건축물의 수평, 수직 승객의 흐름검토 1

글 / 이재탁(前 코네엘리베이터코리아㈜ 대표)

건물 내에서 확인될 수 있는 접근 예상 경로와 승강기 배치에 따라 모든 승강기 이용객은 일정한 형태의 이동 패턴에 따라 승강기 로비까지 교통 흐름을 유지하게 된다. 건물 내 상주인구의 이동패턴은 이미 학습된 경로를 따르게 되며 외부 방문객 또한 각종 안내 및 인식시스템에 따라 비슷한 로비 교통흐름에 따르게 된다.

승객의 교통흐름을 예측하기 위해서는 승강기 교통유발 요인의 형성에 영향을 미치는 승객의 이동속도, 이동률, 접근승객의 공간점유면적 등을 검토해야 한다.

승객의 이동률은 이동하는 공간의 평균 확보율에 따라 실제적인 이동속도가 결정된다. 단위폭에 대한 보행자의 점유면적(P)은 평균보행속도(S)에 교통밀도(D)를 곱한 값으로 산술적 계산을 이용하고 있다. 또한 교통밀도는 단위면적에 대한 보행자의 수로 표시할 수 있다.

그러므로 보행자의 이동을 위한 점유면적은 보행자의 평균 보행속도를 단위면적에 대한 보행자의 수로 나누면 된다.

가장 효과적인 빌딩 서비스를 위해 계산해야 할 것

엘리베이터 설비계획에서 ‘승객의 이동속도’는 승강기 탑승 및 하차에서 가장 중요한 요소로 작용하여 전체 승강기 일주시간에 큰 영향을 미치고 설비대수 및 사양결정에 대단히 중요하다.

혼잡한 이동공간에서 보행속도는 혼잡정도에 따라 제한되며 혼잡도가 증가한다는 것은 보행자 1인당 점유 보행면적은 감소하고, 혼잡도가 감소한다는 것은 보행자 1인당 점유 보행면적이 증가한다는 뜻이다.

즉 혼잡도가 감소하면 보행자가 확보할 수 있는 자유공간은 그만큼 커지게 되어 보행자가 원하는 속도만큼 보행속도를 유지할 수 있다.

성인의 일상적인 보행속도를 분당 120보를 기준으로 설정하고, 통상적인 보폭을 70㎝로 산정할 경우 일반 성인의 보행속도는 1.4m/s(74m/min)가 된다. 아침 출근 시 대부분의 출근 승객들은 통상적인 보행속도를 유지하는 상태에서 앞사람과의 보행간격(빌딩의 출근흐름=Incomming traffic flow)을 조절하게 된다.

건물 내에서의 출근자들이 긴 줄서기(long queue)를 피하기 위한 흡수 능력은 계단과 수직운송수단인 승강기 및 완충역할을 하는 곳이 로비일 것이다.

그러므로 승강기의 교통수요에 앞서서 우리는 빌딩 전체의 교통흐름을 계산하지 않으면 안된다. 유입승객의 흡수력에 상응하는 완충지대와 안내 시스템 없이는 승강기 교통계획을 원활하게 검토할 수가 없다.

이와 같이 보행자의 속도는 완충지대인 로비에서의 혼잡도를 이해하여 유입된 승객과 계획된 승강기의 수송력을 비교 검토하는 중요한 기준이 된다.

일반 업무용 건물 내의 유입승객 이동속도와 평균 점유율을 보면, 1인당 공간 확보 면적이 0.5㎡~0.9㎡일 경우 인접한 승객과의 교행이나 비껴 지날 수 있는 공간은 없으며 종종걸음 수준의 보행속도로 적체 이동중단이 발생하게 된다.

이 공간은 1인당 최소 점유공간인 0.36㎡에 겨우 반보 정도의 걸음을 옮길 수 있는 상태에 불과하며 이동속도는 초당 60cm 미만이 되어 정상 보행속도의 1/2로 줄어들게 된다.

이러한 적체를 해소하기 위해 우리는 승강기 로비를 적절히 배치하여 승객을 분산시키고 자유 보행속도를 유지하도록 하여 승강기 로비에 편안하게 도착할 수 있게 승강기 교통계획을 검토해야 한다. 

건물 내에서의 승객 이동 경로의 계획에서 중요한 점은 엘리베이터의 위치 및 승객의 승강기 로비 접근 경로와 승객이 대기하는 공간을 검토하여 승강기 로비의 배치 방법과 승강기 로비에서의 최적 승객 수용능력 확보에 있으며 이로 인해 건물 전체에서의 승강기 수송효율을 극대화하는 데 있다. 건물 내에 설치되는 승강기의 직접 설비비용과 승강기 설비 공간에 따른 승강로 및 로비공간 점유의 간접비용은 가장 효과적인 빌딩서비스를 위해 계산되어야 한다.

공간확보를 위한 신체적 공간

일반적인 성인남성은 대략 폭 600㎜와 깊이 450㎜의 신체공간을 가지고 있다. 또한 승객은 누구나 최대한의 자유공간을 확보하기 위해 의식적이든 무의식적이든 필요한 만큼의 필요한 회전반경을 예상하게 되고, 탑승승객의 수에 따라 평균적인 공간 확보를 위해 노력하게 된다. 인간의 사회행동에 따른 방어본능에 따라 일정 영역을 확보하려는 특성으로 이론상의 개인별 공간 확보 이외의 심리적 공간까지 고려해야 한다. 이는 혼잡한 승강기 공간보다는 대기 장소인 승강장로비에서 특성을 확인할 수 있다.

일반성인의 정지공간에서 1인당 점유공간 평균은 600㎜×450㎜ 이다. 이 공간은 타인과 접촉하지 않는 최소한의 필요공간으로 승강기 내에서는 불편을 느끼지 않는다. 인접 승객과의 신체접촉이 필요 없는 상태로 면적은 0.28㎡가 필요하다. 그러나 붐비는 승강기 내에서는 승객 1인당 자유공간 확보 면적인 0.28㎡를 유지하기 어렵게 된다. 또한 승객과 승객의 어깨접촉이 일어나는 상태에서는 1인당 공간면적은 약 0.18㎡~0.2㎡의 바닥 공간밖에는 확보할 수가 없고, 불편을 느끼는 만원공간에서는 1인당 점유면적이 0.14㎡까지 떨어지게 되어 이미 쾌적한 승차공간을 확보할 수가 없다. 불편을 느끼는 공간은 승객의 신체폭인 600㎜로 좌우 회전 시 인접승객과의 접촉 한계공간으로 지름 600㎜ 원의 면적인 0.188㎡가 양호한 공간의 하한선이다.

다음은 국내 승강기 규정에 따른 승객용 승강기 적재하중과 카면적 및 승객 확보 공간을 비교해보자. 승객 공간 확보정도에서 양호한 상태는 0.28㎡ 이상 불편은 0.18㎡ 이상 혼잡은 0.14㎡ 이하일 경우의 탑승객 수를 표시한다.

여기서 승강기 적재용량이 증가할수록 유휴공간이 증가하므로 실제 계산에서는 일정한 변환계수를 곱하여 24인승 승강기의 경우 불편한 공간확보 정도인 18인의 승객탑승에서도 큰 불편 없이 이용할 수 있다.

혼잡한 탑승공간의 경우, 실제 적재용량보다 초과 탑승하는 계산으로 나와서 승강기 만원탑승 초과 한도(105%)에 근접하여 있다.

1인당 점유공간의 중요성은 승강기 로비, 또는 승강기 내에서 승객의 이동에 큰 영향을 미치게 되며, 혼잡도가 증가할수록 탑승 및 하차시간은 급격히 증가하게 된다. 즉 승강기내에 탑승하는 적정 탑승객 수는 적재용량의 약 80%를 기준으로 설계하는 것이 바람직하다.

그러나 편안한 탑승을 위한 적정공간은 승객의 신체회전과 최소의 이동으로 다른 승객과 스침이나 교행을 하더라도 탑승 중 크게 방해받지 않는 탑승공간을 확보할 수 있다.

국내 업무용 빌딩에 대부분 설치되고 있는 20인승(1,350Kg)의 승강기일 경우 승강기 내부 폭 1,800㎜, 승강기 내부 깊이 1,700㎜로 설치된 경우가 많다. 

이러한 경우 1,800㎜의 폭에는 승객의 신체 폭이 600㎜인 승객 3명이 횡렬배치된 공간이 있으며 1,700㎜의 깊이에는 승객의 신체 깊이 450㎜인 승객 3명이 종렬 배치될 수 있는 공간이 확보되며 전면의 남은 공간에 2명의 성인이 배치될 수 있다. 이 배치는 만원상태를 느끼지 않는 최소한의 공간배치가 되며, 여기에 추가 승객을 배치할 경우 전체 승객의 공간이 축소되어 승객의 승차와 하차시에  많은 시간 지연이 발생한다. 

승객의 탑승과 하차 과정

다음은 승객의 탑승과 하차 과정을 검토해 보기로 한다. 국내에 설치된 승강기는 대부분 승강기 출입문의 폭이 20인승의 경우 1,100㎜로 설계 및 설치되어 있다. 가장 이상적인 승강기 출입문의 경우 두 사람의 승객이 마주 달릴 수 있는 공간이다.

승객 1인의 신체 폭이 600㎜인 점을 고려하면, 도어폭이 1,200㎜의 경우 상호 간섭 없이 마주 달리거나 동시에 2명의 승객이 출입할 수 있어 정상적인 승객의 흐름에 장애가 없다. 그러나 이보다 적은 출입문의 경우 승객이 마주 달릴 때 간섭을 피할 수 없다.

상호 충돌을 막기 위해 마주 달리는 승객의 일방은 상대승객의 이동 종료 시까지 대기할 수 밖에 없으며, 지연시간을 유발하는 요인이다. 물론 1,100㎜의 출입문의 경우는 어깨의 비켜스침에 의해 마주 달리는 것이 가능하지만, 여전히 간섭의 영향을 피할 수는 없다. 또 하나의 고려사항으로는 승강기 로비에서 대기하는 승객과의 간섭을 검토해야 한다. 

출입문의 폭에 따라 대기승객의 배치가 따라가는 성향이 있으므로, 하차하는 승객의 자유출구(clear opening)를 확보하는 중요한 요소 중 하나가 출입문의 폭이다. 출입문 폭이 1,200㎜인 경우 승객의 출입은 성인의 행동도구인 팔과 다리의 움직임(swing)에 의한 공간 등 신체적  행동반경을 고려해야 한다. 특히 아침 출근 시의 소지품(Hand-carrying)인 가방 등을 고려하면 이론적 계산의 결과에만 의존할 수 없다. 

승강기 도어 개방속도는 폭이 1,200㎜의 경우 약 2초 정도가 소요되며, 승객의 행동 특성은 승강기 도어의 완전 개방 전에 이미 출입행동을 보이므로, 출입승객 간의 간섭 또는 충돌의 가능성이 항상 존재한다. 

특히 승강기는 2~4초 동안의 짧은 시간에 많은 행동결정을 해야 하므로 승객 상호 간의 의사전달 없는 상황을 항상 예측하여 설계에 반영해야 한다.

<다음호에 계속>