완충기(Buffer)는 스프링, 고무 또는 유체 등을 이용하여 카, 균형추 또는 평형추의 충격을 흡수하기 위한 제동수단으로 정의되어 있다. 충격흡수는 자유낙하 상태의 카나 균형추의 에너지를 흡수하기 위한 것은 아니고 정격속도의 115%정도의 속도(주1 참조)로 충돌할 때의 에너지를 흡수하는 목적으로 사용된다.
완충기의 설치 위치는 일반적으로 피트 바닥에 카용, 균형추용이 설치되는데 경우에 따라서는 승강로 천장에도 설치가 가능하고 또는 카하부나 균형추하부에도 설치가 가능하다.
1. 완충기의 종류
[별표 22] 엘리베이터 안전기준(주2 참조)에 따른 완충기의 종류는 다음과 같다.
| 종류 | 구분 | 적용 속도 | 예 | 그림 | 비고 |
| 에너지 축적형 완충기 | 선형 특성을 갖는 완충기 | 엘리베이터의 정격속도가 1 ㎧ 이하인 경우에만 사용 | 스프링 완충기 (Spring Buffer) |
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| 비선형 특성을 갖는 완충기 | 우레탄 완충기 (**) (Urethane Buffer) |
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| 에너지 분산형 완충기 | 엘리베이터 정격속도와 상관없이 사용될 수 있다. | 유입 완충기 (*) (Oil Buffer) |
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에너지 소멸형이라는용어를 쓰기도 한다. | |
*) [별표 22]에는 유압식 완충기라는 표현을 쓰고 있으나 KSB6883에 따르면 유입 완충기라고 표현되어 있기 때문에 차제에 안전기준의 용어를 수정할 필요가 있다. StreamDocs - KSB6883_20241227.pdf
(**) 우레탄 완충기가 사용되기 시작한 것은 2000년 초반이다. 그 전에는 스프링 완충기를 적용했으나 현재는 일부 고용량의 화물용을 제외하면 거의 모두 우레탄 완충기를 사용한다. 사용소재는 폴리우레탄이 일반적이다.
2. 유입 완충기의 종류
유입 완충기는 다음과 같이 완충구조에 따라 대표적으로 2가지 방식이 있다. 별개로 플런저의 복귀방식에 따라 스프링식, 가스식으로 구분하기도 한다.
| 구분 | 원리 | 그림 |
| 오리피스(Orifice) 방식 | 오리피스의 유체흐름을 활용한 완충작용 플런저가 눌러질수록 오일의 흐름의 양이 줄어들어(점진적으로 감소) 완충력이 증가한다(*). |
 |
| 배출구(노즐) 방식 | 플런저가 눌러질수록 오일이 빠져나가는 구멍(노즐)의 수가 줄어(점진적으로 감소) 완충력이 증가한다. |  |
*) 이 비좁은 틈으로 오일이 나가면서 열이 발생하고 이를 통한 에너지 교환 (운동에너지->열에너지)이 이루어진다.
3. Telescopic oil buffer
초고속의 경우 피트의 깊이를 최소화하기 위해 다단식 유입 완충기를 적용하기도 한다.
(참고) 자이로 드롭의 감속과 완충기
자이로 드롭이 떨어지다가 부드럽게 감속되는 핵심 원리는 전자기 유도(와전류 브레이크)이다. 이기술은 외부 전력 없이도 작동하며 비접촉식이다.
와전류(Eddy Current)는 낙하물에 강한 영구자석이 달려 있고 타워 기둥에는 두꺼운 금속판(보통 구리 또는 알루미늄)이 일정한 간격으로 배치되어 있다. 자석이 금속판 가까이를 빠르게 지나가면 금속판 내부에 와전류(맴돌이 전류)가 생기며 이 전류는 렌츠의 법칙에 따라 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 자기장을 만드는 원리이다. 금속판에 생긴 자기장이 자석과 상호작용하여 낙하물을 위쪽으로 미는 힘(저항력)이 생기며 이 힘이 중력과 반대방항으로 작용해 속도를 빠르게 줄인다.
와전류가 흐르는 금속판은 전기저항 때문에 열이 발생한다. 즉, 운동에너지를 열에너지로 변화되며 감속이 이루어지는 구조다.
와전류 브레이크는 완전히 정지시키는 힘은 부족하여 속도가 충분히 줄어든 뒤에는 유압실린더가 남은 운동에너지를 흡수해 낙하물을 부드럽게 바닥에 안착시킨다.
엘리베이터에 자이로 드롭의 원리를 적용시키지 않는 이유는 사용빈도가 현저히 적고, 경제성이 없기 때문이다.
참고자료) 엘리베이터 베이직 테크놀로지 (황수철, 성안당, 2022)
주1) 정격속도의 115%로 완충기의 충돌속도를 규정한 것은 카나 균형추가 최하층이나 최상층을 지나쳐 과속이 되는 경우 추락방지안전장치가 채 작동하기도 전에 피트나 승강로 천장에 충돌할 수 있기 때문에 이 경우 완충을 목적으로 설치하는 용도이다. 다른 구간에서의 과속의 경우에는 과속조절기와 추락방지안전장치가 작동하여 카를 감속 정지 시킨다.
주2) [별표 22]엘리베이터 안전기준
12 완충기
12.1 카 및 균형추 완충기
12.1.1 엘리베이터에는 카 및 균형추의 주행로 하부 끝에 완충기가 설치되어야 한다.
완충기가 카 또는 균형추에 고정된 경우에는 피트 바닥 위 완충기의 충격 영역은 300 ㎜ 이상 높이의 식별되는 받침대가 설치되어야 한다.
6.5.5.1에 따라 칸막이가 피트 바닥 50 ㎜ 이하로 연장되고 균형추에 완충기가 고정된 경우, 피트 바닥 위 받침대를 요구하지 않는다.
12.1.2 12.1.1의 규정에 추가하여, 포지티브 구동식 엘리베이터는 주행로 상부 끝단에서 작용하도록 카 상부에 완충기가 설치되어야 한다.
12.1.3 유압식 엘리베이터의 경우, 멈춤 쇠 장치의 완충기가 최하층에서 카의 이동을 제한한다면 12.1.1에 따른 받침대가 필요하다.
멈춤쇠 장치의 고정 장치가 카 주행안내 레일에 설치되어, 멈춤쇠가 복귀되지 않은 상태에서 카의 운행이 불가능한 경우는 제외 가능하다.
12.1.4 유압식 엘리베이터의 경우, 완충기가 완전히 압축될 때 램은 실린더의 바닥과 충돌되지 않아야 한다. 다만, 이것은 다단식(텔레스코픽) 실린더 재동기화(초기화)에는 적용하지 않으며, 적어도 하나의 실린더는 기계적 이동 하한선에 닿지 않도록 해야 한다.
12.1.5 선형 또는 비선형 특성을 갖는 에너지 축적형 완충기는 엘리베이터의 정격속도가 1 ㎧ 이하인 경우에만 사용되어야 한다.
12.1.6 에너지 분산형 완충기는 엘리베이터 정격속도와 상관없이 사용될 수 있다.
12.1.7 완충기는 별표 12에 따라 안전성이 입증되어야 한다.
12.1.8 완충기에는 보기 쉬운 곳에 쉽게 지워지지 않는 방법으로 별표 12에 따른 표시사항이 표시되어야 한다.
12.2 카 및 균형추 완충기의 행정
12.2.1 에너지 축적형 완충기
12.2.1.1 선형 특성을 갖는 완충기
12.2.1.1.1 완충기의 가능한 총 행정은 정격속도의 115 %에 상응하는 중력 정지거리의 2배[0.135 v^2 (m)] 이상이어야 한다. 다만, 행정은 65 ㎜ 이상이어야 한다.
12.2.1.1.2 완충기는 카 자중과 정격하중을 더한 값(또는 균형추의 무게)의 2.5배와 4배 사이의 정하중으로 12.2.1.1.1에 규정된 행정이 적용되도록 설계되어야 한다.
12.2.1.2 비선형 특성을 갖는 완충기
12.2.1.2.1 비선형 특성을 갖는 에너지 축적형 완충기는 카의 질량과 정격하중, 또는 균형추의 질량으로 정격속도의 115 %의 속도로 완충기에 충돌할 때의 다음 사항에 적합해야 한다.
가) 별표 12에 따른 감속도는 1gn이하이어야 한다.
나) 2.5gn를 초과하는 감속도는 0.04초 보다 길지 않아야 한다.
다) 카 또는 균형추의 복귀속도는 1 ㎧ 이하이어야 한다.
라) 작동 후에는 영구적인 변형이 없어야 한다.
마) 최대 피크 감속도는 6gn 이하이어야 한다.
12.2.1.2.2 표 1에서 기술된 “완전히 압축된” 용어는 설치된 완충기 높이의 90 % 압축을 의미하며, 압축률을 더 낮은 값으로 만들 수 있는 완충기의 고정 요소는 고려하지 않는다.
12.2.2 에너지 분산형 완충기
12.2.2.1 완충기의 가능한 총 행정은 정격속도 115 %에 상응하는 중력 정지거리[0.0674v2 (m)] 이상이어야 한다.
12.2.2.2 2.5 ㎧ 이상의 정격속도에 대해 주행로 끝에서 16.1.3에 따라 엘리베이터의 감속을 감지할 때, 12.2.2.1에 따라 완충기 행정이 계산될 경우 정격속도의 115 % 대신 카(또는 균형추)가 완충기에 충돌할 때의 속도를 사용될 수 있다.
어떤 경우라도 그 행정은 0.42 m 이상이어야 한다.
12.2.2.3 에너지 분산형 완충기는 다음 사항을 만족해야 한다.
가) 카에 정격하중을 싣고 정격속도(또는 12.2.2.2에 따라 감소된 속도)의 115 %의 속도로 자유 낙하하여 완충기에 충돌할 때, 평균 감속도는 1gn 이하이어야 한다.
나) 2.5gn를 초과하는 감속도는 0.04초보다 길지 않아야 한다.
다) 작동 후에는 영구적인 변형이 없어야 한다.
12.2.2.4 엘리베이터는 작동 후 정상 위치에 완충기가 복귀되어야만 정상적으로 운행되어야 한다.
이러한 완충기의 정상적인 복귀를 확인하는 장치는 15.2에 적합한 전기안전장치이어야 한다.
12.2.2.5 유압식 완충기는 유체의 수위가 쉽게 확인될 수 있는 구조이어야 한다.
2026.1.21.
(c) 칠보 (chillbo)
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