![UPS와 ESS 차이, UPS 구성 및 활용 예시 [출처 : 한국전기기술인협회]](https://sangu-life.com/wp-content/uploads/2024/03/K-20240325-103804-e1711348560442.png)
전기안전관리자라면 UPS와 ESS에 대해서 많이 들어봤을 겁니다. 언뜻보면 비슷한것 같으면서도 각각의 목적과 작동원리 및 용도에서는 상당한 차이가 있습니다. 이번에는 UPS와 ESS 차이에 대해서 살펴보고 각각의 특징을 알아보겠습니다.
목차
UPS와 ESS 차이, 무정전전원장치와 에너지저장장치
1.UPS와 ESS 차이
| 구분 | UPS(Uninterruptible Power Supply) | ESS(Energy Storage System) |
| 목적 | 전력 공급에 장애가 발생했을 때 중요한 기기나 시스템에 대한 즉각적, 일시적인 전원공급을 위한 전기설비로써 데이터 손실, 하드웨어 손상, 운영 중단등을 방지하기 위해 사용하는 것 | 에너지를 저장하고 필요할 때 방출하는 데 초점을 맞춤 장기적인 대책으로써, 전력망의 안전성을 개선하고 재생에너지원의 변동성을 관리하는 데 사용하는 것 |
| 작동원리 | 주로 배터리를 사용하여 저장된 에너지를 전기로 변환하며, 전원공급이 중단되면 UPS는 자동으로 배터리전원으로 전환하여 연속적인 전원공급을 유지. | 리튬이온배터리, 플라이휠, 펌프식저장시스템 등을 사용하여 에너지를 저장. 이들 시스템은 대규모의 에너지를 장기간 저장하고, 필요에 따라 전력계통에 에너지를 공급할 수 있음. |
| 용도 | 주로 데이터센터, 병원, 은행등 그 밖의 중요한 인프라를 갖춘 기관에서 컴퓨터 시스템 및 의료장비와 보안 시스템등을 보호하는데 사용 | 전력계통 관리, 재생 에너지의 변동성 완화, 수요 반응 서비스, 최대 수요 시간에 전력 사용을 줄이는 것 등에 사용됨. 주된 용도는 아니지만 UPS로도 사용은 가능. |
| 백업시간 | 일반적으로 보통 몇 분에서 수십 분 정도의 짧은 백업 시간을 가짐. 이는 장비를 안전하게 종료하거나 대체전원으로 전환할 충분한 시간을 제공하기 위한 것. | 일반적으로는 몇 시간에서 며칠에 이르는 긴 백업시간을 가짐. 이는 대규모 전력망의 안정성을 유지하거나 재생 에너지원의 불규칙성을 관리하는데 필수적. |
![UPS와 ESS 차이, UPS 구성 및 활용 예시 [출처 : 한국전기기술인협회]](https://sangu-life.com/wp-content/uploads/2024/03/K-20240325-103804.png)
![ESS 구성 및 활용의 예 [출처 : 한국전기기술인협회]](https://sangu-life.com/wp-content/uploads/2024/03/K-20240325-103904.png)
2.리튬이온배터리
UPS와 달리 배터리를 이용한 전기저장장치인 ESS는 리튬이온배터리의 뛰어난 사이클링성능과 높은 에너지 밀도로 인해 더 작은 물리적 설치 공간에서 더 많은 에너지를 사용할 수 있기 때문에 처음부터 납산과 같은 오래된 기술보다 리튬이온과 같은 기술이 일반적으로 사용되었습니다.
또한, 리튬이온배터리는 기존 배터리 기술보다 유지보수 요구 사항이 훨씬 적은 점입니다.
▶리튬이온배터리 작동원리
리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 총 4가지 요소로 구성이됩니다. 양극(+)과 음극(-) 물질의 ‘산화환원반응’으로 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 일종의 장치입니다.
양극의 리튬이온이 음극으로 이동하면 배터리가 충전되고, 반대로 음극의 리튬이온이 양극으로 돌아가면 배터리가 방전되는 원리지요.
3.KEC에서의 UPS와 ESS 차이 및 규정
2022년 국내에서 발생했던 최대 이슈중의 하나는 ‘카카오 데이터센터 화재사건’이죠. 이에 대한 안전강화 대책으로 다양한 규정들이 마련이 된 계기이기도 합니다.
①충전율 제한을 보증수명으로 변경하고, 배터리 셀 적합성 인증 의무화
②사용 후 배터리, 이동형 전기저장장치 등 다양한 전기저장장치 안전기준 추과
③디지털 기술을 활용한 안전관리 인프라 확충(전기저장장치통합관리시스템) 등)과 전기저장장치 산업의 지속가능한 성장을 위한 대책을 추진
▶관련 KEC 규정中
●KEC245.1 적용범위
교류 입력전원이 정전되었을 때 부하전력의 연속성을 확보하기 위해 전력변환장치, 스위치 및 이차전지 등을 조합하여 구성한 전원장치를 시설하는 것에 적용
●KEC245.2 안전 요구사항
- 감전 또는 전로나 기기의 손상 방지
- “무정전전원장치 시설장소” 표지 및 출입제한 잠금장치
- 비상상황 발생 시 부하에 전원공급 방지 또는 차단
- 이차전지를 이용한 UPS는 전기저장장치 공통사항에 준하여 시설
– 시설장소, 설비의 안전, 옥내 전로의 대지 전압 제한 요건 준용
– 전기저장장치의 전기배선, 단자와 접속, 이차전지, 재사용 이차전지 및 지지물의 시설
– 전력변환장치, 제어 및 보호 장치, 충전 및 방전 기능, 접지 및 계측장치 시설기준 준용
●KEC 245.3 특정기술을 이용한 무정전전원장치의 시설
- 20kW 초과 리튬 나트륨 계열의 이차전지를 이용한 UPS → 245.2 에 따르는 외에 다음에 의해 시설
①이차전지 용량 선정과 운영
→ ESS의 이차전지 용량 및 운영 규정 적용(KEC 512.1.2)
- 이차전지 용량은 수명보증기간 동안 정격방전용량 확보
- 정격방전용량 이하로 운영
②이차전지 열 폭주 및 폭발방지 대책
→ ESS 열폭주 및 폭발방지 규정 적용(KEC 512.1.3)
- 기준 이상의 가연성 가스농도 및 내부압력이 발생한 경우 파열 또는 폭발을 방지하기 위한 급속 배기장치 시설
- 이차전지는 KS에 적합한 제품 사용
- 이차전지 모듈 또는 렉이 화재확산 방지구조이거나 소화장치 시설
③제어 및 보호장치의 시설
→ ESS의 제어, 감시 및 보호장치 등의 규정 적용(KEC 512.1.4)
- 직류 전로에 직류 서지보호기(SPD) 설치
- 긴급상황이 발생한 경우 관리자에게 경보하는 시설을 하되, 자동 비상정지장치는 5초 이내 작동, 수동 조작 비상정지장치는 신속 접근 및 조작 가능한 곳에 설치
- 이차전지 시설장소 내외부 감시용 CCTV를 시설하고 정보는 이차전지실 외부의 안전한 장소에 1개월 이상 보관, 다만, CCTV 영상정보는 7일간 보관
