승강기 회생전력으로 에너지 절약하기

승강기 스마트 절전 노하우Ⅲ

승강기 회생전력으로 에너지 절약하기

 

고유가 시대, 스마트 절전(Smart Energy Saving)을 통해 에너지를 효율적으로 사용하는 지혜를 발휘할 필요가 있다.
승강기의 회생전력을 이용하여 시스템을 가동하는 전력 재활용은 이러한 스마트 절전 노하우의 한 방법이다.

■ 글 / 김만건 (e＋에너지화재연구소 대표/기술사)

 

 

 

엘리베이터 장치의 회생전력으로 에너지 세이빙

기존 엘리베이터에서 자체 생산되는 회생전력(자투리 전기)은 기술력 부족으로 제동저항기에서 열로 소비하거나 방출하는 시스템으로 저항기를 통해 발생되는 열로부터 기계실의 엘리베이터 제어 설비를 보호하기 위해 냉방까지 가동하는 실정이다.

① 엘리베이터 운행 시 발생하는 운동에너지를 전력 회생형 인버터(Regenerative inverter)로 회생하여 전력을 재활용하는 시스템을 채택하여 에너지를 절약한다.
  ㉮ 엘리베이터 운행 시 발생하는 운동에너지를 전기로 회생하여 재활용하는 시스템으로 전력소비량이 기존 인버터 대비 60 % 정도 절감되는 친환경 이상재생(aberrantregeneration) 시스템. 최대 약 60% 정도 에너지절감 되는 친환경(Eco-friendly) 방식
  ㉯ 기계실 발열량 감소로 공조전력 절감

② 승차감 향상 및 고조파 감소
엘리베이터 주행 시 직류(DC) 전압을 일정하게 유지하는 방식으로 승차감이 향상되며, 전류파형의 찌그러짐이 없고 정현파에 가까워 외부 장비로의 고조파외란(harmonics distortion)이 대폭 줄어든다.

③ 엘리베이터의 전기 생성 원리
엘리베이터 자가발전원리는 엘리베이터가 상승하거나, 하강할 때 권상기 모터의 회전력이 발전기로 작동하면서 실시간으로 전기를 생산하여 건물의 조명, 동력으로 되돌려 주는 시스템이다. ‘그 동안 기존 엘리베이터에서 자체 생산되는 자투리 전기는 기술력 부족으로 제동저항기에서 열로 소비·방출하는 시스템’이었다. 거기
에 더해 저항기를 통해 발생되는 많은 열로부터 기계실의 엘리베이터 제어설비를 보호하기 위해 냉방까지 가동하였다. 기존 전력을 사용하는 엘리베이터에 별도의 기계설비를 추가로 설치하는 제품으로 별도 기계설비에는 한국전력공사로부터 공급받는 주전원 장치 외에 소형 축전지가 설치돼 대체전력을 공급한다. 엘리베이
터가 작동할 때에는 회생에너지가 발생하기 마련인데 추가로 기계설비를 설치한 제품은 주전력 한 개만 가진 제품보다 회생에너지가 2.5배는 많이 발생한다.

 

 

연계형 발전 시스템

엘리베이터 회생전력에 태양광 발전 접목시킨 하이브리드 태양광 엘리베이터 사용으로 에너지를 제로화할 수 있다.

① 태양광 발전으로 얻어진 전기와 엘리베이터 회생전력으로 얻어진 전기의 품질이 다르기 때문에 이를 동일하게 맞추는 기술이 하이브리드 태양광 엘리베이터 상용화의 핵심 기술이다. 전기 품질에 대한 검증은 반드시 이뤄져야 할 부분이다.

② 아파트나 건물 등의 경우 옥상에 태양광 집광판을 설치할 수 있는 충분한 공간이 있고 손쉽게 승강기 기계실에 전력회생력 인버터를 설치할 수 있으므로 이를 연계하여 하이브리드 태양광 엘리베이터를 사용할 경우 에너지 제로화 실현이 가능하다.

 

 

에스컬레이터 장치의 회생전력으로 생산된 전기에너지 활용

에스컬레이터와 수평보행기는 일종의 컨베이어로 계단은 구동 바퀴 둘레를 도는 순환 체인과 연결되어 있다. 바퀴는 에스컬레이터 위쪽에 있는 전기 모터에 의해 움직이며 내려가는 계단이 올라가는 계단의 평형추 역할을 한다. 올라가는 에스컬레이터는 전력을 소모하지만 내려가는 에스컬레이터는 전력을 만들어 내는 구조이다. 결국 양방향 에스컬레이터를 기술적으로 연결하면 전력을 생산해 따로 전기를 사용할 필요가 없는 원리로 전기에너지를 절약할 수 있다.

① 에스컬레이터 및 무빙워크의 양측 각 출입구에서 이용하고자 하는 출입자의 출입을 감지하여 에스컬레이터 및 무빙워크 주전원을 제어할 수 있도록 설치되는 멀티포스트(Multi-Post)를 설치하면 에너지 사용을 줄일 수 있다.

② 에스컬레이터와 수평 보행기는 사람이 탔을 때만 작동하는 자동센서를 설치하여 절전한다.

③ 에스컬레이터 및 수평보행기(moving walk) 운행시간 조정하여 절전한다.

④ 수평보행기 사용하는 사람 없을 때 운행 정지하여 절전한다.

⑤ 지하철 에스컬레이터나 수평보행기 센서의 작동원리
- 시스템은 사람 감지센서와 에스컬레이터 구동회로, 타이머 회로로 구성한다.
- 작동순서는 진입로에 사람이 들어온 것을 감지하면 구동회로를 작동시켜서 전원을 ON시켜서 움직이게 하고, 사람이 끝까지 도착하는 시간과 여유분 시간을 주고 전원을 OFF시킨다. 진행 중에 새로운 사람이 타면 타이머는 그 시점에서 다시 시작하며 새로운 신호(새로운 탑승자)가 들어 올 때마다 타이머는 초기상태로 되돌린다.
- 결국 최종 탑승자가 끝까지 도착하는 시간과 여유분 시간이 지나도록 새로운 탑승자가 없으면 정지한다. 센서는 보통 빔 센서를 이용하고 차단식과 반사식을 사용한다.

⑥ 심야 또는 이용자가 적은 시간대에는 에스컬레이터 정지하여 절전한다.