승강기 추락 방지 기술의 핵심‘추락방지안전장치’

승강기 이용 중 한 번쯤 해보았을 상상, ‘승강기가 이대로 추락한다면?’
영화에서도 단골 소재로 등장하는 승강기 추락은 로프에 의해 움직이는 승강기의 작동원리로
생각할 때 위태롭기 그지없다. 그렇다면 우리는 승강기를 믿어도 될까?
이에 대한 답은 추락방지안전장치에 있다.

 

영화에 등장하는 승강기 추락사고
추락방지안전장치의 역할을 가장 잘 이해하고 만든 영화는 아마도 1994년도에 개봉된 얀 드봉(Jan de Bont)감독의 <스피드>라는 영화가 아닐까 싶다. 엘리베이터 카 상부의 주로프에 설치된 폭탄, 이용자들은 아무 것도 모른 채 46층에서 탑승했고, 카 내에서 “버튼을 눌러줘서 고마워. 버튼 램프에 불이 들어와도 고장난 지 몰라.”라며 태연하게 농담한다. 그러나 엘리베이터가 41층을 지나면서 폭탄이 터지고, 로프는 파단된다.
여기서 상상해보자. 엘리베이터를 이용하며 불안할 때 드는 생각이 “로프가 끊어지면 어떻게 하나? 그럼 엘리베이터는 자유낙하할텐데. 피할 곳도 없는 카 안에서 우리는 무엇을 할 수 있나?”하는 막연한 의문들이다.
다시 영화로 돌아가면, 폭발물이 터져 로프가 끊어지면서 카는 자유낙하하게 되고 41층에서 자유낙하한 엘리베이터는 카하부에 설치된 추락방지안전장치가 작동하여 마찰하면서 정지하게 된다. <그림 1>은 추락방지안전장치가 작동하면서 가이드레일과 마찰하면서 불꽃이 발생하는 장면이다.

<그림 1> 추락방지안전장치의 작동

 

기계수리공에 의해 고안된 추락방지안전장치
추락방지안전장치는 고대 거중기로부터 시작된 엘리베이터가 현대화하고 현재 고층건물에 설치되기 위한 안전성을 보장하는 기본이 되었다.
추락방지안전장치의 발달을 살펴보면, 불운했던 미국의 발명가인 엘리샤 오티스(Elisha Otis, 1811~1861)의 이야기를 먼저 시작해야 한다. 제분소, 제재소, 기계공장 등 여러 사업의 실패를 거듭하여 기계수리공으로 전전하던 그는 제재소에서 근무하던 중 설비를 3층으로 옮겨야 했다. 설비들을 ‘더 빠르게, 더 싸게, 더 정확하게 옮길 수 없을까?’ 고민하던 그는 고대 콜로세움 건설과 동물이송에 사용되던 장치를 고안하여 엘리베이터를 개발하였다. 그리고 설비의 불안전으로 인한 ‘만약에’라는 의문을 해소하기 위해 추락방지안전장치를 개발하여 1865년 뉴욕박람회에서 물건과 함께 올라타고 위에서 로프를 끊어 정지시킴으로써 사람들의 ‘만약에’라는 의문을 해소하였다. 박람회에 참석한 사람들은 엘리베이터의 안전성을 믿기 시작했고, 이후 엘리베이터는 현대 문명에서 뺄 수 없는 필수 불가결한 생활 교통수단이 되었다.

<그림 2> 박람회장에서 추락방지안전장치를 시연하는 엘리샤 오티스

 

추락방지안전장치의 작동원리
추락방지안전장치가 작동하기 위해서는 기계실(그림 3)에 설치된 과속조절기(그림 4)와 연관이 있다. 주로프가 파단되어 카가 자유낙하하게 되면 과속조절기는 1차적으로 전기적 작동을 통해 전동기로 인입되는 전원을 차단하고 권상기 브레이크를 작동시켜 정지시키게 된다.
하지만 영화에서와 같이 폭발물이 터지면서 로프가 파단되거나 브레이크 동작이 원활하지 않을 경우 카는 정격속도를 초과한다. 그러면서 과속조절기는 켓치가 작동하여 카의 추락방지안전장치와 연결된 과속조절기 로프를 정지시키고 <그림 5>와 같이 추락방지안전장치의 쇄기가 가이드레일을 조이면서 작동해 마찰력으로 정지하게 된다.
이러한 추락방지안전장치의 작동은 통상의 엘리베이터 안전장치 가운데 가장 최후의 보루이기 때문에 평상시에 거의 작동하지 않는 안전장치이다.

<그림 3> 전기식 엘리베이터 구조도

<그림 4> 과속조절기

<그림 5> 카와 과속조절기