상승과속방지장치용 브레이크의 안전성 시험

 

승강기부품의 안전인증⑦

상승과속방지장치용 브레이크의 안전성 시험

 

 

 

엘리베이터는 로프와 권상기 도르래의 마찰력에 의해 구동되며 엘리베이터를 끌어올리는 것을 보장하기 위해 승객이 탑승하는 카의 반대쪽에는 카운터 웨이트를 매달게 된다. 빈 카의 경우 카운터 웨이터가 카 쪽보다 더 무거워 브레이크가 제동력을 상실하면 빈 카는 상승방향으로 과속하고 천정에 부딪히게 된다. 이런 브레이크의 고장이나 제어반 고장으로 인하여 카가 과속으로 상승할 경우, 이를 감지하여 카를 정지시킴으로 승객이 상해를 입을 위험에 대해 보호할 수 있는 안전 장치가 바로 상승과속방지장치용 브레이크이다.

글 이주환(한국산업기술시험원 팀장)

 

 

 

상승과속방지장치용 브레이크의 종류

상승과속방지장치용 브레이크는 카, 카운터웨이트, 와이어로프, 혹은 권상시브에 직접 제동력을 가해 엘리베이터를 정지시키며 다음과 같이 4가지 종류로 나눈다.

 

첫째, 로프 제동형 브레이크로 유압원(fluid source) 및 기계적 수단(mechanical means)을 이용하여 승강기의 상승 과속 발생시, 주 로프 또는 보상로프를 제동시킴으로써 카를 정지시키는 구조를 갖는다. 대표적인 장치중 하나인 로프브레이크는 [그림 1]과 같다.

 

 

[그림 1] 로프브레이크

 

둘째, 이중브레이크는 권상기 도르래(도르래에 직접적으로 또는 그 도르래에 바로 인접한 동일축)에 설치된 브레이크로 모든 기계적 요소(솔레노이드 플런저는 포함하고 솔레노이드 코일은 제외한다)가 2세트로 설치된 구조이며, 하나가 고장이 나더라도 나머지 하나로 제동능력이 확보된다. 대부분의 엘리베이터에서 이 방식을 채용하고 있으며, 최근에는 엘리베이터의 리모델링 공사 시 기어드 방식을 동기식 권상기로 바꾸어 설치하고
있어 이중브레이크의 수량이 늘어나고 있는 추세이다. 왼쪽의 [그림 2]는 이중브레이크를 나타낸다.

 

 

[그림 2] 이중브레이크

셋째, 가이드레일 제동형 브레이크로 카 또는 균형추에 비상정지장치를 사용하여 엘리베이터의 상승 과속 발생시, 레일의 마찰력을 극대화 시켜 카를 정지시키는 구조이다. 대표적인 예로 양방향 비상정지장치를 [그림3]에서 보여준다. 두 개의 깁이 하나의 회전디스크에 설치되어 엘리베이터의 운전방향에 따라 작동한다. 반면에 [그림 4]처럼 두 쌍의 비상정지장치를 사용하여 각각 상승방향과 하강방향에서 작동하도록 하는 텐뎀구조
(Tandem arrangement of safety gear)도 있다.

 

넷째, 권상기 도르래를 직접 제동하여 카를 제동하는 구조로 대표적으로 시브잼머(Sheave Jammer)가 있으나, 이 방식은 거의 사용되고 있지 않다.

 

 

상승과속방지장치용 브레이크의 시험

상승과속방지장치의 시험은 작동속도, 제동거리, 평균감속도 및 최대감속도를 측정하게 된다. 시험은 최소 및 최대적용하중에서 최대 작동속도로 4회 시험한다.

[그림 5]는 로프브레이크의 시험을 나타낸다. 한국산업기술시

[그림 3] 양방향 비상정지장치

험원(KTL)에서는 로프브레이크를 전용시험기에 설치하고 적용하중에 상당하는 하중을 세팅한 후 브레이크를 풀어 상승과속을 발생시킨다. 이 때 검출된 최대 작동속도(정격속도의 115%)에서 로프브레이크를 작동시키고, 제동 시평균 감속도 및 최대 감속도와 제동거리를 측정한다. 만약 로프브레이크가 제동하지 않거나 위험 발생을 대비하여 추가로 비상브레이크(Powder Brake)를 설치하여 비상 정지할 수 있도록 하고 있다. 로프브레이크의 시험은 1:1 로핑 상태로 시험하며, 인증서상 시험 시 로핑(roping)을 표시하며 추가로 2:1 로핑 시 적용범위를 기록한다.

 

 

이중브레이크의 시험

이중브레이크의 시험은 시험탑(Test Tower) 혹은 엘리베이터가 설치된 장소에서 실시한다. 이 시험을 위해 최하층에서 카를 무부하 상태로 하고 카 내에 진동측정장치를 설치하여 시험한다. 이 때 카운터웨이트 측과 카측의 무게차( Unbalance)를 시험하중으로 한다. 시험 전 이중브레이크 중 한 쪽 브레이크는 개방상태를 유지하고 오직 하나의 브레이크만 동작시켜서 기준에 적합한지 시험한다. 좌우 브레이크에 대해 각각 4회씩 시험하며, 시험을 위한 별도의 시험모드 회로가 필요하다. 시험 동안 평균 감속도는 1gn(9.8㎨)를 초과해서는 안 되며, 균형추가 완충기에 충돌하기 전에 카를 정지시키거나 또는 최소한 카 속도를 완충기 설계속도 (정격속도의 115%) 이하로 낮추어야 한다.

 

 

[그림 4] 이중직렬구조(Tandem arrangement) 비상정지장치

 

시험 후 점검

로프브레이크 시험 후 와어이로프의 손상 유무, 마찰재질의 변형, 마모, 균열 등을 확인하며, 양방향비상정지장치의 경우 시험 전·후에 깁의 경도를 측정하여 설계값 이상인지를 확인한다. 시험 동안 작동속도, 평균 감속도 및 최대감속도 그리고 제동거리를 측정한다. 시험하중과 적용하중은 로핑에 따라 달라진다. 시험에서 1:1 로핑으로 시험한 경우, 2:1 로핑에서는 적용하중은 2배, 작동속도는 1/2배로 하여 적용 가능하다. 하지만 역으로 2:1 로핑에서 시험한 결과를 1:1로핑에서 적용은 안전상 인정하지 않는다. 따라서 현장에서 상승과속방지장치용 브레이크는 인증된 범위 내에서 사용하여 안전을 확보하는 것이 중요하다.

 

 

[그림 5] 로프브레이크의 시험(한국산업기술시험원 안산 시험소)