비상발전기

비상발전기(영어: emergency / standby generator)는 상용전원의 공급중단 시에 대체 전력으로 공급하는 비상전원(예비전원)으로서, 이를 위한 발전기를 비상발전기라 한다.

주로 법적인 요구에 의해 설치되는 경우와 사용자의 필요에 의해 설치되는 경우가 있다. 법적으로 요구되는 법령은 소방시설 설치유지법, 건축법, 승강기안전관리법, 의료법, 통신, 방송 괸련 법령 등이 있다.

상용전원의 정전은 건축물 외부 요인과 내부 요인에 의해 발생된다. 외부 요인으로는 태풍 등의 자연재해, 전기사업자용 전력설비의 고장에 의한 불시 정전, 정기 보수에 따른 계획정전, 예비전력 부족 등에 기인된다.

건축물 내부 요인에 의한 정전은 전력설비인 변압기, 차단기 등의 고장이나 지락, 단락 사고에 의한 단전, 화재에 의한 전기 선로의 단락, 화재 시 소방시설 가동에 의한 전원수용시설의 과부하 조건에 의한 단전, 전기화재 시 소방대의 진압을 위한 상용전원 임의 공급 차단 등에 기인된다.

따라서 건축물 내부 요인에 의한 정전의 비중이 크므로, 화재 및 정전 시의 소방안전 확보를 위해서는 2개의 변전소로부터 상용전원을 공급 받더라도 비상발전기의 설치는 필수적이다.

비상발전기는 건축물의 전체 부하를 모두 감당하기에는 용량이 너무 커서 비경제적이므로, 전체 부하 중 약 30% 정도의 중요한 부하를 담당할 수 있도록 한다. 건축물의 전기시설부하는 소방부하와 비상부하 및 일반부하로 분류되며, 정전시 일반부하는 차단되고, 중요부하인 소방부하와 비상부하에 비상전원을 공급한다. 일반적으로 소방과 비상용 겸용이면서 그 중 한쪽 부하용량을 적용하여 시설한다. 상시 운전용과 달리 연중 운전시간이 극히 짧으므로 에너지 절감을 위한 운전효율의 차이는 의미가 없으며, 고유한 소방안전의 실효성을 위한 용량 안전성과 경제성이 가장 중요하다.^[1],^[2]

비상발전기의 용도별 종류

비상발전기는 소방부하용과 소방 이외의 비상부하용이 있는데 다음과 같이 분류된다.^[3]

• 소방전용 발전기(비상발전기는 별도로 설치하여야 한다)
• 소방겸용 발전기(합산 용량 발전기)
• 소방전원 보존형 발전기

비상발전기의 운전과 보호 및 용도별 특성 구현은 그 제어장치(controller)에 의한다. 소방전용 발전기를 선정 시 비상부하용 발전기 별도 설치에 따른 설치비 및 건축공간 증대에 따른 건축비 증대에 의해 경제성 저하로 거의 채용되지 않는다.

소방 및 비상 겸용의 비상발전기를 선정할 경우 안전성과 경제성을 고려하여 선정하여야 한다.

• 안전성 제공 기종 : 소방전원보존형 발전기, 소방부하 겸용 발전기, 소방전용 발전기
• 안전성 및 경제성 동시 제공 기종 : 소방전원 보존형 발전기

경제성을 고려하지 않고 소방부하 겸용 발전기로 선정할 경우 유휴 용량 과다로서 시공비 증대 및 국가적인 자원 낭비가 초래되므로 비합리적이 된다.

엔진 종류에 따른 기종 분류로서 디젤엔진 발전기, 가스터빈 발전기, 가솔린엔진 발전기가 있다. 건축물의 비상전원용 비상발전기는 대부분 디젤엔진 발전기를 채용하고 있다.

기타 기종 분류로서 구조 형식에 따른 오픈식, 큐비클식, 기동방식 구분에 따른 축전지식, 공기압축식, 냉각방식에 따른 공냉식, 수냉식 등으로 구분된다.

비상발전기 제어장치

비상발전기 제어장치(controller)는 운전과 정지부터 이상상태 감지하여 경보나 운전중지로 비상발전기의 소손을 방지하는 두뇌 역할의 장치이다. 소방법령에 소방용의 비상발전기 제어장치는 성능 확보를 위해 비영리 공인기관의 시험을 받은 제품을 적용하도록 규정되어 있다. 법적 근거 규정은 화재안전기준(NFPC 103) 제13조제5항이다. 비영리 공인기관 시험은 형식시험과 검수시험이 있다. 형식시험은 해당 모델에 대해 내진성, 내후성을 포함한 전반적인 성능시험을 한번 한다. 검수시험은 해당제품마다 시행한다. 비영리 공인기관의 시험 제품은 모델명이 CFS(소방전원 보존 제어장치)와 GCF(소방용 자가발전설비 제어장치: 이상 (주)이에스이엔씨<02)564-1141> 공급)가 있다. 또한 GCFP(소방전원보존형 발전기 제어장치 : (주)청우이엔지 공급 <02)514-1191>)가 있다. CFS는 병열운전용 비상발전기 또는 기존 비상발전기의 용량 보완을 할 때 유용하다. GCF는 단독운전용 비상발전기로서 신규 시설에 적용된다. 시험기관의 시험 중에 참고시험이나 항목시험이 있는데 이는 일부 항목의 특성치만 시험하는 것이어서 법적으로 공인되지 않는다. 참고시험은 시험 받았다고 상품을 소개하거나 홍보나 광고할 수 없도록 되어 있고, 시험성적서 하단에 그러한 주의사항 표시가 있다. 따라서 설계자는 비상발전기 제어장치의 모델명을 선택하여 전원단선결선도와 시방서에 명기하는 것이 필요하다. 전기감리자와 소방감리자는 비상발전기 제작 승인시에 비상발전기 제어장치를 선택하여 적용하도록 지시하여야 한다. 시공 단계에서는 모델명 확인과 시험과 검사를 실시해야 한다.

비상발전기 기종별 특징

화재안전기준에 의해 용도별로 구분된 기종은 과부하 위험 조건을 방지하여 소방 안전성을 확보하기 위한 것이다.

따라서 적용 부하인 소방부하 및 비상부하와 비상부하에 적용되는 수용률에 따른 정격출력용량과 관계되며, 주로 경제성과 안전성의 문제로 귀결된다.

소방전원 보존형 발전기

• 소방부하 및 비상부하 겸용의 비상발전기이다.
• 소방부하 기준으로 정격출력용량을 산정하여 저용량, 저비용 비상발전기이다.
• 정격출력용량 산정용 기준 부하는 소방부하로 하거나, 또는 소방 및 비상부하(수용률은 최소값 적용 가능) 중 더 큰 하나를 적용할 수도 있다.
• 수용률 소방부하1.0, 비상부하 : 0.4 이상 적
• 승강기 수용률

	2대	3대	4대	5대	6대	7대	8대	9대	10대
수용률	91	85	80	76	72	69	67	64	62

• 소방안전성이 확보되고, 경제성도 동시에 확보되는 유일한 기종이다.
• 정전 시 또는 화재 시 소방 및 비상부하에 비상전원이 동시 공급된다.
• 화재 시 화재 최성기에 과부하가 되는 경우에 한해 일시적으로 비상부하를 제어하여 소방전원은 연속 공급된다.
• 성능이 공인된 시험성적서로 소방전원 보존 작동 및 그 상태의 구분 표시되는 제어장치가 설치된다.
• 시공비가 소방부하 겸용 발전기에 비해 절반 정도로 절감된다.
• 유휴 용량에 의한 자원 낭비를 예방할 수 있게 된다.
• 사업자용 전력 피크부하용 및 분산전원용으로 운전이 가능한 유일한 기종이다.
• 제어장치의 하드웨어는 다른 발전기 제어장치와 동일하고, 알고리듬과 표시장치만 다르므로 별도의 고장개소가 없다.
• 운전 및 시운전 시에 사용 연료 절감되어 국가적인 에너지 절감 정책에 부응한다.
• 운전 및 정기적인 시운전 시 배출가스를 저감하여 환경보호에 기여한다.
• 상용전원의 피크부하용으로 사용할 수 있는 유일한 비상발전기이다.^[4]

소방부하 겸용 발전기

• 소방부하 및 비상부하 겸용으로 사용된다.
• 소방부하 용량과 비상부하 용량을 합산한 용량을 기준으로 정격출력용량을 산정한다.
• 정격출력용량이 소방전용 발전기 또는 소방전원보존형 발전기보다 약 2배로 크다.
• 정격출력용량 산정 시 비상부하 계산 누락이나 오적용이 없는 경우에 한하여 소방안전은 확보된다.
• 비상부하의 수용률은 건축전기설비설계기준에 제시된 값 중 최대값을 적용하여 용량을 산정한다.
• <소방부하 겸용 발전기의 비상부하 적용 기준 수용률> : 0.1 (소방, 비상)
• <승강기 수용 ,큰 경우, 단위 : %)>

대수	2대	3대	4대	5대	6대	7대	8대	9대	10대
수용률	91	85	80	76	72	69	67	64	62

• 실제 정전 시에 사용되지 않는 유휴 용량이 과대하여 자원낭비가 크다.
• 용량은 소방전원보존형 발전기에 비해 약 2배로 증대된다. 그 이유는 양쪽 부하를 합산 적용하는 것에 더하여, 비상부하의 수용률은 최대값을 적용하기 때문이다.
• 과다 용량에 의해 이를 적용할 경우 국가적으로는 매년 약 1,000억원의 비용손실이 발생된다.
• 운전 시 또는 정기 시운전 시 소모되는 연료량 증대의 에너지 낭비로 국가적인 에너지 정책에 역행한다.
• 운전 시 또는 정기 시운전 시 디젤 연소의 배출가스량 증대로 인해 불필요한 환경 오염이 초래된다.
• 설치 장소가 증대되어 건축비 부담이 증대된다.
• 소방부하 겸용 발전기로 하면서 비용 절감을 위해 실무적으로 고의 또는 과실로 비상부하를 계산에서 누락시키는 사례가 흔히 발생되고 있다.
• 비상부하 용량 일부를 누락시켜 설치할 경우 소방 관련 법령 위법이 되며, 정전 및 화재 시에 과부하가 초래되어 비상전원 공급중단으로 재난이 초래된다.
• 비상부하 계산 누락은 소방안전에 책임을 지고 있는 소방감리원이나 소방서 담당관에 의한 식별과 행정지도가 곤란하여 고층 대형 건축물 등은 화재에 대해 무방비 상태의 위험으로 방치되고 있다.
• 소방부하 겸용 발전기는 사업주의 사업이익이 침해되므로 설계 시 설계자가 이를 선정할 이성적인 이유는 제시하기 어렵고 윤리적이지 않다.
• 소방시설용 비상발전기는 항시 독립성이 유지되어야 하므로 상용전원 피크부하용의 사용은 법적으로 허용되지 않는다.
• 설계자의 정보부족이나 무신경, 무책임에 의해 설치되는 사례와 비상부하 오적용 사례가 많으므로, 이의 예방을 위해 사업주는 이에 관심을 가지고 합리적인 설계를 요구할 필요가 있다.

소방전용 발전기

• 소방부하 용도로만 적용된다.
• 비상발전기는 별도로 설치하여야 하므로 설치 대수 증가 및 소요 건축면적이 증대된다.
• 소방안전 확보에는 문제가 없다.
• 설치 대수 및 설치 장소가 증대로 인해 경제성 면에서 가장 불리하다.
• 소방전용발전기는 독립되어 있으므로 상용전원 피크부하용의 사용은 불가하다.
• 경제성 등의 단점과 설치 대수 증가로 유지 관리에 번잡하므로 채용되는 사례는 거의 없다.

부하의 종류 구분

비상전원이 필요한 부하는 용도별로 화재 시 사용되는 소방시설 및 방화시설의 부하로서 소방부하 및 비화재 정전 시 사용되는 일반 비상부하로 구분된다. 비상발전기는 이 두 가지의 부하에 비상전원을 공급하면서 과부하로 인한 운전 중단이 초래되지 않아야 한다.^[5]

소방부하의 종류

옥내소화전설비, 스프링클러설비 등의 소방펌프, 연결송수관펌프, 채수구 펌프, 비상조명등설비, 제연설비의 제연팬, 비상콘센트설비, 비상용승강기, 피난용승강기, 배연설비, 소화용수설비, 방화셔터, 지하실배수펌프, 의료시설, 그 밖의 것

비상부하의 종류

급․배기팬, 급탕순환펌프, 냉동․냉장설비, 전등․전열, 급수,배수펌프, 승용승강기, 비상겸용승강기(10층 이상의 공동주택), 보안시설, 항온항습시설, 공용전등, 동파방지시설, 기계식주차장, 주방동력, 냉난방설비, 항공장애등, 정화조 동력, 그 밖의 것.^[6]

소방법령 고시 개정과 화재위험 해소를 위한 정책 시행

비상발전기로서 소방부하와 비상부하 공용으로 사용하는 발전기에 대해 시공비 절감을 위해 한쪽 부하만 적용하는 용량으로 발전기를 선정한 사례가 많았다.

이 경우 소방전원 보존형 발전기를 적용하지 않을 경우 소방 안전성 확보가 아니되어 화재 시 재난 상황이 발생되는 위험 조건이 된다.

소방부하 겸용 발전기를 채용하면서 시공비 절감을 위해 두 부하 중 더 큰 한쪽 부하 기준으로 용량을 선정하거나, 비상부하를 과소 적용하면 화재 및 정전 시에는 용량 과부하로 무용지물이 되어 버리는 결정적인 결함이 초래된다.

이와 같이 화재시 소방안전을 보장하지 못하는 위험 조건으로 시공되는 문제의 해소를 위해 국가화재안전기준 NFSC-103 이 개정되기에 이르렀다.(소방방재청 고시 제2011-27호, 2011.11.24)

그러나 비상부하 오적용 등에 의한 과부하 위험 조건으로 '소방부하 겸용 발전기'가 설치되고 있는 실정이다. 이는 주로 발전기 공급자 등 전기업무에서 발생되는 바, 이는 소방안전에 대한 법적인 책임이 없는 주체이므로 소방안전에 대한 관심이 없는데서 유래된다. 그리고 법적인 책임이 있는 소방감리자나 소방관의 경우 전문성 부족에 의해 이를 적발하여 행정지도로서 시정하기 어려운 것이 현실이다. 따라서 한국전기안전공사의 전기설비안전진단보고서 등을 통해 적정성이 확인될 필요가 있다.

또한 기존에 시공된 건축물로서 사무실, 주상복합, 공동주택 등의 비상발전기는 정책적으로 이러한 위험 조건을 해소할 필요가 있다.

기존의 오시공된 비상발전기는 용량이 정상으로 반영된 소방부하 겸용 발전기(즉, 합산용량 발전기)로 교체할 경우 소요 비용이 막대하고, 용량 증대에 따라 규모가 커지므로 건축 구조상 교체가 불가능하여 비합리적이다.

이 경우에는 소방전원 보존형 발전기의 제어장치 설치 또는 교체로서 개조하면 안전성과 경제성이 모두 충족된다. 이로써 법령 기준을 충족시키며 소방안전도 보장할 수 있게 된다.^[7],^[8]

같이 보기

• 발전
• 전동기
• 소방전원 보존형 발전기

각주

1. 이원강,건축물의 비상전원 적용 실태 분석과 안전 운전 모델,사단법인 한국소방기술사회, 방화공학 실무 핸드북 pp.287~293, 2012.12.
2. 이원강, 최충석, “건축물의 비상전원 적용 실태 및 자가발전설비의 안전 운전 모델에 관한 연구”, 한국안전학회, 한국안전학회 논문지, 제27권, 제3호, pp.49-56, 2012. 6.
3. 소방방재청, 스프링클러설비의 화재안전기준 해설서, 소방방재청,p.50, p.221~225, p.240, 2013.12.
4. 이원강, 자가발전설비 및 소방전원보존형 발전기 설계 및 시공 방법, 사단법인 한국소방기술사회, 방화공학 실무 핸드북 p. 297, 2012.12
5. 사단법인 한국소방기술사회,"자가발전설비 설치 방법" 공문, 2014.11.21
6. 이원강, 자가발전설비 및 소방전원보존형 발전기 설계 및 시공 방법, 사단법인 한국소방기술사회, 방화공학 실무 핸드북 pp. 287~293, 2012.12.
7. [1] Archived 2014년 12월 25일 - 웨이백 머신 이원강, 기준 충족을 위한 소방전원 보존형 발전기 적용, 한국소방안전협회, 소방기술정보 제32호 pp. 2~15, 2010.12.
8. 이원강, 최충석, “소방전원보존형 발전기의 작동방법에 관한 연구”, 한국화재소방학회, 한국화재소방학회 논문지, 제26권, 제3호, pp.29-34, 2012.6.

외부 링크

• 한국소방안전협회, 국가화재안전기준( NFSC-103 스프링클러설비의 화재안전기준 제3조제30호,제31호, 제12조제3항, 제13조제5항)
• 방화공학실무핸드북 - 한국소방기술사회