엘리베이터 - 주행안내레일 (Guide Rails)의 규격
엘리베이터의 주행안내레일(Guide Rails) (과거에는 가이드레일이라고 하였는데 지금은 주행안내레일이 법적명칭이다. 비슷비슷한 고유명칭과도 같은 부품명을 이리저리 바꾸고 있어서 혼란을 야기한다)의 표준 규격에 대해서 알아보고자 한다.
엘리베이터 부품중 레일 만큼 표준화가 용이한 부품이 많지 않다. 로프나 레일이 대표적이라고 할 수 있는데 아쉽게도 레일도 표준화에 상당한 문제가 있다는 것이다. 우선, 국내에서 생산하고 있는 레일과 유럽에서 사용하고 있는 레일이 같지 않다는 것에 문제가 있다. 유럽에서 사용하고 있는 레일 규격을 국내 KS산업규격으로 가져와서 사용하고 있다.
주행안내레일은 추락방지안전장치를 사용하는 카측용 레일은 주로 T자형의 것을 일반적으로 사용하고 균형추측등 비상시 제동의 필요가 없는 경우에는 국내에서는 포밍타입(forming type)의 레일을 쓰기도 하고 유럽에서는 냉간압연(주1)된 레일을 적용하기도 한다.
우선, 레일을 형태별로 구분하면 다음과 같다.
| 구분 | 그림 | 특징 | 비고 | |
| T자형 | 기계가공 (machined) |
 |
- 주로 카측용 - 국내: 1m당의 대략적 중량으로 뒤에 K를 붙여 명칭 (8K, 13K, 18K, 24K, 30K등) - 유럽: 반올림한 받침대 폭, 같은 폭이면서 종단면이 다른 것에는 뒤에 숫자를 붙임. 냉간압연 /A, 기계가공 /B, 고품질등급 /E를 붙임 (예, T89/B) |
유럽 규격은 국내 KS에 그대로 적용되고 있다. StreamDocs - KSBISO7465_20220914.doc (e-ks.kr) |
| 냉간압연 (cold drawn) |
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- 주로 균형추측용, 소형 저속은 카측에도 적용 | ||
| 포밍타입 | forming (hollow) |
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- 균형추측용 (추락방지안전장치용에는 적용할수 없음) - 1m당의 대략적 중량으로 뒤에 K를 붙여 명칭 (3K, 5K, 7K등) |
중국에서는 포밍형태가 다른 형태의 포밍타입이 생산되고 있다. 운행중 소음을 줄이기 위해서 빈공간에 우레탄폼을 집어넣기도 한다. |
주1) 한본의 길이는 대개 5m로 한다. (필요에 따라 2.5m, 1.5m등도 생산한다)
주행안내레일의 기능 및 강도계산은 다음을 참조하기 바란다.
엘리베이터 - 주행안내 레일 계산 (tistory.com)
다음은 KS B ISO 7465: 2007에 규정된 기준에 대해서 요약해 본다.
| 구분 | 내용 | 비고 | ||
| 제작 및 재질 | 가이드레일은 냉간압연 또는 기계가공으로 제작 냉간압연 가이드레일은 /A, 기계가공된 레일은 /B, 고품질 기계가공은 /BE로 표시 사용되는 철의 인장강도는 최소한 370N/mm^2이어야 하고 520N/mm^2이어야 한다. |
|||
| 호칭 | 제1요소: 연결부호가 뒤따르는 이 표준의 번호: ISO 7465-; 제2요소: 가이드레일의 형상: T 제3요소: 받침폭의 반올림값, 필요하다면, 받침폭이 동일하고 측면이 다른 경우 변수 첨부: 45; 50; 70; 75; 78; 82; 89; 90; 114; 125; 127-1; 127-2; 140-1; 140-2; 140-3; 제4요소: 제작공정; - 냉간압연: /A; - 기계가공: /B; 고품질 기계가공: /BE 예) 가이드레일 ISO 7465-T125/BE |
|||
| 길이 | 단위: mm, 허용오차 +-2mm, 5,000mm단위로 공급하는 것을 권장 | |||
| (표준) 치수 | 우선치수, 괄호없는 호칭 : T82/A 비우선치수, 괄호안에 있는 호칭 : (T89/A) * 다른 치수의 가이드 레일은 소비자와 가이드 레일 제조자 사이의 특별한 협의로 제공될 수 있다. (주1) |
괄호안의 치수는 권장하지 않음을 의미 | ||
| 표준 규격 | (T45/A) ; 냉간압연 평받침 플랜지 가이드 레일 T50/A ; " T70/A ; 냉간압연 경사받침 플랜지 가이드 레일 (T75/A) ; " T82/A ; " (T89/A) ; " (T90/A) ; " (T75/B) ; 기계가공 가이드 레일 (T78/B) ; " T89/B ; " (T90/B) ; " (T114/B) ; " T125/B or BE ; " (T127-1/B or BE) ; " T127-2/B or BE ; " T140-1/B or BE ; " T140-2/B or BE ; " T140-3/B or BE ; " |
ISO규격 vs. 국내규격 T78/B≒8K T89/B≒13K T114/B≒18K T127/B≒24K T140/B≒30K |
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| 가이드 레일 날의 거칠기 | /A ; 세로방향 1.6um <= Ra <= 6.3um, 가로방향 1.6um <= Ra <= 6.3um /B ; 세로방향 Ra <= 1.6um, 가로방향 0.8um <= Ra <= 3.2um /BE ; 세로방향 Ra <= 1.6um, 가로방향 0.8um <= Ra <= 3.2um |
|||
| 기하학적 허용오차 | 주요원칙: 가이드 레일의 경우 기하학적 허용오차는 가이드 레일의 날에 관계가 있다. 날상부의 경우, 위치의 기하학적 허용오차(t2) 및 평평도, t3/500, 날의 상부표면 내 허용오차 구역정의는 공통평면 C-D에 비례하여 포함된다. 원칙은 날의 옆면에 상관없이 비슷하며, 대칭도, t2, 평평도, t3/500는 대칭 평면 A-B에 비례한다. t3/500에 대한 t2의 최대값은 가이드 레일의 장파 변형을 허용한다. 하지만 t3/500의 최대값은 단파 변형의 폭과 길이를 제한한다. * 측정위치와 측정도구는 표준에서 규정하고 있지는 않지만 측정은 중력에 의한 변형이 없도록 수평으로 고정된 가이드레일 또는 지지점 또는 수직으로 설치된 상태에서 실시되어야 한다. |
상세내용 KS참조 | ||
| 이음판 (Fish plate) | 이음판의 강의 등급은 가이드 레일과 동등해야 한다. 가이드 레일간의 접합에 대해 좀 더 엄격한 요구조건이 필요한 경우에는 높은 관상모멘트(두께 또는 다른 형상)를 가진 이음판이 사용될 수 있다. (예를들면 지진지역) |
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KS B ISO 7465는 ISO 규격품만을 다루고 있다. 국내에서 제작되는 8K, 13K등(편의상 JIS규격품이라고 부르기도 한다)은 표준에 다루지 않고 있는데 이는 제/개정 당시 뚜렷한 이유가 있었다.
"현재 국내에서 사용되는 치수 및 단위 (8K, 13K등)와 ISO에서 사용하는 치수 및 단위(T45/A등)의 차이가 있다. 세계 최대 시장인 중국을 비롯하여 세계 각국은 가이드 레일 제작시 ISO 표준에 맞추어 제작하고 있으므로 국내외 수입,수출 등 호환에 문제가 없도록 ISO 단위를 레일 제조업체에서 사용할 수 있도록 권장할 필요가 있다고 판단하였다." (KS내 해설서 참조)
국내에서 제작하는 가이드레일은 모두 국내 기준에 따라서 제작되고 있었음에도 불구하고 국제표준화에 부합되도록 ISO만 표준모델에 포함하였으며 국내 제작품도 이를 따르도록 권장하였고 그렇게 기대하였지만 십수년이 지난 지금도 국내에서는 ISO규격품을 생산하고 있지 않다. 한 대기업 제조회사에서는 이러한 부분을 해결하기 위해 ISO 표준품만을 생산할 수 있도록 국내 제조업체에게 제안했으나 여러가지 현실적인 이유(주2)를 들어 실행되지 못했다. 그래서 ISO규격품과 JIS규격품은 유사하기는 하나 공차등에 차이가 있어 다르게 취급하고 있다. 조속히 통일되기를 바랄뿐이다.
국내규격(JIS규격)과 ISO규격과의 주요 레일에 대해 차이가 나는 주요 부분에 대해서 비교해 본다.
| 구분 | 기호 | 국내규격 | ISO규격 | 국내규격 | ISO규격 | 국내규격 | ISO규격 | 국내규격 | ISO규격 |
| 8K | T78/B T78/BE |
13K | T89/B T89/BE |
18K | T114/B T114/BE |
24K | T127/B T127/BE |
||
| 날개폭 | b1 | 78 (±1.5) |
78 (±1.5) |
89 (±1.5) |
89 (±1.5) |
114 (±2.0) |
114 (±1.5) |
127 (±2.0) |
127 (±1.5) |
| Blade폭 | k | 10 (0~-0.05) |
10 (+0.1~0) (+0.05~0) |
16 (0~-0.05) |
16 (+0.1~0) (+0.05~0) |
16 (0~-0.05) (+0.05~0) |
16 (+0.1~0) (+0.05~0) |
16 (0~-0.05) |
16 (+0.1~0) (+0.05~0) |
| Blade길이 | n | 26 | 26 (+3~0) |
32 | 34 (+3~0) |
38 | 38 (+3~0) |
50 | 51 (+3~0) |
| 높이 (전체) |
h | 56 (±0.75) |
56 (±0.75) |
62 (±0.75) |
62 (±0.75) |
89 (±0.75) |
89 (±0.75) |
89 (±0.75) |
89 (±0.75) |
| 높이 (가공) |
h1 | 55 (±0.05) |
55 ( ±0.10) ( ±0.05) |
61 (±0.05) |
61 ( ±0.10) ( ±0.05) |
88 (±0.05) |
88 ( ±0.10) ( ±0.05) |
88 (±0.05) |
88 ( ±0.10) ( ±0.05) |
| 홈폭 (keyway) |
m1 | 3.0 (+0.05~ +0.02) |
3.0 (+0.06~0) (+0.03~0) |
4.0 (+0.05~ +0.02) |
6.4 (+0.06~0) (+0.03~0) |
6.0 (+0.05~ +0.02) |
6.4 (+0.06~0) (+0.03~0) |
6.0 (+0.05~ +0.02) |
6.4 (+0.06~0) (+0.03~0) |
| 돌출폭 (key) |
m2 | 3.0 (-0.02~ -0.05) |
2.97 (0~ -0.06) (0~ -0.03) |
4.0 (-0.02~ -0.05) |
6.37 (0~ -0.06) (0~ -0.03) |
6.0 (-0.02~ -0.05) |
6.37 (0~ -0.06) (0~ -0.03) |
6.0 (-0.02~ -0.05) |
6.37 (0~ -0.06) (0~ -0.03) |
| 표면거칠기 | 직각방향 | 3.2um이하 | 0.8~ 3.2um |
3.2um이하 | 0.8~ 3.2um |
3.2um이하 | 0.8~ 3.2um |
3.2um이하 | 0.8~ 3.2um |
| 길이방향 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | 1.6um이하 | |
| 국부휨 | 양끝단 500mm |
0.5 | 0.5 0.5 |
0.4 | 0.5 0.4 |
0.3 | 0.5 0.3 |
0.2 | 0.5 0.2 |
| 전체휨 | 5m기준 | 3.0 | 5.0 3.0 |
2.0 | 5.0 2.0 |
1.5 | 5.0 1.5 |
1 | 5 1 |
| 비틀림 | 5m기준 | 1.0 | 2.0 1.0 |
1.0 | 2.0 1.0 |
1.0 | 2.0 1.0 |
1.0 | 2.0 1.0 |
| 도장 | um | 50um이상 색상지정 | 기준없음 | 50um이상 색상지정 | 기준없음 | 50um이상 색상지정 | 기준없음 | 50um이상 색상지정 | 기준없음 |
| 방청 | - | 방청유지정 | 기준없음 | 방청유지정 | 기준없음 | 방청유지정 | 기준없음 | 방청유지정 | 기준없음 |
주1) 국내규격의 공차범위는 ISO의 /B의 경우에 비해 공차범위가 좁아 상대적으로 가이드레일 설치 작업시 단차조정에 따른 공수 감소와 진동 소음 발생 원인이 상대적으로 낮을수 있음. /BE의 경우 서로 대략 비슷함.
주2) 비틀림에 대한 기준은 ISO에서는 표기되어 있지 않으나 통상 표의 값으로 관리한다.
주3) 도장이나 방청은 ISO에서 별도규정되어 있지 않지만 각제조사별 표준에 따라 작업한다.
주4) 기계가공 가이드레일의 기술적 특성 (참고용)
| 호칭 | S | q1 | e | Ix-x | Wx-x | ix-x | Iy-y | Wy-y | iy-y |
| 가이드레일의 단면적 | 가공후 단위길이당 질량 | 바닥에서 레일의 중심부까지의 거리 | x-x축 단면의 관성모멘트 | x-x축에 대한 단면적 계수 | x-x축 회전반경 | y-y축 단면의 관성모멘트 | y-y축에 대한 단면적 계수 | y-y축 회전반경 | |
| cm^2 | kg/m | cm | cm^4 | cm^3 | cm | cm^4 | cm^3 | cm | |
| 8K T78/B |
9.847 | 7.730 | 1.645 | 29.92 | 7.564 | 1.743 | 26.39 | 6.766 | 1.637 |
| 13K T89/B |
15.77 | 12.38 | 2.032 | 59.83 | 14.35 | 1.948 | 52.41 | 11.78 | 1.823 |
| 18K T114/B |
20.89 | 16.40 | 2.865 | 179.3 | 29.70 | 2.930 | 108.6 | 19.05 | 2.280 |
| 24K T127/B |
28.72 | 22.55 | 2.478 | 201.7 | 31.17 | 2.640 | 229.9 | 36.20 | 2.829 |
주) 기술적 특성은 KS B 7465의 표6에 따른 값으로 국내규격품과는 치수차이에 따라 미소한 차이가 있으나 실용적으로 표의 값을 사용해도 무방하다.
엘리베이터에 적용되는 주행안내레일에 대해서 살펴 보았다. 비교적 종류가 적어 표준 규격이 몇 개 되지 않을 것이라는 생각을 한적도 있다. 하지만 각 나라마다, 회사마다 조금씩 다른 값의 제품을 요구하다 보면 시간이 조금만 흘러도 수많은 비슷비슷한 종류의 부품이 생겨나기 마련이다. 산업규격을 통해서 이를 표준화하려해도 잘 따라주지 않는 것이 현실이다. 그래도 멈추지 말고 지속적으로 표준화를 하고자하는 노력을 다해야 한다. 물론 통일되지 않는 이유는 무한정 있지만 말이다.
또한, 가이드레일 관련은 표준화 말고도 여러가지 다른 이슈들이 계속 진행중이다. 예를 들면 국내에서 15년이상된 엘리베이터는 교체공사를 하게 되는데 이때 가이드레일은 교체하지 않고 사용하여도 된다. 물론 휨이 있거나 단차부분에 진동이 있는 경우 이를 수정(조정)하여 사용한다. 하지만 일부 전문가들은 오래된 가이드레일이 추락방지안전장치가 작동하였을때 제 성능을 발휘할 수 있느냐 하는 문제제기도 있다. 강철도 시간에 따라 성능이 변한다는 것이다.
그리고, 표준화에 위배되는 얘기이긴 하지만 8K, 13K, 18K등의 간격으로 구분하는 것이 현재의 설계 환경에서 적합한지에 대해서도 계속 연구가 필요하다. 이러한 구분은 수십년동안 변경이 되지 않았다. 하지만 엘리베이터는 제어뿐아니라 카의 중량이 경량화 되거나 추락방지안전장치의 성능등이 계속 진보했기 때문에 8K와 13K사이에 필요한 구간이 있을수 있다. 이러한 노력도 지속적으로 연구해야 할 영역이다.
주1) 냉간인발(cold drawn)이라고 하는게 맞다. ISO 7465의 원문을 보면 cold drawn이라고 되어 있는데 번역하는 과정에서 압연(rolling)으로 오역되지 않았나 생각된다. 대표적인 소성가공의 종류는 다음과 같다.
| 구분 | 설명 | 비고 |
| 인발 (drawing) | 다이구멍에 재료를 통과시켜서 잡아당기면 단면적이 감소되어 다이 구멍의 형상과 같은 봉, 파이프등을 만드는 가공법 | |
| 압출 (extruding) | 컨테이너 속에 재료를 램으로 눌러 빼내는 가공 | |
| 압연 (rolling) | 상온 또는 고온에서 롤러에 소재를 통과시켜 판재, 형재를 형성하여 가공 | |
| 단조 (forging) | 소재를 적당한 온도로 가열하여 힘을 가해 소요의 형상으로 변형시키거나 조직이나 성질을 개선하기 위해 하는 작업 |
|
| 전조 (轉구를전造, form rolling) | 다이 또는 롤러를 사용해서 소재를 회전시켜 부분적으로 압력을 가하여 변형시켜서 제품을 만드는 가공법. 나사, 기어가공시. |
|
| 프레스가공 (press working) | 펀치와 다이사이에서 압축가공하는 기계 |
주2)
1. 국내 가이드레일 생산업체에서는 국내의 가이드레일의 품질수준문제 (ISO규격의 /B급의 공차범위가 넓어 ISO를 적용할 경우 중저속에서 /BE급을 적용해야 한다고 주장했다. 국내 엘리베이터 시장에서는 엘리베이터의 진동,소음의 품질을 상당히 중요하게 생각하고 있었기 때문에 ISO표준규격이라해도 정밀도가 다소 낮은 제품으로 표준화하는것에 부정적인 견해를 가지고 있었다.
2. 이미 생산업체에서 국내규격품 전용 생산라인을 십여년간 운영하고 있어서 새로운 규격을 만들기 위해서는 수억대의 설비투자가 불가피하다는 의견이 있었다.
주3) 주요 가이드 레일 제조 업체
| 제조회사 | 국가 | 특징 | 비고 |
| 사베라 (Savera) |
스페인 | - ISO 7465에 적합한 기계적 성질과 제원을 기준으로 제작된 제품 - 세계적으로 널리 알려진 고속 및 고품질 가이드레일 생산 업체 |
생산가능 표준품; 1. ISO 7465 2. ANSI A 17-1 3. BS 5655/95 4. DIN 15311 5. JIS 6. AFNOR NF P 82/251 |
| 몬테페로 (Monteferro) |
이탈리아 | - ISO 7465에 적합한 기계적 성질과 제원을 기준으로 제작된 제품 - 국내에서는 잘 알려지지 않았으나 초고속까지 제작 가능한 업체 |
|
| 대주 | 한국 | - 국산 가이드레일 생산업체 |
주4) 참고자료: 엘리베이터 베이직 테크놀러지, 성안당, 2022, 황수철
2024.1.28.
(c) 칠보 (chillbo)
P.S 1. 가이드레일의 표준규격에 대한 에피소드가 생각나 적어 놓는다. 과거 어느 현장에 가이드레일은 KS표준을 따르도록 시방서에 명기되어 있었다. 앞서 얘기한대로 KS는 ISO규격으로 명기되어 있고 국내 생산품은 국내규격(JIS규격)으로 생산하고 있어서 K자가 붙은 제품을 공급하였는데 감리자가 문제를 제기했다. KS는 T89/B처럼 ISO규격만 있으니 K자가 붙은 레일은 사용할 수 없다고 주장했다. 공급사는 "소비자와 레일 제조자간의 특별한 합의에 따라 다른 치수의 레일을 공급할수 있다"는 조항을 들어 문제가 없다고 의견을 제시하였으나 막무가내였다. 이후 KS표준 개정시 이러한 해석상의 마찰을 없애기 위해 해설에 분명하게 그렇게 해도 된다고 명기해 놓았다.
P.S. 2. 포밍타입 레일을 현장에서는 "깡통 레일"이라고 부르기도 한다. 운행중 텅텅거리는 소리가 난다고 해서 붙여진 이름이다. 그렇다고해서 엘리베이터의 주요 부품을 깡통 레일이라고 폄하해서야 되겠는가?