초고층 건축물의 최적화된 엘리베이터 설치는?
초고층 건축물의 최적화된 엘리베이터 설치는?
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  • 승인 2014.02.23 14:18
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2010년 준공된 UAE의 Burj Khalifa 이후로 전세계는 다시 초고층의 붐이 일어났다. 자그마치 높이 828m에 162층으로 기존에는 상상도 못했던 높이와 층수의 건물이다. 인류는 이 건물의 준공을 보면서 초고층이 한없이 더 높아 질 수 있겠다는 자신감을 얻은 것으로 생각된다. 그러나 초고층 건축 설계할 때 항상 제일 고민 되는 것이 건물의 코어 설계이다. 초고층으로 가면서 연면적이 커지게 되는데 커지는 면적만큼 승강기 코어도 늘어나야 하므로 잘못하면 건물 바닥면적 보다 승강기 코어면적이 더 커져야 하는 어처구니 없는 상황이 벌어 지기도 한다.

만약 그렇게 되어야 한다면 실질적으로 초고층건물의 출현은 불가능했을 것이다. 그러나 실제로 지어지고 준공·운영되는 초고층 건물을 보면 무엇인가 그 문제를 풀 수 있는 해답을 가지고 있는 것이 분명하다.

그 해답은 무엇일까? 그것은 바로 초고층 엘리베이터 교통량 계획설계이다. 모든 건축물은 건물의 용도를 가지고 있다. 따라서, 그것을 이용하는 사람들의 특성도 다르다. 오피스 건물에 근무하는 사람은 출근시, 업무시간, 점심시간, 퇴근시간 등 동선이 어느 정도 정형화되어 항상 그 움직임이 신속하게 이루어지기를 바란다. 이러한 점을 조사해 보면, 승강기가 서비스해야 하는 성능기준의 추정이 가능하다. 이같은 분석에 의하여 정해진 기준이 바로 승강기 교통량 성능기준이다. 이것에 대한 분석은 여러 기관, 여러 국가에서 도출됐으며, 대부분의 기준은 비슷하게 이루어졌다.

업무시설을 예를 들어 보면, 임대빌딩 전체 상주인구에 대하여 5분간 수송해야 하는 승객의 비율이 11~15% 이상이 적정한 성능이라고 판정하고, 승객이 호출버튼을 누르면서부터 승강기를 탑승할 때까지의 평균 대기시간은 30초 이하, 승객이 탑승 후 원하는 층까지 도착할 때까지의 시간, 즉 평균 주행시간은 70초 이하로 기준을 설정하게 되었다. 따라서, 건물의 승강기 교통량 계획을 설계할 때 이같은 기준을 삼는다.

앞서 설명한 바와 같이 주거건물, 호텔, 병원, 학교, 기숙사, 공장, 백화점, 쇼핑센터 등 각각의 용도에 따라 그 기준을 정해 놓고 그 기준에 의하여 승강기 교통량 계획을 설계한다. 이어 승강기 교통량 기준을 만족 시키기 위해 여러가지 설계기법, 첨단기술을 반영한 시스템 등이 개발·적용되어 비로소 초고층 건물에 승강기가 설치되는 것이다.

그 설계 기법으로는 승강기 서비스 구간을 분할하는 Zoning기법, 로비를 건물의 중간에 설치하는 Sky lobby방식 등이 있다. 첨단 시스템으로는 로비에서 가고자 하는 층을 미리 등록 시켜 효율적으로 승객에게 승강기를 배차하고 구간별로 승객을 몰아서 복귀하는 시간을 최적화하는 목적층 사전등록 시스템, 더블덱 엘리베이터, 트윈 엘리베이터, 승강기 속도가 1080m/min까지 낼 수 있는 초고속 승강기 등이 있다.

따라서, 설계자는 이러한 것들을 최대한 적용하여 최적의 승강기 교통량 계획을 설계한다. 물론, 이러한 최적화 설계로 인하여 건물의 코어 면적도 최소화되어 전용면적을 최대한 증가 시키는 설계가 가능하게 된 것이다.

그러면 현재 전세계의 초고층 빌딩 10위권에 있는 건물의 승강기 대해서 알아보자. 163층, 828m높이의 Burj Khalifa에는 더블덱 엘리베이터를 포함하여 총 33대의 승강기 설치되었고 최고 속도는 600m/min 적용되었다. 나머지 건물에는 하기의 표와 같이 설치 되어 있는 것을 알 수 있다.


표를 살펴보면, 승강기 1대당 연면적 계산에서 대부분 2500~5000㎡인데 비하여 Burj Khalifa는 9300㎡으로 상당히 큰 것을 볼 수 있다. 또한 건물 높이 대비 승강기 속도 비율도 대부분 90% 이상인데 반해 Burj Khalifa는 72%로 상당히 낮은 수치를 보이고 있다. 따라서, Burj Khalifa는 승강기 대수나 속도가 상당히 적게 설계되었다는 것을 알 수 있다. 최소한의 코어면적을 확보하기 위하여 3개의 Sky lobby와 셔틀엘리베이터에 더블덱 엘리베이터를 적용하여 승강기 대수 및 속도를 최소화한 설계를 채택한 것이다.

오는 2019년 전세계에서 가장 높은 건물이 될 높이 1,000m의 ‘Kingdom Tower, Saudi Arabia’도 여러 개의 Sky lobby를 설치해 승강기 대수 59대, 승강기 최고 속도 600m/min을 적용, 최적화 설계된 현장이라고 볼 수 있다.

현재 한국에서 건설되는 123층, 높이 555m의 잠실의 롯데슈퍼타워도 2개의 Sky lobby방식이 적용되어 승강기 56대, 최고속도는 600m/min으로 계획되어 상당히 최적화되어 있다.

 

■박응구 대표 : 코리아엘리베이터컨설팅 대표이사, 한국엘리베이터기술연구소장, 한국초고층건축기술포럼 수직운송분과위원장, 건설기술인클럽 회장, 한국엘리베이터기술협회 회장, 대한설비공학회 운송설비 전문위원, 중소기업기술정보진흥원 기술평가위원, 한국승강기안전엑스포 자문위원, 한국승강기대학교 교육과정개발 산업체 전문가 위촉, 홍익대학교 산업미술대학원 강사

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