안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.
결론부터 말씀드리면 고조파는 전압이나 전류 파형이 순수한 정현파가 아닐 때 기본 주파수의 정수배 주파수 성분이 섞여 나타나는 현상이며, 전기설비의 과열과 오동작, 전력품질 저하를 일으킬 수 있습니다. 이상적인 교류 전원은 60Hz 정현파 형태이지만, 실제 설비에는 인버터, 정류기, UPS, 컴퓨터 전원장치, LED 드라이버처럼 전류를 일정한 정현파로 소비하지 않는 비선형 부하가 많습니다. 이런 부하는 전압 파형이 정현파여도 전류를 순간적으로 끊어서 가져가거나 특정 구간에서만 흡수하기 때문에 전류 파형이 찌그러집니다. 이 찌그러진 파형을 주파수 성분으로 분해하면 기본파 외에 3차, 5차, 7차 같은 고조파가 포함됩니다. 고조파 전류가 흐르면 변압기와 전동기에서 추가 철손과 동손이 발생해 과열될 수 있습니다. 특히 3상 4선식 회로에서는 3차 고조파 성분이 중성선에서 서로 상쇄되지 않고 더해질 수 있어 중성선 전류가 예상보다 커지는 문제가 생깁니다. 전력용 콘덴서는 고조파에 취약합니다. 계통 인덕턴스와 콘덴서가 특정 고조파 주파수에서 공진하면 고조파 전류가 증폭되어 콘덴서 과열이나 퓨즈 용단이 발생할 수 있습니다. 보호계전기나 계측기도 왜곡된 파형 때문에 오동작하거나 정확한 값을 표시하지 못할 수 있습니다. 고조파 대책으로는 직렬 리액터를 콘덴서와 함께 설치하여 공진 주파수를 조정하고 고조파 전류 유입을 억제합니다. 또한 수동필터나 능동필터를 설치해 특정 고조파를 흡수하거나 상쇄할 수 있습니다. 인버터 입력측에 리액터를 설치하거나 12펄스 정류 방식, 저고조파 기기를 사용하는 것도 방법입니다. 고조파는 눈에 보이지 않지만 설비의 발열, 수명, 보호장치 신뢰성에 큰 영향을 주므로 전력품질 관리에서 중요한 항목입니다.