엘리베이터 - 전기적 안전장치
승객의 안전을 도모하기 위해 물리적 작용(동작)으로 직접 장치가 개입하여 안전하도록 하는 장치는 기계적 장치로 구분하고 안전하지 않은 상황에 대해 안전 스위치를 동작시켜 카를 멈추도록 하거나, 카를 움직여 보다 안전한 상황으로 만드는 것은 전기적 장치로 구분하였으나 경계가 모호한 장치도 있다.
엘리베이터는 주행 안내 레일을 따라 사람이나 화물을 운송하기 위한 카를 미리 정해진 승강장으로 운행시키는 역할을 한다. 운행중 여러 가지 위험한 상황이 있을 수 있으며 이러한 위험한 상황을 감지하고 차단(예방)하는 전기적 안전장치가 있다. 여러가지 부가적인 안전 장치가 있을 수 있겠지만 승강기안전부품 안전기준 및 승강기 안전기준의 [별표 22] 엘리베이터 안전기준에서 언급된 필수 전기적 안전장치에 대해서 설명하고자 한다.
1. 문닫힘안전장치
엘리베이터 문은 전동기를 이용하여 자동으로 개폐되는 자동 도어 시스템이 대부분이며 문이 닫히는 중에 승객의 출입이 있을 경우 문과의 충돌사고의 우려가 있기 때문에 문의 닫히는 끝단에 검출장치를 부착하여 이물체가 검출되면 닫힘을 중단하고 반전하여 열리도록 하는 장치이다. 종류는 다음과 같다.
1) 세이프티 슈 (safety shoe) : 카 도어 끝단에 세이프티 슈를 설치하여 이물체가 접촉되면 닫힘을 중지시키고 반전시킨다. 대표적인 접촉식/기계식 문닫힘 안전장치이다. 현재는 기준상 단독으로 더 이상 사용할 수 없다.
2) 광전장치 (photo electric device) : 광선빔을 발생시키는 투광기와 센서인 수광기로 구성되어 도어의 양단에 설치하여 광선빔이 차단될때에는 도어를 반전시키는 비접촉식 보호장치이다. 이경우 싱글빔과 멀티빔으로 나눌수 있는데 현재 기준에는 멀티빔만 만족한다.
3) 초음파 장치 (ultrasonic door sensor) : 초음파의 감지각도를 조정하여 승강장 또는 카 쪽의 이물체나 사람을 검출하여 도어를 반전시키는 장치 (유모차, 휠체어등의 보호장치)이다. - 승장에서의 여러가지 불안전한 상황(비감지구간 있음)을 고려했을때 초음파 장치를 고려해 보아야 할것으로 본다.
문닫힘안전장치는 문이 닫히는 중에 사람이 출입구를 통과하는 경우 자동으로 문이 열리는 장치여야 한다.( a protective device shall automatically initiate re-opening of the door(s) in the event of a person crossing the entrance during the closing movement. EN81-20 5.3.6.2.2.1) -> 이 문구를 통해 비접촉식을 의미하게 된다.
1) 이 장치는 문이 닫히는 마지막 20 ㎜ 구간에서 무효화 될 수 있다.
2) 이 장치(멀티빔(light curtain) 등)는 카문 문턱 위로 최소 25 ㎜와 1,600 ㎜사이의 전 구간에 걸쳐 감지할 수 있어야 한다.
문이 닫히는 중 마지막 20mm구간과 카문 문턱위로 25mm이하의 간격(틈)은 안전기준상 감지하지 않아도 되는 구간이 된다. 실제로 멀티빔을 사용하는 경우 감지 하지 않는게 보통이다. 이러한 감지하지 않는 간격때문에 반려견의 목줄이 문에 걸려 사고가 발생하기도 한다. 규정을 손봐야 한다. 또는 초음파 장치로 해결하는 노력도 필요하다.
3) 이 장치는 최소 50 ㎜의 물체를 감지할 수 있어야 한다.
움직이는 문에 멀티빔을 설치할 경우 포토(photo)의 수량에 따라 닫히기 직전 50mm를 초과하는 제품도 있다. 문의 좌우측 틀에 고정식으로 배치할 경우 포토간 센싱을 교차해서 하기 때문에 이러한 문제는 없다.
2. 과부하방지장치
카바닥하부 또는 와이어 로프 단말에 설치되어 카 내부에 승차인원 또는 적재화물의 하중을 감지하여 정격하중을 초과시 경보음을 발생하게 하고 카내에 초과적재를 알려주며, 출입구 도어의 닫힘을 저지하여 카를 출발시키지 않도록 하는 장치이다.
과부하방지장치의 종류는 다음과 같다.
1) 리미트 스위치 (limit switch) : 가장 대표적인 기계식 장치이다. 카하부의 방진고무의 눌림량을 이용하여 과부하를 감지하도록 조정한다. 시간이 지날수록 감지 정밀도가 떨어져 수시로 조정을 해주어야 하나 실정을 그렇지 못하다.
2) 차동트랜스 (differential transformer) : 이 역시 카하부의 방진고무의 눌림량을 이용하여 차동트랜스의 검출로드의 눌러지는 깊이에 비례한 자기유도 기전력을 무게로 환산하여 부하를 측정한다. 이도 방진고무의 눌림량이 시간이 지날수록 감지 정밀도가 떨어지기는 하나 무부하 세팅(Zero setting)이 가능하여 손쉽게 할 수 있다. 주로 토크제어를 목적으로 사용되며 과부하방지장치로는 거의 사용하지 않고 리미트 스위치 방식과 병행하여 사용한다.
3) 로드셀 (load cell) : 카하부 또는 메인 로프에 장착하여 부하의 변동을 직접 감지한다. 부하에 따라 cell에 휨이 발생하고 휨에 따른 cell의 미세한 전압변동을 증폭하여 무게로 환산하여 부하를 측정한다. 가격이 높으나 정확한 측정이 가능하다. 다만 이것도 토크제어를 목적으로 사용하며 과부하방지장치로는 사용하지 않는 회사도 있어 이 경우 리미트 스위치 방식과 병행하여 사용한다. 응답속도가 낮은 로드셀(또는 낮은곳에 부착한 로드셀)은 토크제어나 과부하방지장치로 사용하기 어렵기도 하다.
과부하방지장치는 카에 과부하가 발생할 경우에는 재-착상을 포함한 정상 기동을 방지하는 장치이다.
과부하는 정격하중의 10 %(최소 75 ㎏)를 초과하기 전에 검출되어야 한다. (설치시에만 검사를 한다. 이것도 상한치만 규정되어 있고 하한치는 규정되어 있지 않다. 실제 운행시에는 초과하지 않도록만 하기 때문에 정격하중에 못 미치는 하중에서도 작동(삐~하는 소리)하여 카가 운행되지 못하도록 한다. 혹자는 안전상 100%적재가 아닌것이 더 좋은게 아니냐는 얘기도 하지만 1~2만원짜리 저울도 수년간 교정하지 않고도 정확한 하중검출을 하는데 하물며 사람을 태우는 엘리베이터 저울의 검출 정밀도가 이래서야 되겠는가?)
과부하의 경우에는 청각 및 시각적인 신호에 의해 카 내 이용자에게 알려야 하고 자동 동력 작동식 문은 완전히 개방되어야 한다.
3. 파이널 리미트 스위치 (Final Limit Switch)
파이널 리미트 스위치는 엘리베이터가 통상 운행시 최상층 또는 최하층을 지나치지 않도록 하는 장치이다. 일반적으로 파이널 리미트 스위치전에 종단정지장치(종점 스위치, Terminal limit switch)라고 하는 스위치를 미리 배치하여 카를 정지시킬 수 있도록 배치되어 있다. 이 종점 스위치가 작동되지 않을 경우를 대비하여 종점 스위치를 지난 적정한 위치에 카가 더이상 지나치지 않도록 파이널 리미트 스위치를 설치하는 것이 보통이다.
권상 및 포지티브 구동식 엘리베이터의 경우, 주행로의 최상부 및 최하부에서 작동하도록 설치되어야 한다.
파이널 리미트 스위치는 우발적인 작동의 위험 없이 가능한 최상층 및 최하층에 근접하여 작동하도록 설치되어야 한다.
이 파이널 리미트 스위치는 카(또는 균형추)가 완충기 또는 램이 완충장치에 충돌하기 전에 작동되어야 한다.
파이널 리미트 스위치의 작동은 완충기가 압축되어 있거나, 램이 완충장치에 접촉되어 있는 동안 지속적으로 유지되어야 한다.
파이널 리미트 스위치와 일반 종단정지장치는 독립적으로 작동되어야 하며 전기안전장치에 의해 구동기가 정지되어야 한다. 정상 작동으로의 복귀는 반드시 전문가(유지관리업자등)에 의하여야 한다.
4. 자동구출장치 (Automatic Rescue Device, Emergency Landing Device(비상착상장치))
비상착상장치(ELD)라고도 한다. 정전이나 고장으로 사람이 갇혔을때 엘리베이터에 부착된 배터리를 사용하여 다음층(가장 가까운 승강장)까지 저속으로 운전하여 문을 열어 자동 구출하는 장치(ARD)이다. 국내에서는 의무적으로 장착토록 하고 있느나 해외의 경우 대부분의 국가는 그렇지 않다.
정전 또는 고장으로 인해 정상 운행 중인 엘리베이터가 갑자기 정지(안전장치가 작동되어 정지된 경우는제외한다)되면 자동으로 카를 가장 가까운 승강장으로 운행시키는 수단(자동구출운전 등)이 있어야 하며, 다음 사항을 만족해야 한다. 다만, 수직 개폐식 문이 설치된 엘리베이터 또는 유압식 엘리베이터의 경우에는 제외한다.
가) 카가 승강장에 도착하면 승강장문 및 카문이 자동으로 열려야 한다.
나) 승객이 안전하게 빠져나가면(10초 이상) 승강장문 및 카문은 자동으로 닫히고 이후 정지상태가 유지되어야 한다. 이 경우 승강장 호출 버튼의 작동은 무효화 되어야 한다.
다) 나)에 따른 정지 상태에서 카 내부 열림 버튼을 누르면 승강장문 및 카문은 열려야 하고, 승객이 안전하게 빠져나가면(10초 이상) 승강장문 및 카문은 자동으로 다시 닫히고, 이후 정지 상태가 유지되어야 한다.
라) 정상 운행으로의 복귀는 전문가의 개입에 의해 이뤄져야 한다. 다만, 정전으로 인한 정지는 전원이 복구되면 정상 운행으로 자동 복귀될 수 있다. -> 자동구출운전은 정전뿐만 아니라 기타 고장으로 사람이 갇혔을때도 작동가능하다. 다만, 고장의 경우 자동 복귀 운전은 허용되지 않는다.
마) 배터리 등 비상전원은 충분한 용량을 갖춰야 하며, 방전이나 단선 또는 누전되지 않도록 유지 관리되어야 한다. 비상전원으로 배터리를 사용하는 경우에는 잔여용량을 확인할 수 있는 장치가 있어야 한다.
더불어, 기어리스나 고속의 경우 수동핸들을 통한 기계적 비상운전은 장치의 장착(감속장치포함) 및 구동에 상당한 시간과 인력이 필요하다. 전기적 자동구출장치로 수동운전장치(수동핸들)를 대신하도록 하기 위한 기준 검토와 기술 보완이 필요하다고 본다. 현재는 정격하중의 카를 인접한 승강장으로 이동시켜야 하며 전기적 비상운전수단은 주전원 또는 예비전원(있는 경우)으로부터 전력을 공급받아야 한다. 그러나 기계실없는 엘리베이터의 경우 전기적 브레이크 개방과 중력에 의한 자연적인 움직임을 활용하거나 별도의 무게추를 이용하여 움직임을 줄 수 있도록 기준(현장에 있는 기계적 수단)은 되어 있으나 실효성이 낮다.
엘리베이터 - 수동핸들(비상운전수단) (tistory.com) (2023.11.25 추가)
2023.1.22.
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