전동기에서 역률이 좋은데도 효율이 낮을 수 있나요?

Question

전동기를 공부하다 보니 역률과 효율이 모두 중요하다고 배웠습니다. 처음에는 역률만 좋으면 효율도 자동으로 높은 줄 알았는데, 두 가지는 서로 다른 개념이라고 하더라고요. 역률은 정상인데도 효율이 낮아질 수 있는 경우가 있는지 궁금합니다. 실제 현장에서는 두 항목을 어떻게 구분해서 관리하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

역률은 공급박은 전기를 얼마나 효과적으로 사용하는지를 나타내고, 효율은 들어간 전력 대비 실제 기계적인 출력이 얼마나 나오는지를 의미합니다. 그래서 역률이 좋아도 베어링 메모나 권선 손실 기계적인 마찰이 증가하면 효율은 떨어질 수 잇습니다. 실제 현장에서는 전력계와 운전전류 등을 함꺠 확인해 역률과 효율을 각각 관리합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 전동기의 역률이 좋아도 효율이 낮을 수 있습니다. 두 값은 서로 관련은 있지만 의미가 다릅니다.

역률은 쉽게 말해 공급받은 전력을 얼마나 유효전력으로 잘 이용하고 있는지를 나타내는 값입니다. 반면 효율은 입력된 전기에너지 중 실제 기계적 출력으로 얼마나 바뀌었는지를 나타냅니다. 그래서 역률이 0.9 이상으로 양호해도 모터 내부에서 손실이 많이 발생하면 효율은 낮을 수 있습니다.

예를 들어 베어링 마찰 증가, 권선 열화, 철손 증가, 냉각 불량, 기계적 정렬 불량 등이 있으면 입력전력 중 상당 부분이 열이나 마찰로 손실됩니다. 이 경우 역률은 비교적 정상으로 보여도 실제 축에서 나오는 출력은 줄어들어 효율이 떨어질 수 있습니다.

반대로 모터가 너무 가벼운 부하로 운전될 때는 효율뿐 아니라 역률도 함께 낮아지는 경우가 많습니다. 하지만 두 값이 항상 같은 방향으로 움직이는 것은 아닙니다.

현장에서는 역률은 전력계나 전력분석기로 전압·전류·유효전력을 측정해 확인하고, 효율은 입력전력과 실제 축출력 또는 부하 상태를 비교해서 판단합니다. 그래서 전류와 역률만 보고 모터 상태를 판단하지 않고, 온도·진동·부하·출력까지 같이 보는 것이 좋습니다.

정리하면 역률은 ‘전기를 얼마나 효율적으로 받아쓰는가’, 효율은 ‘받은 전기를 실제 기계적 힘으로 얼마나 잘 바꾸는가’의 차이라고 이해하면 쉽습니다.

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

말씀하신 것처럼 역률이 좋다고 해도 효율은 떨어질 수 있습니다. 역률은 전원에서 공급된 전력 중에서 모터가 흡수한 유효 전력의 비율입니다. 효율은 흡수한 유효 전력을 실제로 기계적인 회전 출력으로 바꿔낸 비율이기 때문이죠.

그리고 역률이 높아도 코일에 동손이나 철심의 철손으로 내부 발열이 심하거나 또는 베어링 손상으로 인해서 기계적인 마찰이 크다고 하면 효율은 낮아집니다. 그래서 현장에서는 역률을 전원 설비 부담 경감이랑 가산금 방지용 전기 품질 지표로 씁니다. 그리고 효율은 전력비 절감 지표로 구분해서 관리하는 거죠.