2008년 7월 1일부터 최저효율제 실시- 삼상 유도전동기의 고효율화를 통해 에너지 절약 달성 -
▶ 개요2005년 산업자원부(현 지식경제부)는 기후변화 협약 대응 및 에너지원단위 개선을 위해 단일기기로 국가 전체 전력 소비량의 40%를 점유하고 있는 삼상 유도전동기에 대해 최저효율제를 시행키로 했다.최저효율제(MEPS : Minimum Energy Performance Standard)는 의무적 에너지효율기준을 말하는데, 일정한 에너지 효율에 미달되는 저효율 제품의 생산 및 판매를 금지하여 원천적인 국가에너지를 절약하기 위한 것으로, 이를 위반 시 2천만 원 이하의 벌금이 부과된다.(관련 규정 : 산업자원부고시 ‘효율관리기자재의 운영에 관한 규정’ 및 에너지 이용합리화법 제17조·제18조)2008년부터 고효율 전동기 생산 · 판매를 의무화하는 최저소비효율기준(MEPS : Minimum Energy Performance Standard)을 도입키로 결정(국가에너지절약추진위원회, 2004년 8월 25일)함에 따라, 그동안 정부 · 시민단체 · 제조업체 · 학계 · 연구소 및 시험기관에서는 ‘고효율 전동기 최저 효율 추진 위원회’를 구성하고 활동해왔다.그 이전까지는 정부에서 삼상 유도전동기의 고효율화 촉진을 위해 고효율 전동기에 대한 고효율에너지기자재 인증 및 장려금 지원 등 자발적 고효율 전동기 보급 정책은 시행하고 있었으나, 2004년 말 기준 시장점유율은 10% 이내에 불과할 뿐이었다.따라서 삼상 유도전동기가 국가 전력 사용량에서 차지하는 비중을 감안할 때 미국, 캐나다와 같은 최저효율제 시행을 통한 의무적 고효율 전동기 보급정책으로의 전환이 필요했다.
<표 1>과 같이, 미국은 1992년 제정된 에너지정책법(EPAct)을 통해 1997년 10월 24일부터 고효율 전동기로만 생산·판매(수입)가 가능한 최저효율제를 시행하고 고효율 전동기보다 효율이 4~5% 더 높은 프리미엄 전동기에 대해 장려금 지원하고 있다.이에 맞춰 우리나라도 최저효율제를 시행하여 표준 전동기를 삼상 유도전동기로 전부 교체할 경우 연간 전력소비량의 2%(약 3,500억 원)를 절감할 것으로 전망했다. 또한 고효율 전동기보다도 효율이 5~6% 더 높은 프리미엄급 전동기에 대해서는 2005년부터 기술 개발을 지원키로 하고 향후 장려금 지원을 검토했다. 그뿐 아니라 관련 전문가로 구성된 추진위원회를 통해 미국이나 캐나다 등의 관련 제도 연구 및 제조업계의 의견도 수렴하여 제도 도입에 따른 부작용을 최소화할 예정이다.여기에서는 에너지 절약을 위해 정부가 시행하는 고효율 전동기 보급 정책 중 2008년 7월 1일부터 도입되기 시작한 최저효율제에 대해 소개한다.▶ 고효율 전동기 보급 정책
1. 고효율에너지기자재 인증고효율 전동기의 보급을 위해 1996년부터 고효율에너지기자재 인증을 시작했으며, 조달청이 우선 구매하여 공공기관의 사용을 의무화하고 신축건물에 의무 사용하는 등 이에 관련 인센티브를 지급했다.2. 장려금 지원2002년부터 장려금 지원(㎾당 설치장려금 24만원, 보급 장려금 4만 원)•시장점유율 : 10% 미만(자발적 정책의 한계)3. 최저효율제 시행 효과에너지 절약 효과 1조 원 이상(<표 2> 참조)- 삼상 유도전동기의 70% 고효율 전동기 전환 예상- 국가적 이익 1조 원(에너지 절약 효과 1조 3,700억 원, 제조원가 상승 4,000억 원)- 유도전동기 5% 효율 향상은 총 전력 2% 절감 효과▶ 삼상 유도전동기 최저효율제 적용2008년 7월 1일부터 37㎾ 초과부터 200㎾급 이하 까지의 삼상 유도전동기에는 의무적으로 최저효율제를 적용된다. 또한 0.75㎾ 이상부터 37㎾ 이하의 삼상 유도전동기는 2010년 1월 1일부터 시행한다.1. 삼상 유도전동기⑴ 분류삼상 유도전동기는 다음과 같이 5개의 유형으로 분류하는데 그 분류 예는 <표3>과 같다. 삼상 유도전동기 분류에서 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ에 해당되는 삼상 유도전동기를 최저소비효율기준 적용 대상으로 한다.
⑵ 적용범위정상적인 사용 조건하에서 냉매 온도 40℃ 이하인 장소에 사용되는 연속 정격, 주파수 60㎐, 전압 600V 이하의 일반용 저압 3상 농형 유도전동기로서 아래 사항을 기본 요건으로 갖추고 있다.· 분류 : 보호형 또는 전폐형· 정격출력 : 0.75㎾ 이상부터 200㎾ 이하까지· 극수 : P 2극, 4극, 6극· 용도 및 프레임 : 범용 프레임· 속도 : 정속운전· 형태 : 풋 마운트 또는 플랜지· 토크 특성 : 디자인 A형 또는 B형또한 삼상 유도전동기 분류에서 유형 Ⅰ, 유형 Ⅱ에 해당되는 유도전동기를 대상 범위로 하며, 연속 운전되는 rpm 부하(팬, 블로워, 펌프)의 인버터 전동기도 적용 대상으로 한다. 단, 효율 측정은 60㎐/정현파 정격 전압에서 실시한다. (3) 삼상 유도전동기 발전 단계- <표4> 참조
2. 최저소비효율기준 적용 대상⑴ 유형 Ⅰ : 적용 대상기본 요건을 만족하는 범용 전동기 성능, 효율에 영향이 없이 일부 개조된 범용 전동기 - 범용 전동기 : 정상적인 사용 조건에서 표준 동작 특성, 표준 기계구조를 가지도록 설계된 전동기(예 : 온도센서 추가, 샤프트 확장, 디스크브레이크 추가, 하우징 외관 변경)⑵ 유형 Ⅱ : 적용 대상기본 요건을 만족하는 범용으로 사용 가능한 특정 목적 전동기- 특정 목적 전동기 : 비정상적인 사용 조건에서 표준 동작 특성, 표준 기계 구조를 가지도록 설계된 전동기(예 : 규정된 출력의 중간에 해당하는 전동기 롤러베어링 전동기, 방폭형 전동기)3. 최저소비효율기준 적용 대상 외⑴ 유형 Ⅲ : 적용 대상 외기본 요건을 만족하지만 범용으로 사용될 수 없는 특정 목적전동기(예 : 전폐자냉형(TENV) 전동기)⑵ 유형 Ⅳ : 적용 대상 외기본 요건을 만족하는 특수 목적전동기- 특수 목적전동기 : 범용전동기와 특정 목적전동기를 제외한 전동기로서 특수한 운전 측성 및 특수한 기계적 구조를 가지고 특수한 분야에 적용하기 위해 설계된 전동기(예 : 스러스트 베어링 적용 전동기)⑶ 유형 Ⅴ : 적용 대상 외기본 요건을 만족하지 않는 전동기(예 : 멀티스피드 전동기)4. 사용 조건기본적으로 정상적인 사용 조건뿐만 아니라 비정상적인 사용 조건하에서도 최저소비효율기준을 반드시 준수하여 생산·판매하는 것을 원칙으로 한다.예외적으로 사용자의 비정상적인 사용 조건으로 고효율 전동기 제작이 불가능할 경우에는‘이 제품은 에너지이용합리화법에서 정한 비정상적인 사용조건에서만 사용되므로 최저소비효율기준을 적용하지 않습니다’라는 문구를 제품 명판 또는 별도 라벨로 명시적으로 기재할 경우에만 비정상 사용 조건을 허용한다.⑴ 정상적인 사용 조건① 환경 조건ㄱ. 주위 온도 : -15℃~40℃/5℃~40℃(냉각제 사용 시)예외 - 최저 주위온도가 0℃인 정류자 또는 슬리브 베어링을 가지는 모든 기기ㄴ. 기기의 통풍을 심각하게 방해하지 않는 장소 또는 보조 덮개를 사용한 안정된 장소에 설치② 운전 조건ㄱ. V-벨트 구동ㄴ. 플렛 벨트, 체인, 기어 구동, 커플링 구동⑵ 비정상적인 사용 조건① 주위 환경ㄱ. 가연성, 폭발성, 연마성 또는 도전성 먼지ㄴ. 먼지 쌓임이 정상적인 통풍을 방해할 가능성이 있는 불결한 운전 조건ㄷ. 화학가스, 인화성 또는 폭발성 가스ㄹ. 증기, 소금기를 포함한 공기 또는 기름 증기ㅁ. 습하거나 매우 건조한 장소, 복사열ㅂ. 비정상적인 충격, 진동 또는 외부로부터의 기계적인 부하ㅅ. 모터 축에 가해지는 비정상적인 축 방향 또는 측면 방향의 힘ㅇ. 주위 온도가 40℃를 초과하는 장소② 동작 환경ㄱ. 유도기정격전압 ±10%, 정격 주파수 ±5% 범위 벗어날 경우ㄴ. AC전압 이탈 정도가 10%를 초과됐을 경우ㄷ. AC전압이 1% 이상 언밸런스 됐을 경우ㄹ. 저소음 레벨이 필요한 경우ㅁ. 전력시스템이 접지되지 않을 경우ㅂ. 최고 정격 스피드 이상으로 운전될 경우ㅅ. 환기가 부족한 공간, 움푹 패인 곳 또는 경사진 곳에서 운전될 경우③ 외부 자극ㄱ. 비틀림 충격 부하ㄴ. 반복적인 이상 과부하ㄷ. 역회전 또는 전기적 제동ㄹ. 잦은 시동ㅁ. 전원이 지속적으로 공급되는 상태에서 정지 또는 순간 정격으로 되는 기기
5. 토크 특성삼상 유도전동기 토크 특성에 따라 다음의 4가지 유형으로 분류되며, <그림 1>은 디자인 A, B, C, D의 슬립에 대한 토크 특성을 비교하여 나타낸 것이다. 디자인 A, B형의 기동토크, 정동토크, 풀업토크는 <표 5>의 값을 참조한다.(토크 기준값을 정격토크에 대한 백분율[%]로 나타냈다)① 디자인 A형B형과 유사하나 정동토크가 더 크고 기동 전류가 높아 적용 분야에 제한 받는다.② 디자인 B형· 가장 기본적이고 넓은 적용분야를 가진다.· 응용 분야 : 팬, 송풍기, 전동기구· 유형별 성능 비교 시 기준이 된다.③ 디자인 C· B형에 비해 큰 기동 토크를 가지나 정동토크가 낮다.· 응용 분야 : 피스톤식 펌프, 진동 스크린④ 디자인 D· 매우 큰 기동토크를 가진다.· 응용 분야 : 펀치프레스, 엘리베이터▶ 최저효율제(MEPS) 시행1. 삼상 유도전동기 최저효율제 추진 현황2004년 8월 25일 국가에너지절약추진위는 고효율 전동기 최저효율제를 시행키로 결의했다. 정부, 시민단체, 제조업체, 학계, 연구소 및 시험기관 등 20여 명으로 구성된 당시 고효율 전동기 최저효율 추진위원회는 최저효율제 시행에 대한 사회적 합의를 도출하고 이해관계가 다른 기관 간 의사소통 통로 확보를 위한 장애요인을 제거한 후 최저효율 규격(안) 제정 의견을 수립했다.
최저효율제 시행 시기는 2008년 7월 1일부터로, 최저효율제 시행 시 국가적 이익은 1조 원에 달할 전망(유도전동기의 효율 5% 향상은 총 전력의 2%절감 효과)이다.(<표 6> 참고)2. 2005년도 주요 시행 사항① 기술표준화 사업을 통한 최저효율 적용 대상 범위, 최저효율 기준, 측정방법, 라벨표시 마련(전기연구원에 용역 의뢰)② 전체 삼상 유도전동기 제조업체를 대상으로 한 공청회 실시③ 프리미엄 전동기 기술 개발3. 최저효율제 추진 일정· 2004년 8월 25일 : 국가에너지절약추진위, 고효율 전동기 최저효율제 결의· 2004년 11월 : 고효율 전동기의 최저효율제 기초연구 수행· 2005년 5월 : 고효율 전동기 최저효율 추진 위원회 구성→ 정부, 시민단체, 제조업체, 학계, 연구소, 시험기관 등 20여 명· 2005년 7월~12월 : 고효율 전동기 최저효율규격(안) 제정 및 공청회 개최→ 대상범위, 최저효율기준, 측정방법, 라벨표시등→ 삼상 유도전동기 제조업체 대상 공청회 실시· 2006년 4월 : 효율관리기자재 운영에 관한 규정(산업자원부 고시) 개정→ 최저효율 규격 및 시행시기 사전 예시· 2008년 7월 1일 : 고효율 전동기 최저효율제(MEPS) 시행
▶ 최저소비효율기준 및 합격 판정 수식1. 최저소비효율기준삼상 유도전동기의 최저소비효율기준은 <표 8>과 같다.
2. 비표준 삼상 유도전동기에 대한 적용삼상 유도전동기의 정격 출력이 <표 8>에서 규정된 값 사이에 있을 경우 중간 또는 그 이상이면 위쪽의 높은 정격 출력의 최저소비효율기준을 따르고 중간 미만이면 아래쪽의 낮은 정격 출력 최저소비효율기준을 따른다.3. 합격판정 수식
최저소비효율기준에 대한 합격 판정은 <표 8>의 합격 판정 수식을 만족해야 한다. 이때 삼상 유도전동기의 최저소비효율기준 합격 판정은 총 시료개수를 5대로 하여 시험한다. 단, 연간 생산·판매(수입)대수가 4대 이하인 경우 총 시료개수를 4개 이하(1~4개)로 시험할 수 있으나, 이 경우 <표 8>의 합격 판정 수식을 배제하고 각 시료가 모두 <표 7>의 최저소비효율기준을 만족해야 한다.- 글_편집부 <자료 제공 : 에너지관리공단(www.kemco.or.kr)> -
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