전력 관리 공략: 발전·송전·축전지 설계

전기는 Factorio에서 모든 기계와 구조물에 에너지를 공급하는 핵심 시스템이다. 발전, 저장, 분배, 관리 방법을 이해하는 것은 안정적인 성장과 확장을 위해 필수적이다.

단위와 기본

• 에너지는 줄(J)로 측정된다. 전력(에너지의 속도)은 와트(W)로 측정되며 1 W = 1 J/s이다. 게임 내에서 흔히 쓰이는 단위는 킬로와트(kW)와 메가와트(MW)이다.
• 많은 엔티티가 전력을 kW 또는 MW로 표시한다(예: a lamp는 5 kW, a radar는 300 kW, a steam engine는 최대 부하에서 900 kW 출력).
• 증기는 주변 온도보다 높은 온도에 비례한 저장 에너지를 가진다: 증기 에너지 = 200 J 단위당 °C (주변 온도는 15°C로 처리). 보일러 증기는 165°C이고, 열 교환기/화학으로 생성된 증기는 500°C이다. 파이프나 탱크에서 증기는 열을 잃지 않으며 증기 기관/증기 터빈는 저장된 에너지를 100% 효율로 변환한다.

발전 방식

1. 증기(연료 + 물)

   • 전통적 구성: 해안 펌프 → 보일러 → 증기 기관.
   • 보일러의 에너지 투입량과 증기 기관의 소비가 비율을 결정한다: 한 보일러는 증기 기관 두 대의 최대 부하를 위한 증기를 만든다(보일러는 연료에서 1.8 MW를 소비; 각 증기 기관은 0.9 MW 사용).
   • 대규모 고온 발전을 위해서는 열 교환기가 500°C 증기를 만들고 이를 증기 터빈에 공급한다: 한 증기 터빈은 500°C 증기 60 단위/s를 소비하고 5.82 MW를 출력한다.
   • 증기 계산: (온도 차) × 0.2 kJ × 증기 단위/s = 전력. 예: 500°C의 터빈: (500 − 15) × 0.2 kJ × 60 = 5820 kJ/s = 5.82 MW.
   • 전형적 배치 비율(고전적 증기 기관 방식): 해안 펌프 : 보일러 : 증기 기관 = 1 : 200 : 400 (수도로의 유량과 보일러/engine 소비 기준).
   • 보일러는 연료를 사용하며, 연료 종류에 따라 연소 속도와 밀도가 달라진다(예: 표준 연료에서 보일러당 석탄 소비량 ≈ 0.45 coal/s).

2. 태양광

   • 태양 전지판은 주간에만 전력을 생산한다. Nauvis에서는 일반 품질의 태양 전지판이 하루 평균 42 kW를 생산한다.
   • 일반적인 실무 규칙: 약 25 태양 전지판 대 21 축전지로 대략 ~1 MW를 지속 공급한다(경험적 규칙; 정확한 비율은 패널/축전지 품질과 행성에 따라 달라진다).
   • 밤에는 축전지나 운용 스케줄링을 사용해 운전한다.

3. 터빈과 고온 방식

   • 증기 터빈은 500°C 증기(열 교환기나 산 중화로부터)와 함께 사용되어 고밀도 발전을 제공한다.
   • 특정 표면(예: Vulcanus)에서는 Solar 출력이나 다른 발전 방식이 다르게 동작할 수 있다(Vulcanus의 Solar는 Nauvis 대비 4배 출력; 산 중화는 물 없이 500°C 증기를 만들 수 있음).

4. 기타 발전기

   • 게임에는 핵융합/기타 DLC/행성별 특수 메커니즘 같은 고급 발전 방식이 포함되어 있다. 이들 또한 전력 분배 규칙을 따르며: 네트워크 수요가 공급보다 낮으면 생산자들은 낭비를 막기 위해 스로틀한다.

저장

• 축전지는 전기를 저장한다. 이들은 네트워크 내 다른 소비자보다 우선순위가 낮아 잉여 전력에서만 충전되며, 여러 네트워크 사이에서 공유할 때 네트워크를 분리하는 데 사용할 수 있다(축전지를 별도의 Electric pole을 통해 두 네트워크에 연결하되 네트워크 간 직접 pole-대- pole 연결은 피한다).
• 저장 탱크은 증기를 저장해 "에너지 탱크"로 사용할 수 있다: 저장 탱크 하나의 유체 보유량은 25,000 단위이다.
  • 165°C(보일러 증기)에서 가득 찬 탱크는 750 MJ를 저장한다.
  • 500°C에서는 가득 찬 탱크가 약 2.425 GJ를 저장한다 — 이는 한 증기 터빈(5.82 MW)을 약 417초간 운전할 수 있는 양이다.
• 전기적 버퍼링(빠른 응답)에는 축전지를 사용하고, 증기 터빈/engine을 버퍼로 사용할 경우(주/야간 사이클, 포탑의 순간 소모 등 중기적 변동)에는 증기 탱크를 사용하라.

분배와 네트워크

• Electric pole은 생산자와 소비자를 전기 네트워크로 연결한다. 어떤 pole 연결이라도 두 네트워크를 연결하면 그들은 동일한 네트워크가 된다.
• 전원 스위치는 두 쪽 배선을 가로지르는 제어 가능한 단절을 제공한다. 그것은 어느 쪽이 연결되는지를 전환할 수 있지만, 두 쪽 사이에 다른 연결이 존재하면 아무 효과가 없다. 네트워크를 분리할 때는 pole의 쉬프트-클릭으로 전선을 제거하라.
• 구리선(서킷 와이어)은 별도이며 논리/제어를 위해 엔티티를 서킷 네트워크에 연결하는 데 사용된다; red/green 와이어는 숫자 신호(32비트 부호 정수)를 전송한다.

관리 기법

• 발전 기술을 필요에 맞게 맞추라:
  • 초반: 보일러 + 증기 기관은 간단하고 저렴하며 연료에 유연하다.
  • 중/후반: Solar + 축전지는 유지보수가 적고 오염이 없는 기초 전력을 제공한다; 500°C 증기를 이용한 터빈은 공간이나 연료 제약이 있을 때 고밀도 전력을 제공한다.
• Solar 출력의 평탄화와 야간 전력 공급에는 축전지를 사용하라. 최적의 Solar:축전지 비율은 패널/축전지 품질과 행성에 따라 다르므로 빠른 설계를 위해 위의 경험적 규칙이나 게임 내 수치를 사용하라.
• 신호기와 Module
  • 신호기은 생산 처리량을 대폭 증가시킬 수 있지만 각 신호기은 480 kW를 소비하며 지속적으로 전원이 공급되어야 한다. 많은 Module 장착 기계를 커버하는 배열에 신호기을 배치하면 효율적이다(행 단위 배열은 기계당 신호기을 줄이면서 타일링을 단순하게 유지).
  • 드물게 작동하는 기계나 Module을 장착할 수 없는 엔티티에는 신호기을 피하라. 기계들이 유휴일 때 신호기 네트워크의 전원을 차단해 에너지 낭비를 막으려면 전원 스위치를 사용하라.
• 서킷 제어: 전원 스위치와 발전기 제어를 서킷 네트워크에 연결해 전력 섬을 자동으로 켜고 끌 수 있다(예: 야간에 베이스 일부를 비활성화해 축전지 전력을 절약).
• 분리 패턴: 두 네트워크 사이에서 공유되는 축전지 집합을 통해 한 네트워크가 그들을 충전하고 다른 네트워크가 그들을 끌어쓰게 하면서 pole 네트워크는 별도로 유지하는 방식으로 에너지를 누적시키라.

실무 수치와 배치

• 증기 기관(고전적): 엔진당 900 kW; 1 보일러 → 2 증기 기관.
• 증기 터빈: 5.82 MW 사용(500°C에서 60 단위/s).
• 저장 탱크 유체 용량: 25,000 단위; 저장 에너지는 증기 온도에 따라 달라짐(165°C에서 750 MJ, 500°C에서 약 2.425 GJ).
• 태양 전지판 평균(Nauvis): 42 kW; 일반적 실무 설계는 ~25 패널 + 21 축전지로 약 ~1 MW 목표를 설정.
• 신호기 소비: 각 480 kW.

팁과 흔한 패턴

• 초중반: 해안가 증기 배열을 구성하고 벨트/펌프 물 공급을 배치하라; 연료 공급 벨트/갱을 잘 유지하고 컴팩트한 격자에 보일러/engine을 중첩 배치하라.
• 태양광으로 점진적 전환: 핵심 부하와 축전지 충전을 낮 시간대에 우선하고, 비핵심 또는 오염이 심한 생산은 필요 시 주간 전용 네트워크로 옮겨라.
• 고밀도 생산 부스트에는 신호기 행 배열을 사용하라(기계 행을 신호기 행으로 둘러싸서 기계당 Module 커버리지를 극대화하면서 전력 오버헤드는 최소화).
• 터빈 기반 시스템을 설계하거나 대규모 순간 전력이 필요할 때는 저장 탱크을 사용하라(거대한 축전지 농장을 추가하지 않고도 큰 전력 폭발을 제공).
• 레이더/조명로 네트워크를 모니터링하고 서킷 네트워크 신호로 제어해 부하 차단과 네트워크 분리를 자동화하라.

이들 발전, 저장, 분배 구성 요소와 — 핵심 기계들에 대한 위의 구체적 수치를 결합하면 — 스타터 기지에서 메가베이스까지 브라운아웃이나 자원 낭비 없이 확장 가능한 전력 시스템을 설계할 수 있다.