엘리베이터 핵심부품, 와이어로프의 안전 체크사항

엘리베이터 와이어로프의 수명은 운행속도, 층고, 정격용량 등 여러 가지 복합적인 원인에 의해 좌우되기 때문에 정확한 수명을 예측하기 어렵다. 따라서 자동차 타이어와 같이 주기적으로 마모량을 확인하는 등의 관리가 필요하다. 이번호에서는 와이어로프 손상의 종류 및 원인 등을 알아보고 적절한 관리방법을 알아보고자 한다.
글 김승룡(한국승강기안전공단 문화홍보실장)

시기 지날수록 지름 감소하며 탄성 상실 
와이어로프의 구성은 심강과 그 둘레에 스트랜드가 3~8가닥 꼬여져 있는 구조다. 스트랜드는 [그림1]과 같이 심선 또는 스트랜드 심강의 둘레에 소선을 1층 또는 수 층씩 꼬아 놓은 것이다.
와이어로프는 제조 후 소선이 심위에서 스트랜드 간에 자리를 잡을 동안 빠르게 늘어나는 제조신장이 발생하게 된다. 이 후 사용기간 동안 매우 서서히 일정하게 늘어나게 되며, 이 시기를 지나게 되면 갑자기 신율이 증가하면서 로프 지름의 감소와 함께 소선 파단 등의 손상이 발생하는 상태가 된다. 이는 탄성 상실에 의한 파단이 발생되는 상태이므로 신속한 교체가 필요하다. 
와이어로프의 손상은 크게 마모(Abrasion), 단선(Broken Wire), 부식(Corrosion), 형 붕괴(Deformation) 4가지로 구분된다.  와이어로프의 손상은 이들 중 하나에 의한 경우도 있고 2~3개가 중복하여 발생하는 경우도 있다. 따라서 자체점검을 통해 조기에 손상을 발견하고 정밀진단을 통해 손상 원인을 제거한 후  교체하는 등의 관리가 요구된다.

로프의 내외부 마찰로 인한 손상,  마모(Abrasion)
와이어로프 마모는 외부마모(평면마모)와 소선 상호간의 마찰에 의한 내부마모가 있다. 로프 표면이 원주방향으로 일정하게 마모되는 동심마모, 로프의 한쪽 측면이 특히 많이 마모된 경우를 편심마모, 로프가 도르래나 지면 등에 스쳐서 소선의 직경이 감소한 탄성마모, 외부의 압력을 받아 소선이 소성변형을 일으킨 점성마모가 있다.

 

안전도에 직접적 영향 주는 손상,  단선(Broken Wire)
와이어로프의 결함 중 로프의 안전도에 가장 중요한 것이 단선이다. 일반적으로 단선의 발생 원인은 다양하지만 주로 장력, 비틀림, 전단, 압축, 마모, 피로, 외상에 의한 것들이다. 이외에도 열화, 제조 불량 등에 의해 발행할 수 있다. 로프의 손상 중 로프의 안전도에 가장 중요한 것이 단선이기 때문에 자체점검 시 만약 단선이 발견되면 단선 주변의 오염물질을 제거한 후 세밀한 점검이 필요하다. 

소선 파단 초래하는 주요 원인,  부식(Corrosion)
부식이란 재료가 주위의 환경과 반응하여 화학작용을 일으키는 현상을 말하며 와이어로프의 기계적 인장 성능을 저하시키는 직접적인 요인이다. 부식은 와이어로프가 굴곡될 때 소선 간의 원활한 상대운동을 방해하며, 소선의 파단을 초래하여 강도를 급격히 저하시키는 원인이 된다.
습기가 찬 곳이나 부식하기 쉬운 환경에서 발생하게 되기 때문에 승강로 누수나 결로 등이 발생하지 않도록 관리가 필요하다.

외부요인으로 형태변형이 이뤄지는 손상,  형 붕괴(Deformation)
로프의 형 붕괴의 종류는 다양하나 일반적으로 킹크(Kink), 부풀림(Bird Cage), 압착 및 훑음 등 네 종류가 있다. 
1) 킹크(Kink): 원형(Loop)으로 된 로프에 급격한 하중을 가할 때 로프가 영구 변형되는 현상으로 육안검사로 식별가능하며 킹크가 발생된 로프는 폐기하고 신규로 교체하여야 한다.
2) 부풀림(Bird Cage): 불균일한 비틀림의 결과이며, 홈의 각이 작은 도르래에서 로프에 하중을 주거나 아주 작은 드럼에 감았다가 갑자기 정지하는 등 운전 부주의에 의해 발생되기도 한다. 
3) 압착: 연속적인 두드림(Pounding)의 원인으로 발생한다. 압착의 일반적인 원인으로는 과하중(Over Load)에 의한 운전을 꼽을 수 있으며, 육안검사나 직경 측정방법으로 검사한다.
4) 훑음: 와이어로프나 다른 물체와 마찰에 의한 결과로서 소선이나 스트랜드가 탈선되는 현상으로 로프가 화기에 접촉되는 등 열 손상에 의해 발생되기도 한다.