전기기사 실기에서 고조파는 무엇이며 왜 문제가 되나요?

Question

고조파라는 개념이 전기기사 실기와 전력공학에서 계속 등장하는데, 기본파 외에 다른 주파수가 섞인 것이라고만 알고 있습니다. 그런데 왜 고조파가 발생하는지, 그리고 실제 설비에서 어떤 문제를 일으키는지 궁금합니다. 특히 인버터나 정류기 같은 전력전자 장비에서 고조파가 많이 발생한다고 하는데, 그 이유도 알고 싶습니다. 고조파가 많아지면 변압기나 케이블, 콘덴서 등에 어떤 영향을 주는지도 궁금하고, 고조파를 줄이기 위해 어떤 대책을 사용하는지도 자세히 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

결론부터 말씀드리면 고조파는 비선형 부하로 인해 발생하는 기본 주파수의 정수배 성분으로, 전력계통에 다양한 문제를 일으킵니다. 이상적인 교류 전압과 전류는 정현파 형태를 가져야 하지만, 인버터, 정류기, 컴퓨터 전원장치 같은 비선형 부하는 전류를 일정하게 흡수하지 않고 특정 구간에서만 끌어오기 때문에 파형이 왜곡됩니다. 이 왜곡된 파형을 주파수 성분으로 분해하면 기본파 외에 여러 배수의 주파수가 포함되는데 이것이 고조파입니다. 고조파는 여러 문제를 일으킵니다. 변압기에서는 추가 손실과 발열이 증가하고, 케이블에서도 전류 증가로 발열이 커집니다. 콘덴서는 특정 주파수에서 공진이 발생할 수 있어 과전류로 파손될 수 있습니다. 또한 계전기 오동작, 통신 장애, 계측 오류 등도 발생할 수 있습니다. 고조파를 줄이기 위해 필터를 설치하거나, 다중 펄스 정류기, 액티브 필터 등을 사용합니다. 고조파는 현대 전력설비에서 매우 중요한 품질 문제입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

고조파는 정류기 같은 비선형 부하에서 전류 파형이 왜곡되며 발생하는 불필요한 성분으로 기기 과열이나 오동작을 일으켜요. 특히 변압기 손실을 키우고 콘덴서에 과전류를 흐르게 해서 설비를 상하게 하므로 필터 설치가 필수적입니다. 실기 시험에서도 자주 나오니 파형의 일그러짐을 잡는 리액터와 필터 대책을 잘 정리해두는 게 좋겠습니다.