에스컬레이터용 스텝의 안전성 시험

[승강기부품의 안전인증④]

에스컬레이터용 스텝의 안전성 시험

 

에스컬레이터에 사용되는 스텝은 지하철 등 공공시설에 설치되어 장기간 사용 되는 특성상 충분한 내구성능을 확보하여야 한다. 공공용 에스컬레이터는 주당 약 140시간 운전되고, 출·퇴근 시 100% 부하로 운전되는 경우가 많으므로 스텝의 안전성을 인증하는 것은 무엇보다 중요하다.

■ 글 / 이주환 (한국산업기술시험원 팀장)

 

 

스텝의 설계 조건

스텝, 팰릿 및 벨트는 정상운행 동안에 트랙킹(tracking), 가이드 및 구동시스템에 의해 부과될 수 있는 모든 가능한 하중 및 변형작용에 견디도록 설계되어야 하고, 6000N/㎡에 상응하는 균일하게 분포된 하중을 견디도록 설계되어야 한다. 이러한 설계조건을 고려하여 스텝에 대한 하중시험 및 비틀림시험을 하여 KC 인증기준에 적합한지를 판단하게 된다.

 

 

 

스텝의 정하중 시험

스텝의 정하중 시험(Static test)은 가능한 설치조건과 동일하게 롤러 및 축이 조립된 상태로 스텝면이 수평이 되도록 [사진 4]와 같이 설치하여 시험한다. 스텝 중앙에 최소 두께가 25㎜ 이상이고 크기가 200㎜×300㎜인 강판을 놓고, 수직 힘으로 3000N(강판무게 포함)을 인가하여 스텝의 처짐을 측정한다.

이때 길이 200㎜인 강판의 가장자리는 스텝 앞면 가장자리에 평행하게 놓고 길이 300㎜인 강판의 가장자리는 스텝 앞면 가장자리에 직각으로 배열해야 한다. 이 시험 동안 트레드(tread) 표면에서 측정되는 휨은 4㎜ 이하이어야 하며, 영구적인 변형이 없는지 확인한다. 지금까지 정하중 시험결과에서 스텝은 모두 안전한 것으로 나타났다.

 

 

 

스텝의 동하중 시험

스텝의 동하중 시험(Dynamic test)은 정하중 시험 후 동일 시료에 대해 시험한다. 이때 가하는 시험하중은 [사진 5]처럼 사인파 형태로 5×106회 이상의 주기 동안 5Hz와 20Hz 사이의 한 주파수에서 500N과 3000N 사이의 맥동 하중을 적용한다.

 

하중은 스텝의 중앙에서 스텝 표면에 대해 수직으로 두께 25㎜ 이상, 크기 200㎜×300㎜의 강판 위에 가하게 된다. 시험 후 스텝에 균열이 생길 조짐이 없어야 하며, 트레드 표면에서 측정할 때 4㎜를 초과하는 영구적인 변형이 없어야 한다. 또한 스텝 또는 스텝구성 부품은 견고하게 부착되어야 하고 느슨해지지 않아야 한다. 시험하는 동안 롤러가 손상되면 롤러의 교체는 허용된다.

한국산업기술시험원에서는 스텝 반복하중시험기를 사용하여 10Hz 주파수에서 맥동하중을 가하여 시험을 실시하며, 시험 결과 일부 제품에서 균열 및 파손이 일어나는 경우도 발견하였다. 이 같은 시험결과와 연관하여 유추해 볼 때, 에스컬레이터 탑승 시 손잡이를 잡지 않고 뛰거나 걷는 것이 스텝에 더 많은 스트레스를 가하고 위험을 유발할 수 있음을 알 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

스텝의 비틀림 시험

스텝 비틀림 시험(Torsional test)은 스텝롤러가 사용 중 한쪽으로 기울거나 편향된 상태를 가정하여 사용 시에도 안전한 지를 평가하는 시험이다. 비틀림 시험을 위해 [사진10]처럼 스텝을 지지하는 4개 롤러 중 하부에 설치된 종동롤러 하나를 빼고 나머지 3개의 롤러는 스틸롤러(Steel roller)로 바꾸어 장착한 후 시험한다.

이 장착되지 않은 종동롤러의 중심축은 0에서 -4㎜까지 아래쪽으로의 이동이 가능하도록 한다. 이 4㎜의 변위는 종동롤러 중심에서 스텝체인롤러 중심까지 거리 400㎜일 때의 변위이다. 이 비율은 400㎜ 길이가 변화될 때에도 유지한다.

실제 생산된 스텝은 종동롤러 중심축과 스텝체인롤러 중심축 간 거리는 대부분 340㎜이며, 따라서 비틀림 변위는 0에서 -3.4㎜가 되도록 설정하여 시험한다. 이때 시험 하중은 10Hz 사인파 형태로 5×106회 이상의 주기 동안 설정된 변위를 유지하도록 스텝의 중앙 표면에 수직으로 가한다. 시험 후 스텝에 균열이나, 4㎜를 초과하는 영구적 변형 혹은 스텝 및 스텝 구성부품의 헐거움이 발생하지 않아야 한다. 비틀림 시험결과 일부 제품에서 스텝 라이저 부분에 균열이 발생하는 것을 관찰한 경우도 있다. 이런 제품은 부적합 처리되고 다시 시험하여 안전한 제품만이 시장에 공급되도록 하고 있다.

 

 

 

추가적인 시험의 필요

국내 에스컬레이터용 스텝의 KC 인증기준은 유럽의 에스컬레이터 안전기준인 EN115에 근거하고 있다. 유럽에서는 기준을 개정하여 prEN115:2008을 통해 스텝 라이저(Riser)에 대한 정하중 시험을 추가하였다. 하지만 국내 KC 인증기준에는 스텝 라이저(Riser)에 대한 정하중 시험이 포함되어 있지 않으므로 해당 항목을 추가하기 위한 개정작업이 필요하다.

 

을미년(乙未年) 새해가 밝았다. 국내에 설치되는 에스컬레이터는 대부분 중국에서 수입하여 설치하고 있는 현실을 고려할 때, 에스컬레이터 부품의 안전 확보를 위해 KC 인증과 인증기관의 역할이 더욱 중요함을 느낀다.