브(VFD)를 사용하여 컴프레서를 제어해야 하는 5가지 이유에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

 

1. 에너지 효율성

 가변속 드라이브(VFD)의 가장 큰 장점은 에너지 효율성입니다.

 일반적인 컴프레서 설비에서는 모터에 직접 전원을 공급하고, 이 모터를 사용하여 컴프레서를 가동합니다. 이 때 전원공급이 일정하게 이뤄지기 때문에 모터는 컴프레서의 상태와 상관없이 연속으로 가동하게 됩니다. 컴프레서의 모터에 전원이 계속 공급되기 때문에 불필요한 전기가 낭비 됩니다.

 하지만, 가변속 드라이브(VFD)로 모터를 제어하면 모터 전력에 공급되는 전기 주파수 및 모터의 속도는 애플리케이션의 요구에 맞춰 조절됩니다. 공정 상의 일정 구간에서 모터의 요구 전력 소비가 감소하면, 드라이브가 전력 주파수를 조절하여 모터를 저속으로 유지합니다. 이는 컴프레서가 필요한 만큼만 모터에서 전력을 소비할 수 있도록 하고, 추가적이고 불필요한 낭비를 줄이는 데 목적이 있습니다. GAMBICA의 연구 결과에 의하면, 모터의 속도가 20% 감소하면 50%의 에너지가 절감됩니다.

 따라서, 산업 분야와 상관없이 냉각 장치나 공압 설비와 같이 컴프레서를 기반으로 하는 시스템이라면, 컴프레서를 가변속 드라이브로 제어하는 것만으로 에너지 효율을 높이고, 비용을 절감할 수 있습니다.

 

에너지 절감은 가변속 드라이브 설비투자의 가장 큰 이유라고 할 수 있지만, 그 외에도 투자를 고려할 만한 여러 가지 이점들이 있습니다.

 

파카 AC30 시리즈는 다양한 사용자의 요구사항을 충족시키는 모둘형 드라이브입니다

2. 드라이브의 추가 기능

 드라이브는 발전을 거듭하여, 현재는 탁월한 피드백과 모니터링 능력을 제공합니다. 압력 및 온도, 동작 감지 등 다양한 종류의 변수를 검출할 수 있는 센서가 사용될 경우, 최적의 모터 속도 및 출력 주파수를 설정할 수 있습니다. 만약 센서 값이 변동된다면, 드라이브는 자동으로 주파수를 조정하고 모터의 속도를 변경합니다. 센서가 원하는 값에 도달했다고 확정하면, 드라이브는 주파수를 평상시 상태로 되돌릴 수 있습니다.

 가장 훌륭한 적용사례는 온도 모니터링 입니다. 드라이브는 모터 온도를 모니터 하도록 설정 할 수 있으며, 모터가 과열되지 않도록 자동으로 모터 속도를 낮추고, 에러 신호를 보내거나 모터 전체를 정지 시킬 수도 있습니다. 또한 드라이브는 컴프레서 오일 압력을 모니터링 할 수 있어 사용자가 수동으로 실시할 필요가 없습니다.

 이러한 기능들은 적용 장비의 기능을 향상시킬 수 있으며, 필요한 다른 모니터링 기능을 추가할 수 있습니다.

 

3. 부품 수명 저하 방지

 최적화된 모터와 컴프레서 성능은 시스템 부품의 전기적이고 기계적인 부하를 감소시켜 마모로 인한 부품의 손상을 줄여줄 수 있습니다. 공정 내의 특정 위치에서 모터의 운전 속도를 낮추는 것만으로 개별 부품들에 가해지는 기계적인 스트레스가 줄어들게 되며, 또한 케이블이나 커넥터 등 공정의 다른 부품의 스트레스도 줄여줄 수 있습니다.

 

4. 시스템 신뢰성 향상

 현재는 많은 드라이브들이 단락 보호(Short circuit protection) 및 안전토크오프(STO, Safety Torque off) 기능을 갖추고 있습니다. 시스템 구성 시 이러한 기능을 보유한 드라이브를 선정하면 모터 서킷 브레이커(Motor Circuit Breaker), 컨텍터(Contactor) 등의 부품을 구비할 필요가 없어지므로, 부품 갯수도 적어져 비용을 절약할 수 있습니다. 전기관련 부품 수가 적어진다는 것은 그만큼 시스템 안정성은 높아지며, 시스템 다운타임의 위험성은 줄어든다는 것을 뜻합니다.

 

5. 낮은 기동 전류

 주 전원에 직접 전기를 공급하는 모터 장비와 비교하면, 가변속 드라이브 시스템은 기동 토크에 영향을 미치지 않으면서도 기동 전류를 80%까지 절약할 수 있습니다. 기동 전류 변화가 작으면 이로 인해 모터가 운전을 시작할 때까지의 전력 망의 부하를 낮춰주며, 다른 전력 수용가에 미치는 영향도 줄여 줍니다. 이러한 부하충격에 견인하는 주파수 변동의 폭이 낮으면 전기 장비의 고장 가능성도 줄여줍니다.

 

결론

 드라이브 성능이 계속 발전하면서, 제조 업체들은 제조 산업의 다양한 분야에서 가변속 드라이브의 장점을 쉽게 이용할 수 있도록 활용성 및 시운전 절차의 간소화를 추구하고 있습니다.

 복잡한 설정과 부가 기능들은 시운전 절차에서 과감히 제거되고 있습니다. 대부분의 시운전은 특별한 전기관련 전문 지식이 요구되지 않으며, 현장 엔지니어나 제조 업체에 의해 안정적이고 성공적으로 완료할 수 있고, 드라이브 제어를 위한 프로그램 설정은 예전보다 훨씬 쉬워졌습니다. 다양한 종류의 모터 및 컴프레서 등의 시스템 구성과 관련한 사전 정의된 매크로 사용이 가능하며, 단순화된 소프트웨어와 더 정교해진 데이터 베이스로 인해 복잡한 애플리케이션에서도 쉽게 시스템 설정을 진행할 수 있습니다.

 또한 가변속 드라이브의 에너지 절약 측면에서 보면, 일반적으로 8개월 이내에 비용이 회수되어 시스템 투자의 위험성을 제거해 줍니다.

 VFD의 활용성 개선과 단순화가 원가 절감과 더불어 컴프레서 애플리케이션에 있어서 VFD를 확실하고 필수적인 추가요소를 만들고 있습니다.

 

파카코리아 오토메이션 디비전 Product Manager, Sang Yong Lee이번 기사는 이상용 상무(SSD Business Development 매니저, 파카코리아)가 기고한 글입니다.

 

파카코리아 AC30 드라이브에 대한 더 자세한 제품 정보는 웹사이트를 통해 알아보실 수 있습니다.

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