🔷 [문제 12] 문제
전동기(Motor)의 속도를 제어하는 장치인 인버터(Inverter)에 대하여 설명하시오.
✅ 핵심 키워드
- 인버터(Inverter)
- 주파수 제어 / 전압 제어
- PWM 제어
- 전동기 속도 제어
- 에너지 절감 / Soft Start
- 고조파 / 노이즈 대책
📘 모범답안
1. 서론
전동기(Motor)는 송풍기, 펌프, 압축기 등 건축설비 시스템에서 핵심 동력원으로 사용된다.
이때 고정된 속도로만 운전하면 에너지 낭비, 기계적 부하, 제어 한계가 발생하므로, 전동기 속도를 유연하게 제어할 수 있는 인버터(Inverter)의 적용이 중요하다.
2. 본론
1. (1) 인버터의 개요
- 인버터는 입력 교류(AC)를 직류(DC)로 변환 후, 다시 제어된 주파수와 전압의 AC로 변환하여 출력하는 장치이다.
- 전동기의 회전수를 주파수 제어 방식으로 조절하여 속도, 토크, 기동특성 제어가 가능하다.
2. (2) 주요 구성 및 원리
① 정류부 (AC → DC)
- 교류 전원을 다이오드 브리지 등으로 정류하여 직류 전압 생성
② 평활부 (DC 안정화)
- 커패시터 등을 통해 DC 리플 제거
③ 인버터부 (DC → 가변 AC)
- IGBT, MOSFET 등의 반도체 소자를 활용하여 가변 주파수의 교류 전압 생성
- PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 일반적
3. (3) 인버터의 기능 및 장점
- 속도 제어 기능 → 전동기 RPM을 정밀 제어
- Soft Start / Stop 기능 → 기계적 충격 및 전류 피크 방지
- 에너지 절감 → 부하량에 따른 최적 속도 운전으로 소비전력 감소 (특히 펌프·송풍기 부하에서 효과적)
- 과전류 / 과전압 보호, 통신 인터페이스 내장, 다단 제어 가능
3. 기술 해석 및 시각 예시
▷ 작동 원리 흐름
- AC 전원 → DC 정류 → PWM 인버터 → 가변 주파수/전압 → 전동기 속도 제어
- 출력 주파수 변화에 따른 전동기 RPM 변화 그래프
▷ 시각 예시
- 인버터 블록 다이어그램 (정류부 – 평활부 – 인버터부)
- 전동기 속도 변화 vs 출력 주파수 곡선
4. 결론
인버터는 전동기 제어의 핵심 장치로, 속도 조절, 에너지 절감, 시스템 보호를 동시에 실현할 수 있다.
기술사는 부하 특성과 운전조건에 따라 적절한 인버터 용량 및 제어 모드를 선정하고, 노이즈 억제, 고조파 대책 등 보완 요소도 함께 고려해야 한다.