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서론최근 들어 생산효율 향상을 위해 생산라인의 고도화가 급속히 진전되어 반도체·액정제조공장 등에는 순시전압저하(순저)·정전이 생산라인 정지에 따른 불량품의 발생과 생산기회 손실을 낳는 막대한 피해를 주고 있다.일본의 전력공급신뢰도는 세계 최고 수준이고, 정전이라는 현상은 전국 평균으로 몇 십 년에 한번 일어난다.그러나 순저는 대부분이 뇌 등의 자연현상이 원인이고, 송전선 피뢰대책 등을 줄이기 위한 시책은 최대한 되어 있지만 연 20회 이상 발생하는 지역도 드물지 않다. 또 기후조건이 악화함에 따라 장래에는 순저의 발생빈도가 높아질 가능성도 걱정된다. 한편 반도체 공장으로 대표되는 최신식 공장에서는 24시간 365일 가동을 전제로 생산성 향상과 생산설비 고성능화, 시스템 연동·복합화가 일손을 덜게 되어 생산설비 정지에 의한 불량품의 발생과 생산기회손실은 막대한 피해가 되고, 순저대책의 중요성은 매년 높아져 가고 있다.순저의 발생실태순저(전압딥)에 관한 조사연구는 ‘순시전압저하대책’(전협연 제 46권 제 3호 1990년)에 따른 전국 규모로 실시되고 있다. 최근 순저만이 아니라 전력품질전반에 종합적 파악, 국내규격·기준류 국제규격종합화의 흐름과 수요가에 대한 설명책임의 배려에서, 2003년에 전협연 ‘배전계통전력품질기술전문위원회’가 조직되어 IEC규격에 따른 측정방법에 의해 실시되었다.당 보고서에 따르면 2003년 6월부터 10개월간, 전국 102사이트에서 실시되고, 1 사이트당 순저발생회수는 연 9.1회라는 결과를 얻었다. 이것은 1990년 조사 시와 거의 동일한 결과이고, 순저 발생빈도는 현재도 변하지 않는 것을 알았다.한편, 순저에 의해 기기측이 영향을 받을지 어떨지는 내량으로 나타내는 것으로, 컴퓨터 기기의 내량기준인 ITIC(Information Technology Industry Council)커브, CBEMA(Computer and Business Equipment Manufactuer’s Association)커브, 또한 반도체제조장치에 특화한 내량기준인 SEMI F47(Semiconductor Equipment and Materials International)이 있다. 순저의 측정결과를 이 내량 커브에 플롯한 것을 <그림 1>에 나타낸다.
 순저의 연속시간은 0.1초 전후에 집중하고 있다. 또 ITIC(CBEMA)커브에 대해서는 76%, SEMI F47 커브에 대해서는 86%가 합치하고 있고, 이 내량 커브에 따른 기기가 설계되어 있지만, 많은 수의 순저에 대한 영향을 막는 것을 알았다.대책장치 선택에 앞서최신식 생산공장에는 생산장치 이외에도 여러 부대시설이 가동하고, 어떤 형태로든 생산에 관련하고 있다. 이 설비·장치 전부의 (공장전체에 대책을 쓰면 만전이지만) 대책에 필요한 비용이 막대하고, 투자대효과로 본 경우 현실적이지 않다.여기서 설비·장치의 중요도 및 순저·정전의 발생양상 등을 고려하여 최적의 대책을 최소한의 투자로 행할 필요가 있다.<그림 2>에 대책장치선정에 앞서 선정요소를 정리해봤다.생산기회손실을 포함한 피해액을 결정하는 요소의 하나는 순저·정전의 발생양상, 빈도이다. 공장의 입지조건 즉 지리적 기후적인 조건, 상위전력계통 및 수전방식에 따라 결정된다. 단적으로 말하면 순저만의 대책이 좋을지 정전까지 대책이 필요할지를 판단하는 재료이고, 설비·장치의 중요도와 합쳐 대책시간성능이 결정된다. 그 밖에 대책장치를 설치, 운용함에 앞서 상시발생하는 손실, 유지비용, 설치하는 공간환경(옥외, 옥내를 포함)이 대책장치선정에 의해 검토요소가 된다.피해액이 큰 반도체공장을 예를 들어 검토해본다.반도체공장은 통상 공장에 비해 부대설비의 수가 많고, 또 요구되는 방법에서 특수한 것이 많다. <그림 3>에 순저대책의 실시검토 예를 나타낸다. 반도체 공장의 전기설비는 큰 생산설비와 그 밖의 유용성으로 나눠 전력소비율은 거의 반반이다.반도체공장에는 특수한 가스와 약액이 사용되고, 만일 모아졌다가 새는 경우는 작업원의 인명에도 관련되는 큰 사고로 연결될 위험성도 있기 때문에 이 공급, 배출설비는 최중요설비로 높여 만전의 대책이 필요하다. 또 이 설비가 정상으로 가동할지 어떨지를 감시하는 시스템도 중요하고, 이 설비도 포함해 발전기와 배터리형, 혹은 그 조합에 따른 정전대책을 행할 경우가 많다.다음으로 중요한 것은 생산에 직접 관련한 생산설비이지만, 대책을 컨트롤계만으로 억제할지 파워계까지 포함할지 등의 검토에 대해서는 순저·정전에 의한 과거 설비정지상황, 영향의 정도, 설비투자예산 등을 종합적으로 검토함에 따라 판단된다.대책장치의 구분대책장치의 성능 가운데 보상시간은 가장 중요한 요소이다. 대책장치의 보상시간은 장치가 비축하는 에너지원으로 무엇을 사용하는 가에 따라 대강 결정된다.콤마 수초의 소위 순저로 불리는 시간영역에는 순간적으로 큰 파워가 꺼내져, 열화의 정도가 극히 적고 유지성에 뛰어난 전해콘덴서가 사용된다.수 십초~수 십분 오더의 시간영역에는 에너지 밀도가 큰 배터리가 사용된다. 가격면과 취급의 간편함에서 납 실 형태가 일반적으로 보급되어 있다.전해콘덴서와 배터리의 중간영역(수초)은 전기2중층콘덴서와 전기에너지가 아니라, 회전에너지로 에너지를 쌓는 플라이휠이 사용된다.그밖에 수 시간 오더의 장시간 대응가능한 것으로 신형2차전지(나트륨, 유황전지와 레독스플로전지)를 사용한 시스템도 실용화되고 있다. 이것은 야간에 전력을 축적하고, 주간에 전력을 출력하는 전력부하평준을 위한 전력저장을 주목적으로 사용하지만, 순저·정전대책기능을 겸한 형태가 많다.또 장시간정전 대응으로 발전기와 고속차단기를 조합한 시스템도 넓게 이용되고 있다. 평상 시는 발전기계통과 적용전력계통이 연속해서 운용되지만, 상용측에서 순저·정전사고가 있을 경우, 발전기계통을 고속으로 잘라 떨어뜨리고 발전기측에 접속된 설비를 순저·정전에서 보호할 시스템이다. 고속차단기에는 사고 시 발전기 토크 변동을 제어할 목적으로 퇴류효과를 가지게 하는 것도 있다.
 <그림 4>에 보상시간과 장치용량에 따른 대책장치의 구분을 나타낸다.<표 1>에 대책장치 마다에 기본성능 등을 정리한 비교표를 나타낸다.또한 이 사양은 일반적인 수치경향을 나타낸 것이다. 대책장치 제조사에 따라서는 다른 방법이 되는 경우가 있어 이 점은 참작하기를 바란다.고압/대용량순저 ‘전용’ 대책장치 개요최근 고객의 구내의 중요설비와 일반설비가 혼잡해 있고, 중요설비만으로 대책 실시하는 것이 관리면에서 힘들다는 것, 중요설비를 어느 특정 피더에 모으는 공사가 어려운 것, 복수대의 대책장치를 설치할 공간이 없는 것 등, 대용량형에 따른 일괄대책으로 옮겨가는 경향을 볼 수 있다.이 같은 고압·대용량 타입에는 고효율, 보수 줄이기, 공간 줄이기 등의 방법이 요구된다. 이것을 만족할 장치로는 고압·대용량순저 ‘전용’ 대책장치가 있다.<그림 5>에 이 장치 보상성능곡선을 나타낸다. 모 변전소에 있는 순저 데이터를 겹쳐 맞춰 표현하고 있다.
 이 장치는 전압저하에 따른 부족한 전압을 보충할 방식을 채용하고 있다. 따라서 전압 저하폭이 적은 경우 즉, 인버터에서 출력하는 전압이 적은 경우는 출력하는 파워가 적기 때문에 장시간 보상이 가능하게 된다. <그림 5>에서도 확실하게 나타난 것 같이 저하폭이 작은 영역(순저다발영역)에는 보상시간이 길고, 광범위를 커버할 수 있다.<표 2>에 이 장치의 정격사양을 나타낸다.<그림 6>에 이 장치의 외관을 나타낸다.
 결론순저의 주원인이 자연현상이기 때문에 순저대책은 앞으로 피할 수 없는 과제이고, 생산설비가 고도화해 가는 상황 가운데 중요도가 늘어난다고 생각된다.순저대책장치는 제조사에 따라 여러 특장(特長)을 가진 제품이 시장에 나돌고 있지만, 각 제품의 특장을 정확히 짚어 공장 측의 상황에 최적의 대책을 실시해 가는 것이 중요하다.
<Energy News>
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