초고층 승강기 무엇이 그 품질을 좌우하는가?
초고층 승강기 무엇이 그 품질을 좌우하는가?
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  • 승인 2014.10.15 18:53
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최근 몇 년 사이 한국에도 초고층 건물(높이 200m 이상, 50층 이상)들의 건설이 급격히 늘어 나고 있고, 심지어는 100층 이상의 건물이 여러 곳에서 시공 중에 있기도 하다.
이에 따라 엘리베이터도 초고층용 초고속 엘리베이터가 설치되어야 하고 각종 첨단 기술이 개발되어 적용되고 있는 것이 현실이다.
일반적으로 저층 건물이나 아파트 등에 설치되어 있는 저속 엘리베이터와는 달리, 고층 건물에 설치되는 초고속 엘리베이터에는 여러 가지 고려되어야 할 기술적 요소들이 많이 있지만 그 중 승강기 품질을 좌우하는 가장 중요하게 고려되어야 할 부품으로 와이어로프와 가이드레일을 아래에 소개하고자 한다.

▲와이어로프 = 와이어로프는 승객이 탑승하는 카와, 카의 무게를 보상해 주는 균형 추를 서로 연결하여 권상기에 매달고 있는 중요한 안전부품이다. 이는 승객 및 승객이 탑승하여 건물의 상하로 이동하는 카와 균형 추, 주행케이블 및 보상로프, 로프 보상풀리 등 이 모든 장비를 매달고 있는 상태에서 기계대의 모터 동력을 전달 받아 매달린 장비들을 움직여야 하는 아주 중요한 부품이다. 따라서, 승강기의 품질의 척도라고 할 수 있는 소음 및 진동에 직접적인 영향을 미치게 되어 부적절한 로프를 적용하였을 경우 소음, 진동이 발생하여 승객에게 불쾌감 또는 불안감을 줄 수 있게 된다.
만약, 이 와이어로프가 끊어진다면 카가 추락하여 탑승객이 사고를 당하거나 균형추가 낙하 하여 건물에 치명적인 손상을 입힐 수 있다.
특히, 기존의 저층 건물에서 사용하는 로프와는 달리 건물이 초고층화 되면서 초고속 승강기의 로프에 특별히 요구되는 3대 기술, 즉 기존의 로프보다 훨씬 강하고 무게가 가볍고 늘어짐이 적은 로프가 반드시 필요하게 되었다.
△강한 로프 = 와이어로프의 길이가 길어짐에 따라 로프의 강도가 그만큼 강해야 매달려 있는 하중을 충분히 견딜 수 있고 권상기의 회전력을 충분히 받아 승강기가 원활하게 움직일 수 있다. 쉽게 끊어지거나 쉽게 마모되어 로프를 자주 교체하여야 된다면 문제가 아닐 수 없다.
△가벼운 로프 = 와이어로프의 길이가 길어남에 따라 로프무게(자중)가 그만큼 커지기 때문에 기계대(권상기)의 도르래가 받는 하중이 매우 커지게 되어 도르래와 로프 사이의 비 정상적인 마모로 로프 수명이 짧아지고 결과적으로 유지관리 비용이 많이 들게 되고 안전에 문제가 되기도 한다.
△늘어짐이 적은 로프 = 와이어로프의 길이가 길어지게 되면 전체 길이에 대해 로프 누적 탄성계수가 그만큼 커지게 되고 결과적으로 로프가 많이 늘어지게 된다.
그리고, 엘리베이터에서 로프가 많이 늘어지게 되면 직경이 줄어 안전율이 급격히 감소하고 로프가 늘어져 피트 바닥에 닿아 엘리베이터가 갑자기 정지하는 사고가 발생하고, 로프를 자주 절단을 하여야 하며 로프 수명도 짧아진다.
그리고 카가 주행 중이나 또는 층에 정지할 때 상하로 많이 출렁거리고 제어시스템의 안정적인 DRIVING을 저해하여 승강기의 각종 고장의 원인이 된다.
특히, 메인로프와 보상로프가 함께 공진이 발생하면 로프의 스프링력에 의해 피트 하부에 설치되어 있는 무게보상풀리를 허공으로 끌고 올라가는 사고가 발생하기도 한다.

▲가이드레일 = 가이드레일은 탑승객을 태우는 카를 정해진 궤도 내에서 상하로 운행할 수 있도록 가이드하는 장치로서, 일반적으로 자동차가 다니는 도로나 기차의 레일을 수직으로 설치하여 기차가 다니는 것으로 생각하면 이해가 쉬울 것이다.
차가 아무리 좋다고 하여도 비포장 도로를 달린다면 덜커덩거릴 수 밖에 없고, 다소 성능이 떨어지는 차라도 포장이 잘 된 고속도로 위를 달린다면 소음진동이 많지 않을 것이다.
건물이 고층화 되면서 마찬가지로 엘리베이터도 고속화 되는데 가이드레일이 좋지 않으면 진동소음이 발생될 수 밖에 없게 된다.
높이 600m 건물의 경우, 분당 속도 600m 엘리베이터가 1분 이내에 최하층에서 최상층까지 도달한다고 가정하면 1초에 10m를 올라가야 한다. 이 경우 1초에 5m 레일을 2개나 지나가기 때문에 레일의 직진도가 5m에 1mm 만 휘어져도 엘리베이터가 흔들려 탑승객이 어지러움을 느끼는 것으로 보고되어 있다.
따라서 엘리베이터 속도 별로 다소 차이는 있지만 건물이 고층화 됨에 따라 엘리베이터의 가이드레일 또한 매우 정밀하게 제작되어야 하는 등 제반 기술이 요구된다.
최근에 OPEN한 부산국제금융센터 빌딩에는 국내에서 최초로 분당 주행속도 600m 승강기가 설치되어 있는데 여기에 공급된 레일은 휘어짐 정도가 5m에 0.2mm 이내로 제작하고 자동으로 진직도를 정밀하게 맞춰주는 시스템을 설치하여 진동치가 약 7gal(일반적인 초고속 승강기 진동 기준: 10 gal 이하) 정도 나오고 물잔을 승강기 내부에 올려놓고 운행을 해 보아도 물잔의 물이 전혀 움직이지 않았다고 한다.
엘리베이터는 일반적으로 10gal(탑승객이 승강기의 움직임을 약간 느낌) 이내로 진동 소음을 관리하게 되는데 최근에는 레일 제작회사들의 기술개발로 진동소음 기준이 이보다 훨씬 줄어 심지어 5gal(탑승객이 승강기의 움직임을 전혀 못 느낌) 정도로 낮아져 있다.
따라서, 향후에도 계속 높아지는 초고층 건물에 맞추어 승강기도 초고속화 되어야 하고 그 초고속화 기술 중에서 빼놓을 수 없는 로프와 가이드레일의 정밀기술 싸움은 계속 될 것이다.

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

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