EC(Electronically Commutated)모터는 높은 에너지 효율성과 정밀한 속도제어가 가능한 BLDC(Brushless DC) 기반 모터다. 현재 공조시스템, 산업용펌프, 데이터센터(DC) 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.

그러나 인버터 기반 구동 방식의 특성상 고조파(Harmonics) 발생이 불가피하며 이는 전력품질 저하와 설비수명 단축 등 문제를 야기할 수 있어 관리가 필요하다는 문제가 있다. 다만 개별 EC모터에 고조파필터를 장착하는 현재 추세는 비효율적이며 배전반 등 전력계통에서 고조파를 관리하는 것이 비용이나 관리, 효과성 측면에서 더 효율적이라는 지적이 제기된다.

EC모터 인버터, 고조파 유발

EC모터는 내부적으로 PWM(Pulse Width Modulation) 방식의 인버터를 사용해 전력을 변환하는 과정에서 고조파가 발생한다. 주요 영향으로는 전력품질 저하, 설비과열 및 수명단축, 전자기간섭(EMI) 유발, 역률(Power Factor) 저하 등이 있다.

고조파 전류가 전압 파형을 왜곡해 전력시스템 품질을 저하시킬 수 있으며 변압기, 차단기, 배선 등 전력설비에서 추가적인 열이 발생해 장비수명이 감소할 가능성이 있다. 또한 고조파가 통신 및 정밀 전자장비에 간섭을 일으킬 가능성이 있으며 인버터 기반 EC모터는 비선형 부하로 작용해 역률이 낮아질 수 있다.

EC모터 고조파필터 장착 ‘추세’

최근 EC모터 제조사들은 고조파 문제를 해결하기 위해 모터 자체에 고조파필터를 내장하거나 외부 필터옵션을 제공하는 경우가 증가하고 있다. 특히 DC, 병원, 반도체 공장 등 전력 품질이 중요한 시설에서는 필터 적용이 일반화되고 있다.

일반적으로 사용되는 필터 방식으로는 패시브필터, 액티브필터, 라인리액터 및 DC(직류)초크 등이 있다. 패시브필터는 인덕터-커패시터(L-C) 조합을 활용해 특정 주파수의 고조파를 제거하는 방식이며 액티브필터는 전력변환기술을 이용해 실시간으로 고조파를 감쇄하는 방식이다. 또한 라인리액터 및 DC초크는 전력망과 EC모터 사이의 고조파 영향을 줄이는 방식으로 활용된다.

배전반‧변압기서 고조파 일괄저감 가능

그러나 EC모터마다 개별적으로 고조파 필터를 장착하는 방법은 비용이 증가하고 유지보수가 복잡해지는 단점이 있다. 이에 따라 전력계통 차원에서 고조파를 중앙집중적으로 관리하는 것이 더 효과적이라는 의견이 힘을 얻고 있다.

전력계통에서 필터를 설치할 경우 전체적인 고조파 저감효과를 얻을 수 있으며 배전반이나 변압기에서 일괄적으로 고조파를 줄일 수 있으므로 다수의 EC모터를 사용하는 경우 효과가 극대화된다.

또한 개별필터가 서로 충돌해 특정 주파수에서 공진을 일으키는 문제를 방지할 수도 있으며 배전반 등에서 중앙집중식 관리가 가능해 유지보수비용 절감에도 기여할 수 있다.

하이브리드 방식 검토 필요

전력계통에서 필터를 적용하는 것이 효과적이지만 일부 한계점도 존재한다. 초기 설치비용 부담이 크며 중앙집중형 필터는 대규모 설비가 필요해 초기비용이 높을 수 있다. 또한 기존 전력계통 구조에 따라 필터적용이 어려운 경우가 있으며 분산형전원(UPS, 태양광, ESS 등)과 통합 관리가 필요할 수도 있다.

이러한 한계를 해결하기 위해 전력계통에서 고조파필터를 설치하되 필요한 경우 특정 EC모터에 개별필터를 추가 적용하는 하이브리드 방식이 효과적인 대안으로 제시된다. 주요 배전반(PDU)에서 액티브 필터를 운영하면서 정밀센서 근처 EC모터장비 등 특정 고조파가 문제가 되는 부분에 개별필터를 추가 적용하는 방식이 효과적일 수 있다.

이처럼 전반적으로 전력계통에서 고조파를 중앙 집중식으로 관리하는 것이 더 효과적인 솔루션이지만 설치환경과 운영조건에 따라 EC모터 개별필터 적용이 필요할 수 있다. 이에 따라 현장별 고조파 발생 특성을 분석한 후 전력계통 필터와 개별필터를 조합하는 하이브리드방식이 가장 적절한 해결책이 될 가능성이 높은 것으로 보인다.