전 세계 전압 수준을 주의 깊게 관찰하면 50 또는 60Hz에서 100-240VAC의 전체 범위가 나오기 때문에 전체 전압/주파수 범위를 지원할 수 있는 단일 전원 공급 장치가 있다면 모든 AC 소스와 범용적으로 호환된다고 생각할 수 있지만, 그렇지 않습니다. 아래 전원 공급 장치 안전 라벨의 예시 이미지를 참조하세요. 그림 2의 인증된 모든 국제 배송 솔루션에서 찾을 수 있습니다.
가능한 한 넓은 범위를 지원하는 것이 당연하게 여겨질 수 있지만, 전력 설계에서는 주어진 애플리케이션이나 사용 환경에 적합한 솔루션으로 최적화하기 위해 반드시 절충점을 찾아야 합니다. 또한 이상적이지 않은 상황을 고려하기 위해 모든 설계에 내장되어야 하는 허용 오차도 있습니다. 전압의 경우, 이는 과전압 시나리오(일반적으로 장비 보호 외에 개인 안전과 관련된), 저전압 시나리오(장비 보호를 위한 가동 시간 극대화), 다상 시스템에서 위상 전류 균형을 유지하기 위한 보호와 관련됩니다. 회선 주파수의 경우 이는 전력 품질 및 그리드 안정성과 관련될 수 있습니다. 이러한 보호/메커니즘이 달성되는 방법과 그 이유는 이 논의의 범위를 벗어나지만 RECOM “AC/DC 지식 책자”에서 광범위하게 다루고 있습니다: 사용자를 위한 실용적인 팁"[3] 문서에서 무료로 확인할 수 있습니다.
일반적인 허용 오차 범위인 ±10%를 고려하면 많은 전원 공급 장치 안전 라벨에서 볼 수 있는 90-264VAC, 47-63Hz의 보편적인 범위를 어떻게 정의할 수 있는지 금방 알 수 있습니다. 이는 수많은 국제 표준에서 보다 보편적인 지원을 위해 통합된 범위로 나아가는 방법을 보여주기 위한 간단한 예시일 뿐이며, 매우 일반적이며 특정 전원 사양의 동기에 대해서는 다루지 않습니다. 항공기/선상 전원에 대한 400Hz 표준과 같이 군사 및/또는 산업 애플리케이션에 특화된 다른 지원 범위도 있습니다. 또한 여러 개의 단일 전압 소스를 위상 각도로 분리하여 전력 공급을 극대화하는 동시에 3상 AC 시스템에서 볼 수 있는 전류를 최소화할 수 있습니다.
결국 대부분의 최종 시스템과 부하는 DC 전원을 사용합니다(AC 모터는 예외). 따라서 일반적으로 시설이나 건물 규모의 배전에는 해당되지 않지만, DC 전압 공급 장치에 대한 표준이 AC보다 훨씬 더 많습니다. 고전압은 1,000/1,500V(각각 AC/DC) 이상으로 정의되지만, 안전 목적(사람 접촉)으로는 60VDC를 초과하는 거의 모든 전압이 더 높은 전압으로 간주되며, 이는 안전 초저전압(SELV)으로도 알려져 있습니다. 일반적으로 고전압 데이터센터(직류와 혼동하지 말 것)로 알려진 것에 대해 하나의 표준은 존재하지 않지만(실제로 전 세계적으로 수많은 표준이 존재합니다), 300-400VDC 범위의 배전 아키텍처를 정의하는 여러 표준이 존재합니다.
서버/네트워킹 하드웨어와 지원 인프라가 모두 역률 보정(PFC[4]) AC/DC 전원 공급 장치로 범용 AC 입력을 지원하도록 설계된 경우, 모든 동일한 장비가 정류된 AC 입력 파형에서 파생된 DC 전압을 처리할 수 있으므로 변환 단계를 줄이는 것 (그리고 이를 제거함으로써 얻는 모든 것)가 정당화된다는 논리를 따르는 것입니다. 24VDC 배전은 소형 릴레이/차단기/모터 및 DIN 레일[5] 표준과 같은 표준 기계식 폼 팩터에 최적화된 소형 시스템을 갖춘 산업 환경에서 일반적으로 사용할 수 있습니다. 다른 잘 알려진 DC 배전으로는 범용 직렬 버스(USB, 5-20VDC) 및 이더넷을 통한 전원 공급(PoE, 44-57VDC)이 있으며, 하이브리드 케이블의 데이터 도체와 전원을 결합하는 것도 있습니다.
시설의 주 배전 전압 선택은 단순히 어떤 장비를 연결할 것인지에 국한되지 않고, 자본 및 운영 비용(CAPEX/OPEX)을 좌우하는 여러 요인에 의해 결정됩니다. 안전은 거의 항상 배전 아키텍처를 결정하는 핵심 요소이며 작업자 노출, 도체 간 간격, 운영 환경의 제약에 대한 최악의 예상치를 기반으로 고려해야 합니다. 배전 버스 아키텍처를 통합하면 장비 구매(CAPEX)를 간소화하고 장비/기계의 효율적인 활용(OPEX)에 있어 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 업스트림 소스(예: 유틸리티 그리드, 에너지 스토리지 등)에서 최종 부하(예: 시스템, ASIC, 모터 등)까지 변환 단계가 적을수록 장비 구매를 단순화하고 규모의 경제를 극대화할 수 있습니다. 또한 공통성은 순부하 변동성을 줄이고 예측 가능성을 높여 에너지 효율을 최적화하고 지능형 전력 관리 기술(IPM)을 적용할 기회를 제공할 수 있습니다.
공통 전원 또는 배전에는 여기서 종합적으로 검토할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 이점이 있지만, 몇 가지 다른 범주에 주목해야 합니다. 유지보수 일정을 보다 예측할 수 있고 관리해야 할 부품 수가 줄어들면 장단기적으로 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 교체하거나 관리해야 할 부품 수가 줄어들면, 소비 단계에서 사용자의 작업 부담이 감소하고 교체로 인한 간접비 및 배송비도 절감되는 등 여러 이점이 있습니다.
스마트 빌딩과 미래의 공장으로 전환함에 따라 공통 폼 팩터를 활용하여 구성의 유연성과 신속한 변경 가능성을 최대화하는 것이 성공의 핵심입니다. 품질 관점에서 보면 시스템(특히 구성 요소와 모터)은 보다 제한적이고 예측 가능한 운영 환경과 유지보수 주기에서 작동할 때 시스템의 수명이 더 길어질 수 있습니다. 이러한 1차적 이점은 분석하고자 하는 깊이에 따라 엄청난 2차적 이점으로 이어집니다. 예를 들어, 공통 배전은 중간 전압에 대한 에너지 버퍼 역할을 해야 하는 값비싼 백업 전력 및/또는 에너지 저장 솔루션을 완화할 수 있습니다. 전체 전력 공급 솔루션의 입출력 전력 전환 효율이 단 몇 퍼센트만 더 높아진다면 부하 지점에서 발전소까지 파급되는 CAPEX 절감의 정당성을 확보할 수 있습니다.
