UPS 세팅을 마친 김에 UPS의 도입에 필요한 정보들을 한번 정리해볼까 합니다.
제가 APC UPS를 사용하기에, 기본적으로 APC를 기준으로 작성하였습니다.

1. UPS란 무엇인가?

UPS는 Uninterruptible Power Supply의 약자로, 한국어로는 '무정전 전원공급장치'라고 합니다.
즉, 전기가 끊어졌을 때 장비에 대신 전력을 공급해주는 역할을 합니다.

그런데 그게 전부일까요? 당연히 아닙니다.
현재 사용되는 UPS의 토폴로지는 크게 Stand-By(Off-line), Line-Interactive,Online Double Conversion이 있습니다.
각각의 토폴로지는 서로 다른 특징을 가지며, 특성에 맞는 분야에서 활용되고 있습니다.

먼저 Stand-By(Off-Line) 토폴로지를 살펴보겠습니다.

Stand-by 토폴로지 UPS는 공급되는 전원(이하 유틸리티 전원)이 UPS를 거쳐가지 않습니다.
따라서, 전원을 출력하는 것에 충분한 인버터 용량만 보유하면 되고, 단가도 싸집니다.
인버터 회로를 분리하거나 (상대적으로) 소형으로 만들 수 있어서 대용량 UPS나 값 싼 UPS에 주로 사용되는 방식입니다.
다만, 유틸리티 전원이 끊어졌을 때 릴레이가 동작하여 배터리 전원을 공급하므로 절체 시간이 길다는 단점이 있습니다.
그리고 유틸리티 전원이 UPS를 통과하지 않으므로 전원 안정화 기능도 기대할 수 없습니다. 그래서 Stand-By UPS는 보통 AVR과 함께 배치됩니다.

다음으로 Line-Interactive 토폴로지가 있습니다.

라인 인터렉티브 토폴로지 UPS는 유틸리티 전원이 UPS의 전력 인터페이스와 인버터를 통과하기에 제한적인 수준의 전원 안정화(전압/위상 제어)를 수행할 수 있습니다.
또한 Stand-By UPS 대비 배터리 백업으로 전환되는 시간이 짧다는 장점을 가집니다.
인버터가 상시 작동하지 않으므로 전력 효율이 높고, 열이 적게 나고, 회로가 복잡하지 않기에 내구성도 높습니다.

하지만 Stand-By 토폴로지 대비 인버터 용량이 커야 한다는 것(배터리를 충전하면서 동시에 부하에 전원을 공급한다고 할 때 최대 출력의 2배)과, 절체 시간이 0은 아니라는 것, 대용량화에 불리하다는 단점이 있습니다.

1KVA~3KVA에서 많이 사용됩니다.

마지막으로, 일반적으로 UPS라 하면 떠올리게 되는 Online Double Conversion 토폴로지 UPS가 있습니다.

이름으로부터 유추할 수 있듯이, Online Double Conversion 토폴로지는 유틸리티 전원을 정류기에 통과시키고, 다시 배터리에 DC 전원으로 공급한 뒤 인버터로 보내어 AC 전원을 공급합니다.
기본적으로 배터리를 거치기 때문에(물론 정상 상태에서는 방전이 일어나지 않음) 안정화된 DC 전원을 공급할 수 있고, 유틸리티 전원-배터리 전환에 걸리는 절체 시간이 발생하지 않는다는 장점이 있습니다.

Line-Interactive 대비 대용량화에 유리하기에 3KVA~에서 주로 사용됩니다.

하지만 인버터가 늘 동작하기에 전력 효율이 상대적으로 떨어지고, 열이 많이 발생합니다.
그리고 Online Double Conversion 토폴로지는 라인 인터렉티브와 스탠바이 토폴로지와는 다른 절체 현상을 겪을 수 있는데, 인버터 회로가 고장나는 경우와 부하가 급격히 변동하는 경우 순간적인 절체가 발생할 수 있습니다.

때문에 Online Double Conversion UPS를 사용하는 경우 부하 설계에 신경을 써야 하며, 최악의 경우 전원 상실을 막기 위하여 바이패스 라인을 함께 설치합니다.
UPS 동작 불량으로 바이패스 라인이 사용되는 경우, Line-Interactive와 동등한 수준의 절체 시간이 발생할 수 있습니다.

이런 토폴로지별 특성을 잘 고려하여 자신의 환경에 가장 적합한 UPS를 골라야 할 것입니다.

APC의 각 토폴로지별 현행 제품군은 다음과 같습니다.

1) Stand-By 토폴로지

- Back-UPS: 가정용/소형 UPS. 유사 정현파(구형파) 출력.

2) Line Interactive 토폴로지

– SMT 제품군: 현행 Smart-UPS의 표준이 되는 모델.
– SMX 제품군: SMT에서 역률을 개선하고, 배터리 관리 시스템을 강화한 모델.
– SMC 제품군: SMT를 간략화한 모델. Smart-Slot 제거
– SUM 제품군: 모듈 방식의 UPS. 배터리와 파워 모듈의 수평적 확장이 가능.

3) Double Conversion Online 토폴로지

– SURT 제품군: 1세대 온라인 UPS로, 추가 배터리 장착이 가능. (1K~40KVA)
– SRT 제품군: SURT를 개량, LCD를 통해 모든 설정을 제어할 수 있음. (3K~40KVA)

2. 사인파와 구형파

UPS의 스펙을 읽어보면 사인파(정현파)와 유사 정현파(구형파)라는 단어를 볼 수 있습니다.
일반적으로, 우리가 사용하는 AC 전원은 정현파의 형태로 공급됩니다. 따라서 UPS의 출력도 정현파로 나오는 것이 이상적입니다.
하지만 정현파를 만들어내는 것에는 돈이 들어가므로, 싼 UPS의 경우 정현파를 출력하지 않는 경우가 많습니다.

가정용 UPS로 많이들 사용하시는 BE700-KR UPS의 배터리 출력 파형입니다.
얼핏 보아도 정현파와는 큰 차이가 나는 것을 알 수 있습니다. 이러한 전원이 공급되면 파워 서플라이에 무리가 가거나, 전원부가 좋지 않을 경우 오작동을 일으킬 수도 있습니다.

전원 품질이 중요한 장비를 사용한다면, 사인파가 출력되는 UPS를 구매해야 합니다.

3. UPS와 부하

UPS를 사용할 때 흔히 '반드시 벽부 콘센트에 연결해야 한다'는 경고를 보게 됩니다. 즉, 멀티탭에 연결하지 말라는 것인데.. 여기에도 이유가 있습니다.
전기안전법상 멀티탭의 최대 전류는 16A(2800W)로 제한되어 있고, 1500VA의 UPS는 배터리를 충전하면서 부하에 전원을 공급할 경우, 1800VA 정도를 사용합니다.
UPS의 역률은 보통 매우 높기 때문에 1.8kW를 소모한다고 볼 수 있습니다. 2000VA면 2.3-2.4kW니 아슬아슬하고, 3000VA는 멀티탭의 최대 전류를 초과합니다. 즉, 화재로 이어진다는 것이죠.

한편, 이 조건은 벽부 콘센트에도 적용되는데, 일반적인 벽부 콘센트의 허용 전력이 3000~3500VA 수준이기 때문에 2500VA의 용량을 가지는 UPS를 설치했을 경우 간당간당하게 수용하는 전력량이 됩니다. 따라서 일반 가정에서 3000VA 이상의 UPS를 사용하는 것은 그리 바람직한 일이 아닙니다.

벽부 콘센트의 문제가 아니더라도 대용량 UPS를 사용하게 된다면 차단기 용량도 신경써야 하기 때문에, 대용량 UPS를 구매하기 전에는 반드시 전체 토폴로지를 설계하고 구매, 설치해야 합니다.
금액이 금액인지라 판매처에서 알아서들 하겠지만..

이상으로 UPS를 구매하고 사용할 때 주의해야 할 점들을 알아보았습니다.
짧은 지식이나마 도움이 되었으면 합니다.