병원 전기설비에서 필수적인 이중전원(ATS) 운영 원리

서론

병원은 환자의 생명과 직결되는 특수 시설이기 때문에, 전기 설비의 안정성과 신뢰성이 일반 건물보다 훨씬 더 높은 수준으로 요구됩니다. 수술실, 중환자실, 인큐베이터, 인공호흡기와 같은 장비는 단 1초라도 전기가 끊기면 심각한 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 병원 전기설비에는 이중전원 시스템이 필수적으로 설치되며, 그 핵심 장치가 바로 ATS(Automatic Transfer Switch, 자동 절체 스위치)입니다.

이번 글에서는 병원 전기설비에서 ATS가 어떤 원리로 작동하며, 왜 필수적인지, 실제 운영 시 고려해야 할 요소를 전문가 관점에서 심층 분석하겠습니다.

병원 전기설비에서 전력 안정성의 중요성

1. 무정전 전력 공급 필요성

병원은 전기가 끊기면 단순히 불편을 넘어 환자의 생명 위협으로 직결됩니다. 따라서 일반 상업시설과 달리, 무정전 전력 공급(UPS, 이중전원, 비상발전기) 체계가 반드시 필요합니다.

2. 주요 부하 구분

생명 유지 부하: 인공호흡기, 심장 모니터, 수술 장비 등
치료·진단 부하: MRI, CT, 방사선 장비, 투석기 등
일반 부하: 조명, 환기, 행정 설비 등

특히 생명 유지 부하는 순간적인 정전도 허용되지 않으므로 ATS의 즉각적 절체가 필수입니다.

이중전원(ATS)의 개념과 필요성

1. 이중전원의 정의

이중전원 시스템은 병원이 주전원(한전 계통)과 보조전원(비상발전기, ESS, UPS 등)을 동시에 확보하여, 한쪽 전원이 끊기면 즉시 다른 전원으로 전환되도록 하는 구조입니다.

2. ATS(Automatic Transfer Switch)의 역할

ATS는 전원 상태를 실시간으로 감시하다가 주전원에 이상(정전, 저전압, 주파수 이상 등)이 발생하면 자동으로 보조전원으로 절체하는 장치입니다. 전환 속도는 수백 ms~수초 단위로, 병원에서는 일반 상업용보다 훨씬 더 빠른 절체가 요구됩니다.

3. 병원에서의 법적 요구사항

국내 「전기사업법」과 「의료법」, 그리고 「전기설비기술기준」에서는 병원 전기설비에 대해 비상전원 확보 의무를 명시하고 있습니다. 따라서 ATS 설치는 선택이 아닌 법적 필수 요건입니다.

ATS의 운영 원리

1. 정상 상태

주전원(한전 계통)이 정상 범위 내에서 공급되는 동안에는 ATS는 주전원과 부하를 연결하고, 보조전원은 대기 상태로 유지됩니다.

2. 전원 이상 발생

다음과 같은 이상이 발생하면 ATS가 작동합니다.

완전 정전
저전압(Under Voltage)
과전압(Over Voltage)
주파수 이상
상실상(Phase Loss)

3. 절체 과정

ATS가 주전원 이상을 감지
보조전원(비상발전기 기동, UPS 방전 등) 준비
부하를 주전원에서 차단
보조전원으로 연결

병원용 ATS는 일반 상업시설보다 절체 속도가 빠르며, 특히 생명 유지 부하는 무정전 절체(Static Transfer Switch) 방식을 사용하기도 합니다.

4. 복전 시 동작

주전원이 정상으로 회복되면 ATS는 일정 시간 안정성을 확인한 후, 자동으로 다시 주전원으로 절체합니다. 이때 부조화(병렬 운전)가 발생하지 않도록, 반드시 주전원·보조전원의 동기화가 검증된 후 절체됩니다.

병원 ATS 운영에서 고려할 요소

1. 절체 속도

병원 부하는 1초 이내 절체가 요구되며, 일부 생명 유지 장비는 순간 무정전 절체가 필수입니다. 따라서 ATS는 일반 기계식보다 반도체 기반의 STS(Static Transfer Switch)를 병행하는 경우가 많습니다.

2. 전원 품질

발전기 전력은 주파수나 전압 변동이 클 수 있어, UPS와 결합하여 안정적인 품질을 확보합니다. ATS는 단순 절체뿐 아니라 전원 품질을 지속적으로 모니터링해야 합니다.

3. 중복 구조

병원은 전기설비 고장 자체가 치명적이므로, ATS도 N+1, 2N 구조 등 이중화가 필요합니다. 즉, 하나의 ATS가 고장 나더라도 다른 ATS가 즉시 절체할 수 있어야 합니다.

4. 정기 점검

ATS는 평소에는 대기 상태이므로, 정기적으로 시뮬레이션 테스트를 실시해 실제 절체가 정상 작동하는지 확인해야 합니다. 점검 없이 방치하면, 정전 시 작동하지 않아 사고로 이어질 수 있습니다.

실제 사례

사례 1. 대학병원 수술실

한 대학병원은 수술 중 정전 발생 시에도 무정전 전환이 가능하도록, UPS + ATS + 비상발전기 3중 구조를 구축했습니다. 이 시스템은 실제 정전 시에도 수술 장비가 끊김 없이 작동하여, 환자 안전을 보장했습니다.

사례 2. 중소병원

한 중소병원은 ATS를 단일 설치했으나, 정기 점검 부족으로 접점 불량이 발생했습니다. 정전 시 발전기로 절체가 지연되면서, 일부 장비가 순간 꺼지는 문제가 발생했고, 이후 이중화 ATS로 교체하는 계기가 되었습니다.

결론

병원 전기설비에서 필수적인 이중전원(ATS) 운영 원리는 단순한 전력 절체 장치 이상의 의미를 가집니다. 이는 환자의 생명과 직결되는 안전망으로, 신속한 절체, 안정적인 전원 품질, 이중화 구조가 반드시 확보되어야 합니다.

따라서 병원은 ATS를 단순 설치로 끝내지 않고, UPS·비상발전기와의 연계, 정기적인 점검, 중복 시스템 구축을 통해 무정전 전원 공급 체계를 완벽히 운영해야 합니다. 결론적으로, ATS는 병원의 ‘숨은 심장’이라 불릴 만큼 중요한 설비이며, 이를 통해 의료 현장의 신뢰성과 안전성이 유지된다고 할 수 있습니다.