고조파는 하나가 아니다

인버터에서 발생하는 고조파는 5차(300Hz), 7차(420Hz), 11차(660Hz), 13차(780Hz)가 동시에 존재합니다. 게다가 부하 크기에 따라 고조파 패턴이 달라지고, 여러 인버터가 함께 운전되면 상쇄되거나 더 커지기도 합니다. 단순한 단일 주파수 문제가 아닙니다.

LC → LCL → LLCL, 무엇이 달라지나

구조 원리 장점 단점
LC 필터 특정 주파수만 제거 단순, 저렴 고조파 패턴 변화에 취약
LCL 필터 인덕터 2개 + 커패시터 넓은 주파수 감쇠 부피·무게 증가, 공진 위험
LLCL 필터 LCL + 커패시터 분기 직렬 인덕터 5차 집중 제거 + 전체 감쇠 설계 복잡, 정밀 제작 필요

LLCL이 5차 고조파를 집중 제거하는 원리

LLCL 토폴로지는 커패시터(C) 분기에 소형 인덕터(Lf)를 직렬로 추가합니다. 이 Lf와 C가 5차 고조파(300Hz)에서 직렬 공진을 형성하면 해당 주파수의 임피던스가 이론적으로 0이 됩니다. 즉 5차 고조파가 이 경로로 흡수·단락되어 계통으로 나가지 못하게 됩니다.

5차 고조파는 인버터에서 발생하는 고조파 중 에너지가 가장 크고 계통에 미치는 영향도 큽니다. 이를 집중 제거하는 것만으로 THD를 크게 낮출 수 있습니다.

기존 필터를 현장에 넣기 어려운 이유

LCL이나 LLCL 필터가 기술적으로 우수해도, 현장에서 문제가 생기는 경우가 있습니다. 인버터 판넬 내부 공간이 부족하거나, 설비 증설로 기존 공간에 추가 설치가 어려운 경우입니다.

이 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 중간탭 리액터 구조입니다. 다음 편에서 자세히 설명합니다.

정리 — 고조파 필터를 선택할 때 단순히 '있느냐 없느냐'보다, 어떤 구조의 필터인지가 성능과 설치 가능 여부를 결정합니다. LLCL은 5차 고조파 집중 제거와 전체 THD 감쇠를 동시에 달성하는 현재 가장 효과적인 구조입니다.