변압기를 선정할 때 용량 계산이 막막하다는 분들이 꽤 있어요. 제품 스펙을 보면 kVA라는 단위가 적혀있는데 이게 우리가 흔히 쓰는 kW(킬로와트)랑 뭐가 다른 건지부터 헷갈리거든요. 변압기 용량을 제대로 이해하려면 이 단위의 의미부터 알아야 합니다.
kVA는 킬로볼트암페어라고 읽으며 피상전력을 나타내는 단위예요. 피상전력이라는 게 좀 어려운 개념인데 쉽게 말하면 변압기가 감당할 수 있는 전체 전력량이라고 보시면 됩니다. 전압과 전류를 곱한 값이에요.
그러면 kW는 뭐냐 하면 유효전력을 나타내는 단위입니다. 실제로 기계를 돌리거나 조명을 켜는 데 사용되는 유효한 전력이에요. kVA와 kW는 항상 같지 않은데 그 이유가 역률이라는 개념 때문입니다.
역률이란 피상전력 중에서 실제로 일을 하는 유효전력의 비율이에요. 역률이 1이면 kVA와 kW가 같지만 현실에서는 역률이 0.8이나 0.85 정도인 경우가 많습니다. 그래서 변압기 용량을 kVA로 표시하는 거예요. 부하의 역률에 관계없이 변압기가 감당할 수 있는 전력을 나타내기 위해서요.
변압기 용량을 계산하는 기본 공식은 단순합니다. 단상 변압기의 경우 용량(VA) = 전압(V) x 전류(A)이고, 3상 변압기의 경우 용량(VA) = 루트3 x 전압(V) x 전류(A)예요. kVA 단위로 바꾸려면 이 값을 1000으로 나누면 됩니다.
실제로 변압기 용량을 선정할 때는 사용하려는 기기들의 전력 소비량을 먼저 파악해야 해요. 예를 들어 에어컨 2kW, 냉장고 0.5kW, 조명 0.3kW, 기타 기기 1.2kW를 사용한다면 총 부하는 4kW입니다. 여기에 역률 0.8을 적용하면 필요한 변압기 용량은 4 나누기 0.8 = 5kVA가 됩니다.
그런데 여기서 끝이 아니에요. 안전 여유를 반드시 고려해야 합니다. 실제 부하가 변압기 용량의 80%를 초과하지 않도록 설계하는 게 원칙이에요. 5kVA가 필요하다면 5 나누기 0.8 = 약 6.25kVA, 그래서 실제로는 7.5kVA나 10kVA짜리 변압기를 선택하게 되는 겁니다. 이 여유분은 갑작스러운 부하 변화나 기기의 기동 전류에 대비하는 용도예요.
모터가 포함된 기기가 있으면 기동 전류도 고려해야 합니다. 모터는 처음 켤 때 정격 전류의 3 – 7배 정도의 큰 전류가 순간적으로 흐르거든요. 이 기동 전류까지 감당할 수 있는 여유가 있어야 변압기가 안정적으로 작동합니다.
가정에서 110V 전자제품을 쓰기 위해 변압기를 구매하시는 경우에는 사용하려는 기기의 소비전력 합계에 1.5배 정도 여유를 두고 고르시면 됩니다. 예를 들어 500W짜리 기기를 쓸 거라면 750VA 이상의 변압기를 선택하시면 안정적이에요.