PFC

전체 이름: Power Factor Correction
한국 용어: 역률 조정, 역률 개선

교류 전원에서는 실효전력(active power, $P$)과 무효전력(reactive power, $Q$)이 나누어지는데, SMPS와 같이 전기용량(capacitance)이 존재하는 전원 입력구성을 가진 소스 장비로 인해 전압-전류 위상차[1]가 커져 $cos({\theta }_z)$가 작아지는 것을 방지하는 데 쓰인다. 이미 중규모 전력공급체계(3KW 이상 일반용)에선 익히 사용되고 있으나 일반 가정용 기기의 내부 장치에 도입된 지는 그렇게 오래되진 않았다.[2]

PFC 를 설명하기 위해 여러 내용들을 끌어온다.

PF(Power Factor, 역률)는 교류전원의 전압과 전류의 파형이 이루어내는 흐름에서 위상시간의 cos 차를 의미한다.[3] 간단하게, 전압그래프와 전류 그래프를 측정해 보았을 때 두 그래프를 합쳐서 두 그래프의 모양과 변화율, 그리고 상대적인 시간이 일치하느냐 덜 하느냐 안 하느냐를 생각하면 쉽다. 깨끗하게 일치한다면 역률은 cos 0 = 1이고, 불일치가 중간 즈음 가면 cos 45 = 0.5 이런 식으로 나온다. 실제 제품의 역률을 표기할 때에는 cos ∮ 를 계산해둔 숫자만으로 표기하므로 그냥 0.9 정도에서 시작한다.

이 위상차는 보통

이 계측기에서 찍어보는 거지만, 계산할 때에는 ij 변환을 통해 백터로

계산하게 된다. 실제 전류는 대각선 방향으로 지시되지만(VA), 유효전력은 전류분과 전압분이 같은 방향일 때에만 발생(KW)한다. 그러면 그 차이백터는 이제 잉여(var)가 되는 것이다.

PF는 교류 배전상황에서 매우 중요하다. 발전기에서 공급하는 전원 용량에 관련된 문제이기 때문이다. 역률이 낮아질 경우 해당 기기로부터, 혹은 부하 존으로부터 아주 파워풀한 전류가 발생하게 되는데, 이 전류는 무효분이기 때문에 위상차식 기계식 전력량계에는 찍히지도 않지만, 무효전류도 발전기로부터 흘러나가는 것이기 때문에 실제로 발전기나 기타 교류전원소스에는 부하가 걸린거나 마찬가지가 된다. 즉, 50W 로드인데 cos ∮ 가 0.1 이면 발전기에선 500W를 공급하는 것과 마찬가지가 된다. 하지만 계량기에선 50W 쓰는 걸로만 찍히니 크나큰 손실이 아닐 수 없다.

2007년까지만 해도 다들 기계식 전력량계를 사용하여 이러한 역률 문제로 인해 부담하는 추가금액이 가정집에는 없었지만, 전자식 전력량계로 바꾸는 순간 실제 공급전력 기준으로 계산되는 관계로(즉, W 가 아니라 VA 로 계산된다.) 가정집도 요금폭탄의 마수를 피할 수 없게 된 곳이 많다. 가정부하에서 의외로 역률이 낮은 경우가 많아 이렇게 전자식으로 바꾸면 사용량 그래프가 천원돌파한 아주 아름다운 고지서를 보고 그냥 전기를 끊어버리고 싶을 때가 많아지게 된다.

그래서 산업용이나 일반용(상가나 마트 등) 전원에선 일찍이 저 전자식 전력량계가 도입된 경우가 많으며, 역률을 개선하기 위해 여러가지 부가 설비를 장착하고 있다. PFC 에서는 양상에 따라 2종류, 방식에 따라 4종류로 나뉘어진다.