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전기 설계에서 부하 산정은 모든 계산의 출발점입니다. 분전반 차단기 용량, 간선 굵기, 변압기 용량이 전부 이 숫자에서 시작하기 때문입니다. 그런데 처음 배울 때는 "설비용량", "수용률", "부등률" 같은 용어가 한꺼번에 나와서 어디에 무엇을 곱해야 하는지 헷갈리기 쉽습니다.
이 글에서는 용어를 먼저 짧게 정리하고, 분전반 하나를 예시로 실제 계산 순서를 따라가 보겠습니다. 마지막에는 수용률을 실무에서 어떻게 정하는지, 제가 일하는 방식도 함께 적었습니다.
먼저 알아둘 용어 세 가지
합성 최대수요전력 = 각 부하의 최대수요전력 합계 ÷ 부등률
정리하면, 분전반 하나 안에서는 수용률로 "실제로 쓰는 양"을 구하고, 분전반 여러 개를 모아 변압기나 주간선을 검토할 때는 부등률로 "동시에 최대가 되지 않는 효과"를 반영합니다.
예시 ① 분전반 하나의 부하 계산
근린생활시설 한 개 층에 분전반 하나가 있다고 가정해보겠습니다. 아래 숫자는 계산 흐름을 보여주기 위한 설명용 예시 값입니다. 실제 수용률은 건물 용도와 사용 방식에 따라 달라집니다.
1단계 — 회로별 용량을 적고 설비용량 합계 내기
| 구분 | 회로 수 | 설비용량 | 수용률(예시) | 최대수요전력 |
|---|---|---|---|---|
| 전등 | 6 | 4.8 kW | 100% | 4.8 kW |
| 전열(콘센트) | 8 | 12.0 kW | 50% | 6.0 kW |
| 냉난방기 | 2 | 10.0 kW | 100% | 10.0 kW |
| 합계 | 16 | 26.8 kW | — | 20.8 kW |
※ 예시 값입니다. 전등은 켜두는 시간이 길어 100%로, 콘센트는 모든 구에 동시에 최대 부하가 걸리는 경우가 드물어 낮게 잡는 식으로 부하 성격에 따라 다르게 적용합니다.
2단계 — 수용률을 곱해 최대수요전력 구하기
설비용량 합계는 26.8kW지만, 부하 종류별로 수용률을 곱하면 실제로 걸릴 것으로 보는 최대수요전력은 20.8kW가 됩니다. 이 분전반은 설비용량 기준이 아니라 이 20.8kW를 기준으로 메인 차단기와 간선을 검토합니다.
3단계 — 전류로 바꿔 메인 차단기 검토하기
3상 4선식 380V, 역률 0.9로 가정하면 전류는 아래처럼 계산합니다.
= 20,800 ÷ (1.732 × 380 × 0.9)
≒ 35.1 A
계산 전류가 약 35A이므로 메인 차단기는 이보다 큰 정격(예: 40A급)을 검토하고, 간선은 그 차단기 정격 이상을 견딜 수 있는 굵기로 선정합니다. 기본 원칙은 설계 전류 ≤ 차단기 정격 전류 ≤ 전선 허용 전류 순서가 맞아야 한다는 것입니다. 여기에 간선 길이가 길면 전압강하까지 따져서 한 단계 굵게 가져가기도 합니다.
잊기 쉬운 것 — 상 평형
3상 분전반에 단상 회로(전등, 콘센트)를 연결할 때는 R·S·T 각 상에 부하가 고르게 나뉘도록 회로를 배치해야 합니다. 한 상에만 부하가 몰리면 그 상의 전류가 커져서 전체 합계로는 여유가 있어도 차단기가 동작할 수 있습니다. 결선도에 회로를 배치할 때 상별 합계를 같이 적어두면 확인하기 쉽습니다.
예시 ② 분전반을 모아 변압기 용량 검토하기
건물 규모가 커서 수전 설비(변압기)를 두는 경우, 각 분전반의 최대수요전력을 모은 뒤 부등률을 적용합니다. 층별 분전반 세 개를 예로 들어보겠습니다.
| 분전반 | 최대수요전력 |
|---|---|
| 1층 분전반 | 20.8 kW |
| 2층 분전반 | 18.0 kW |
| 3층 분전반 | 25.0 kW |
| 합계 | 63.8 kW |
피상전력 환산 = 58.0 ÷ 0.9(역률) ≒ 64.4 kVA
계산값이 약 64kVA라면 그보다 큰 표준 용량의 변압기(예: 75kVA)를 검토합니다. 실제 설계에서는 여기에 동력 부하(펌프, 승강기, 공조기 등)를 따로 산정해서 더하고, 향후 증설 여유를 얼마나 둘지도 함께 정합니다. 부등률 역시 건물 용도와 부하 구성에 따라 달라지기 때문에, 예시처럼 숫자 하나를 고정해서 쓰기보다는 근거를 두고 정하는 게 좋습니다.
수용률은 실무에서 어떻게 정할까
신입 때 가장 많이 묻는 질문이 "수용률은 몇 퍼센트로 넣어요?"입니다. 정답이 하나로 정해진 숫자는 아닙니다. 건물 용도, 부하 종류, 실제 사용 방식에 따라 달라지고, 설계 기준서나 참고 문헌에 용도별 참고 값이 있더라도 그대로 쓰기보다는 해당 건물에 맞게 판단하는 과정이 필요합니다.
저는 수용률을 정할 때 그 건물의 부하가 실제로 어떻게 쓰일지를 대략 보고 판단합니다. 예를 들어 상시 켜두는 부하인지, 가끔 쓰는 부하인지를 보고 정하는 식입니다. 판단이 애매하거나 발주처 기준이 따로 있는 경우에는 감독관과 협의해서 정한 뒤 진행합니다.
중요한 건 수용률을 낮게 잡을수록 변압기와 간선이 작아져 공사비는 줄지만, 너무 낮으면 실제 사용 때 용량이 부족해질 수 있다는 점입니다. 반대로 너무 높게 잡으면 설비가 과하게 커집니다. 그래서 수용률을 어떤 근거로 정했는지를 계산서나 협의 기록에 남겨두는 게 좋습니다. 나중에 감리나 발주처가 근거를 물을 때 바로 설명할 수 있습니다.
부하계산서는 어디에 작성할까
저는 부하 계산을 분전반 결선도 위에서 바로 작업합니다. 결선도에 회로마다 용량을 적고 합계를 내는 방식이라, 도면과 계산이 따로 놀지 않습니다. 발주처나 감리에서 따로 요청하면 그때 엑셀로 부하계산서를 한 번 더 정리해서 제출합니다.
결선도에서 바로 계산하면 회로를 추가하거나 바꿀 때 합계를 같이 고치게 되어 누락이 적습니다. 엑셀로 따로 정리할 때는 결선도의 회로 번호와 엑셀의 행이 1:1로 맞는지 마지막에 한 번 대조해보는 게 좋습니다. 둘 중 하나만 고치고 다른 쪽을 놓치는 경우가 생기기 쉽기 때문입니다.
부하 산정할 때 확인할 것
- 회로별 용량이 빠짐없이 적혔는지 (특히 나중에 추가된 기기, 예비 회로)
- 부하 종류별로 수용률을 다르게 적용했는지, 그 근거가 있는지
- 3상 분전반이라면 R·S·T 상별 부하가 고르게 나뉘었는지
- 설계 전류 ≤ 차단기 정격 ≤ 전선 허용 전류 순서가 맞는지
- 여러 분전반을 합칠 때 부등률을 적용했는지, 동력 부하를 따로 더했는지
- 결선도와 엑셀 계산서의 숫자가 서로 일치하는지
정리
부하 산정은 설비용량을 모으고, 수용률로 실제 쓰는 양을 구하고, 여러 부하를 합칠 때 부등률을 반영하는 순서로 진행합니다. 계산 공식 자체는 단순하지만, 수용률과 부등률을 어떤 근거로 정하느냐가 설계의 판단이 들어가는 부분입니다.
이 숫자가 도면 세트 전체에서 어떻게 이어지는지는 전기 설계 신입, 첫 3개월에 꼭 익혀야 할 것들 글의 2개월차 부분에서 흐름으로 정리해두었습니다.