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탄소감축 및 전기료 인상 등의 원인으로 에너지 절감형 콤프레샤에 대한 관심이 많아 지고 있습니다. 이와 더불어 기존에 사용하는 정속형 콤프레샤에 외장형 인버터를 추가로 설치하고자 하는 문의 또한 늘고 있습니다. 이에 내장형 인버터콤프레샤와 외장형 인버터 콤프레샤에 대한 장단점을 포스팅해 보려합니다.

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▶ 외장형 인버터 콤프레샤 형태

▶ 내장형 인버터 콤프레샤 형태

외장형 인버터 콤프레샤는 정속형 공기압축기에 외장형 인버터를 적용한 형태로 내장형 인버터 콤프레샤(인버터 전용)에 비해 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 또한 인버터가 고장나더라도 콤프레샤의 가동이 가능하다는 장점이 있습니다. 이러한 장점이 있음에도 불구하고 외장형 인버터를 적용하기 위해서는 여러가지 고려 사항 및 주의점이 있습니다.

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1. 모터 냉각 문제

정속형 모터는 50HZ or 60HZ 와 대기온도 40도를 기준으로 설계되어 있습니다. 이 기준에 따라 냉각효율을 고려하여 냉각 팬이 설계되어 있습니다. 이러한 정속형 모터에 외장형 인버터를 설치할 경우 모터의 회전속도가 낮을 수록 냉각 팬의 회전속도 (RPM) 가 감소하여 과열될 가능성이 높으며, 냉각 효율의 감소로 모터의 회전속도가 최저 20~30HZ 정도로 제한 됩니다.

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내장형 인버터 의 경우 인버터 전용모터를 사용하게 되므로 샤프트와 냉각팬이 분리되어 샤프트 회전속도와 상관 없이 냉각 팬이 일정한 속도로 회전되어 과열의 위험이 낮으며, 냉각팬의 냉각 효율을 키워 낮은 RPM에서 #냉각효율 을 떨어지지 않게 합니다.

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2. 가변범위의 차이

외장형 인버터와 내장형 인버터는 기계 및 제어방식이 많이 다릅니다.

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외장형 인버터는 압력 세팅값이 부하/무부하(ex 6.0~6.5) 모두 존재하며 최저 rpm으로 운전되다 무부하로 변경됩니다. 내장형 인버터는 압력 세팅값이 한점(ex 6.0)으로 되어있어 rpm으로 조절되고 air를 사용하지 않으면 Auto Stop 됩니다.

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외장형 인버터의 경우 PI Control이 제한적이며, 가변 범위가 세밀하지 못합니다. 이에 유량조절 범위가 한정되어 원하는 만큼의 에너지 효율을 기대하기 어렵습니다.

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내장형 인버터의 경우 PI제어가가능하며, 압축공기 소모량에 따라 모터의 회전속도가 가변되어 에너지 절감을 극대화 할 수 있습니다. 이에 평균 35~50%의 에너지 절감을 기대할 수 있습니다.

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3. SPEED WINDOW 구간

외장형 인버터의 경우 Speed Window 구간에서는 제어가 불가능해 필요한 속도를 제어하지 못하는 문제로 효율이 저하됩니다. 또한 Speed Window 구간에서의 진동이 베어링 , 모터 , 엘리멘트 손상을 유발할 가능성이 높습니다.

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내장형 인버터는 Speed Window 을 고려하여 설계되어 속도제어가 가능하며, Speed Window 구간에서의 진동을 최소화 할 수 있습니다.

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4. 고주파 & 누설 전류 대책

인버터는 IGBT소자, 마이크로프로세서, #고주파 발진자등으로 구성되어있습니다. 인버터는 3~10Khz의 캐리어 주파수를 생성하며 이는 고주파와 #누설전류 의 원인이 됩니다. 누설전류는 부하의 증가에 비례하여 커지는데 모터베어링 조기 손상의 원인이 될 수 있으며, 특히 가동 시 모터권선과 대지간에 용량리엑터스 문제로 충전.방진이 심하게 발생하여 권선 손상을 유발 할 수 있습니다. 특히 누설전류는 공장내의 다른 장비의 오작동을 야기시킬 수 있습니다.

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내장형 인버터는 고조파 & 누설 전류 관련 문제에 대한 대책 (EMC FILTER 외) 이 고려되어 설계 및 제작되어 안심할 수 있습니다.

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5. 유도전류 고려여부

인버터 제어 운전의 경우 주파수의 잦은 변화로 모터에 #유도전류 가 발생하게 되어 자력이 발생합니다 이로 인해 베어링의 위치에 영향을 미쳐 회전부와 마찰이 발생할 수 있습니다

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내장형 인버터의 경우 자력의 영향을 미치치 않는 #절연베어링 이 적용되어 유도전류로 부터 보호할 수 있습니다.

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6. 서비스의 이원화

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외장형 인버터는 콤프레샤 제조사와 인버터 제조사의 만남입니다. 두 개의 제조사가 하나의 콤프레샤에 연관되게 되어 콤프레샤에 문제가 생기면 두 제조사의 엔지니어가 필요하게 됩니다. 또한 문제 해결에 있어 두 제조사의 이해 관계에 따라 문제 해결이 지연되거나 해결되지 못하는 결과까지 야기될 수있습니다.

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내장형 인버터 콤프레샤는 하나의 제조사에서 제작 및 공급하기 때문에 문제 발생 시 신속하게 해결 및 처리가 가능합니다.

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7. 오일 내 응축수 발생

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급유식 콤프레샤는 오일내에 수분 발생 방지가 중요합니다.