포항 지진으로 살펴본 승강기 피해 사례 고찰

포항 지진으로 살펴본 승강기 피해 사례 고찰

글. 김윤겸 (한국승강기안전공단 연구개발실 차장)

최근 국내에서 지진이 자주 발생하여 지진에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 2017년 11월 15일에 포항 지역에서 발생한 지진은 상당한 인적·물적 피해를 일으켰으며 건물의 승강기들도 많은 피해를 입었다. 따라서 포항 지역에서 발생한 지진에 의한 승강기 피해사례를 검토하고 개선방안을 고찰하고자 한다.

지진 발생 횟수의 급격한 증가

[그림 1]은 최근 40년간 국내 지진의 연도별 발생 현황을 나 타낸 그래프이고, [그림 2]는 지진 발생 진앙의 분포 현황을 나타낸 그래프이다. 최근 들어 지진의 발생 횟수가 급격히 증가하고 있으며, 그 진앙은 포항·경주 지역에 집중되고 있 음을 보여준다. 2016년 9월 12일 경주 지역에서 발생한 지진은 리히터 규 모 5.8이고 기상청 관측 이래 역대 최대 규모의 지진으로 2017년 1월까지 여진을 포함하여 560회 이상이 발생되 었으며, 잠정 피해액이 102억 원(국토교통부 집계)이었다. 2017년 11월 15일 포항 지역에서 발생한 지진은 리히터 규모 5.4이고 2018년 5월까지 여진을 포함해 100회 이상이 발생되 었으며, 잠정 피해액이 3300억 원(한국은행 집계)이었다. 포항 지역의 지진은 경주 지역 지진보다 규모는 작으나 지표면 가까운 곳에 위치한 진앙 때문에 피해액이 약 32배에 달했다.

포항 지역 지진으로 인한 승강기 피해 현황

승강기 피해는 총 610건의 고장이 발생했다. 551건은 즉 시 복구되었고, 59건은 균형추 이탈 등의 중대 결함이 발 생했다. 59건의 중대 결함을 유형별로 분류해 보면 [표 1] 과 같이 균형추 이탈이 74.5%이고, 승강기 관련 건축요소 결함이 10.2%이며, 승강기 카·문의 결함이 6.8% 순이다. [그림 3]은 균형추가 가이드레일에서 이탈된 결함이다.

육안으로 보면 균형추 가이드 슈의 변형으로 인해 가이드레 일로부터 이탈된 것으로 보인다, 그러나 지진 발생 중 가 이드레일의 탄성 변형에 의한 이탈인지는 확인되지 않는 다. [그림 4]는 건축 결함으로 기계실의 평면적 확보를 위 해 돌출형 기계실을 건축하다 보니 하부 지지벽의 강도 불 량, 기계실 내부 카 막이를 위한 조적 구조 벽체 마감부 강 도 부족으로 인해 균열이 발생된 것을 볼 수 있다. [그림 5] 는 지진으로 승강장문이 변형되면서 승강장문과 문틀의 틈새가 초과되는 사진과 카 문의 문턱 가이드 홈에서 가이 드 슈가 이탈한 사진이다. 2008년 9월 10일 이후 건축 허가분부터는 승강장문 충격 시험을 도입했고 450J의 충격 에너지를 가해도 강도를 유 지하도록 개정된 승강기 안전검사기준이 적용되어 승강 장문 피해는 상대적으로 적게 발생한 것으로 추정된다. [그림 6]은 전동기 기계대 사이에 방진·완충을 위한 방진 고무 부분에 지진으로 인한 결함이 초래되어 권상기 기울 어짐이 발생한 사진과 제어반 고정부 결함으로 제어반이 기울어진 사진이다. [그림 7]은 도르래에서 로프가 이탈 된 사진으로 종래의 로프 이탈방지장치가 제 역할을 하기 위해서는 일정 부분 개선이 필요하다는 것을 보여준다.

지진으로 인한 승강기 피해 개선 방안 검토

[표 2]는 인접 국가 일본과 대만의 지진 피해 현황을 간추 린 표이다. [표 2]에서 보듯이 균형추 이탈이 전체 피해 유 형 중 각각 Miyagi(리히터 규모 7.4) 61.7%, Chi-Chi(리히 터 규모 7.6) 59.8%로 대부분을 차지했다. 그리고 국내 포 항 지진(리히터 규모 5.4)에서도 보듯이 피해 유형 중 균형 추 이탈이 74.5%로 나타났으며 위의 4가지 피해의 평균값 은 65.3%로 상당한 비중을 차지하고 있다.

국내 비구조요소의 내진 설계규정은 건축 구조 기준 KBC2016에 규정하고 있으며 [표 3]과 같이 승강기 또한 비구조요소로 이 규정에 명시하고 승강기의 설계 지진력을 다음식을 이용하여 계산하도록 하고 있다.

그러나 고층 건축물은 높이에 따라 통상 저층보다 고층의 증폭비율이 크게 나타나는 경향을 반영하고 있지 않다. 고 층건물의 경우 층별 가속도 증폭비율의 차이와 응답특성을 고려하여 설계에 반영할 필요가 있다. 포항 지진 및 인접 국가의 승강기 지진 피해 상황을 검토해 보면 균형추의 이탈이 65.3%이므로 균형추의 이탈을 방지 할 수 있다면 승강기 피해의 대략 60% ~70% 정도를 예방 할 수 있다. 특히 국내 균형추 레일은 일반적으로 T형 압연 강이 아닌 성형된 금속판으로 제작되어 있으므로 레일의 강도 계산 시 지진에 의한 탄성 변형 한계에 대해서도 검 토해야 레일에서 이탈되는 균형추의 피해가 예방될 것으 로 추정된다.

미국의 ASME(미국기계학회) A17.1이나 일본 엘리베이 터 협회 가이드(JEA Guide)처럼 승강기 구성 개별 부품 에 대한 구체적 기준을 명시하고, 이에 따른 엘리베이터 별 내진 등급을 설정하는 등 체계적인 관리제도를 도입 할 필요가 있다. 승강기의 지진 감지 및 이에 따른 대피운전도 제조사가 자체적인 시스템을 설계하고 있으나 일정 규모 이상의 건축물(예: 다중이용 승강기 등)에는 승강기의 지진 감 지 및 이에 따른 대피운전에 대한 기준도 검토하고 제도 화할 필요가 있다.