기고

홍콩 특별관리 분야의 공공기관들에 적용되는 승차감 표준 (2-1)

원문 _ Ir. K. K. LI 및 Ir. Andy M. T. SUEN 홍콩정부 건축사업부서
역 _ 한국승강기안전기술원 서울서부지사장 박승태

키워드 : 승강기, 진동, 저크(Jerk), 소음, 승차감

요약
최근 승강기 승차감에 관해 이용자들의 관심이 날로 증가하고 있다. 물론 승차감의 설명 및 측정, 정의하는 방법 등의 국제 기준들이 있지만, 국내에는 현재까지 승차감을 규정하는 기준이 없는 실정이다.
본 문서는 홍콩특별행정구역(HKSAR) 공공건물의 기존 승강기 승차감에 대해 홍콩특별행정구역의 건축사업부서(ArchSD)에 의해 조사되어진 연구내용의 측정결과 및 분석들을 요약한 자료로 건축사업부서에 의해 제안된 승차감의 기준이 언급되어 있다. 이 기준은 HKSAR의 정부건물의 승강기, 에스컬레이터, 수평보행기설치의 새로운 일반 지침으로 통합될 것이다.

1. 소개
승강기에 관한 조항은 오늘날 복합 빌딩에서 없어서는 안 될 필요불가결한 요구사항들이 될 것이다. 새로운 승강기 과학기술의 개발과 함께 승강기설치를 위한 지침서는 더욱더 세분화되어 가고 있으며 고속의 엘리베이터는 이전보다 더욱 일반화되었다. 특히 승강기설치작업에서는 승차감에 대해 승객의 기대와 관심이 날로 증가하고 있다.
현재 승강기의 성능은 수직방향으로 운송하는데 있어 걸리는 시간을 기본으로 해서 평가되어왔다. 이 시간에는 도어닫힘 시간, 카 출발시간, 다른 층으로 이동, 카의 정지 및 도어오픈 등이 포함되어있다. 이러한 과정을 수행하는데 소음 및 진동이 발생될 수 있다. 이러한 소음 및 진동은 승객들에게 승차감으로 인지된다.

2. 승차감의 요인들
위에서 언급한 대로 신체적인 움직임은 승차감을 결정하는 중요한 요인 중의 하나이다. 승강기 카의 수평 및 수직가속은 두 가지 주요한 운동 요인들이며, 여기서 느낄 수 있는 수준의 요인들은 승객들에 의해 인지되는 승차감에 영향을 미칠 것이다.

2.1 측면 이동
측면가속의 진동은 항상 다음의 원인이 되어 야기된다.
a) 가이드레일 정렬 - 가이드레일 정렬은 아마도 승차감의 좋고 나쁨을 결정하는 가장 중요한 요소일 것이다. 적정하게 정렬된 가이드레일은 승강기 카의 측면 진동을 확실히 줄여줄 수 있다.
b) 가이드롤러 외형 - 가이드 롤러는 가이드슈 보다 좀 더 편안함의 척도를 나타내는데 이용되어야 한다. 가이드롤러의 외형은 승차감을 나쁘게 하거나 향상시킬 수 있다. 원형이 일그러져 있는 가이드롤러 또는 납작하게 눌린 지점은 승차감에 영향을 미친다. 그리고 효과는 또한 롤러의 사이즈 및 승강기 카의 속도 등에 의해 영향을 받는다.
c) 카프레임의 정적균형 - 카프레임의 기하학적인 정적균형은 승차감을 개선하는데 있어 매우 중요하다. 만약 가이드레일 상 승강기 카에 의해 450N의 세기가 측면에 가해지면 가이드레일의 편차가 발생할 수도 있다. 이 편차는 고정된 지점인 가이드레일 브라켓을 운행하는 카처럼 승강로를 따라 움직이는 카의 이동에 따라 다양하다. 보상로프 또는 이동케이블이 승강기 카의 중앙을 오를 때 다양한 불균형이 발생될 소지가 있다.
d) 승강로 외형 및 공기이동 - 승강기 카의 속도가 높아질수록 카가 승강로 안쪽에 위치해 발생하는 공기압력을 줄이는 것은 더욱더 어렵게 된다. 승강기 카가 승강로 내를 운행할 때, 카의 양쪽측면에 압력을 가하는 공기흐름이 발생할 것이다.
카가 분할빔(Divider Beam), 실플레이트(Sill Plate), 균형추프레임(Counterweight Frame)을 지나갈 때 압력은 매시간 변동한다. 이 현상은 승강장문을 가능한 한 로비 방향으로 압력을 가하게된다. 카가 층을 지나갈 때, 승강로 뒤쪽으로 끌어당겨 출입구벽 측면의 압력은 곧 줄어든다. 이 진동은 불쾌한 소음과 움직임의 결합을 야기한다.
e) 카의 속도영향 - 승차감에 있어서의 속도효과는 수없이 많으며 가이드롤러, 가이드레일정렬 그리고 공기이동은 카의 속도가 증가함에 따라 모두 증폭된다.

2.2 수직 운행
승강기운행에 있어서의 속도패턴은 정지상태부터 최대속도까지의 변화를 포함하는 것이며, 가속은 단지 속도가 변하는 동안에 발생한다. 승객에게 미치는 수직적 가속의 효과는 신체적인 영향 및 정신적인 영향 모두이다. 그리고 개인에 따라 느끼는 차이는 모두 다르다.
또한 저크(Jerk)는 수직적 가속의 변화비를 나타내는 것이며 승객이 감지할 수 있는 움직임이다. 여기서 항상 고속의 성능과 승객의 편안함 사이의 절충점을 찾을 필요가 있다. 승강기는 불쾌함을 주는 저크가 많이 발생하지 않도록 해야 한다. 그러나 아직도 좋은 수송효율을 위해서는 속도가 충분히 빨라야 한다는 점이다.

3. 승차감을 위한 측정방법론
이 방법론은 일반적으로 진동, 저크(Jerk)에 적용되는 것이며, 만약 승차감을 유효한 방법으로 정량화된다면 소음레벨은 반드시 측정되어야만 한다.
승차감에 대한 개인의 주관적인 판단을 최소화하기 위해서 용어의 세부적인 정의 및 현장 측정 방법론은 심사숙고한 뒤 채택되어야 한다. 승강기 카 내의 진동 및 소음의 평가에 있어 진동의 측정은 카 내의 승객들의 감지수준과 측정수준이 가능한 근접하고 일치하도록 도구 및 장비를 사용해 진동 및 소음레벨을 측정해야 한다.
승차감에 대해 적용 가능한 허용기준은 현재까지 분명히 기술된 국제적인 기준이 없다. 물론 그동안 소비자가 승차감 서비스에 대한 끊임없는 향상을 요구했기 때문에 많은 승강기 제조업체 및 관련업체들은 그들 제품에 대해 적용할 자체 사내 기준을 개발해 적용했다. 그러나 현재 그들 책임자들끼리 협의해 일치된 내용은 아니다.
이에 따라 승차감 측정에 관한 기준의 결여를 토론하기 위해 오스트레일리아의 승강기 제조협회에 의해 1995년 위원회가 결성되었다. 승차감의 측정을 위한 초안 호주 표준(Draft Australian Standard)은 대표들 사이에서 결정된 결과대로 DR 99446(The Draft Standard)은 협의회에서 1999년 8월 15일에 토론된 내용이다. 초안 표준(The Draft Standard)의 목적은 정의 및 측정, 처리 및 승차감의 질에 기여하는 진동 및 소음데이터 등을 산업 전체적으로 균일하도록 장려하기 위함이다.
표준초안(Draft Standard)은 진동 및 소음분석에 있어서 전문화된 지식없이 간단하게 이해할 수 있도록 승강기 승차감 측정방법론을 수립하기 위함이다. 이는 실제적인 인간 반응에 대한 상관성을 보여준다. 그리고 국제기준의 기록을 세밀한 절차를 통해 증명할 수 있다. 다음의 내용은 실질적으로 사용하는 특정한 기능에 대한 정의다.
※ 가속도(Acceleration) : Z축 속도의 변화비, 승강기 운행 제어에 영향을 미침
※ 저크(Jerk) : Z축 가속의 변화비, 승강기 운행 제어에 영향을 미침
※ 속도(Velocity) : Z축 변위의 변화비, 승강기 운행 제어에 영향을 미침
※ 소리(Sound) : 승강기운행 및 도어작동으로부터 결과인 ‘A’데시벨의 소리압력 수준(dbA)
※ A95 : 정확한 한도 내에서 측정한 값의 수치가 95%값. 이 수치는 ‘typical’ 수준을 나타내는데 이용된다.
※ 주석 : x = 가이드레일의 수직면(예 : 앞뒤)
y = 가이드레일의 수평면 (예 : 측면)
z = 카 바닥을 기준으로 수직면 (예 : 수직)

3.1 측정한계
표준초안에 의해 제안한 대로 승차감 성능 데이터가 측정되고 분석되어야하며 그 영역을 정의하기 위해 사용될 4개의 경계가 있다.  4가지 경계들을 1, 2, 3, 4로 명명하고 다음과 같이 기술했다.
경계 1 : 출발 층에서 도어 닫힘을 시작하기 전 최소 0.5초
경계 2 : 승강기 운행시작 후 층을 출발하고 500mm
경계 3 : 승강기 운행을 마치기 전 목적 층에 도착으로부터 500m
경계 4 : 도착 층에서 도어 열림을 완료한 후 최소 0.5초
경계 1에서 4까지는 도어작동의 소음을 포함하고 있다. 경계 2와 3은 도어동작의 영향으로부터 독립적으로 평가되도록 하기 위해 승강기 운행에 대한 측정을 허용한다.
움직임에 대한 저크 단계 동안에 승차감의 평가는 수직진동에 대한 계산으로 결정되어야 한다. 즉, 저크는 경계 1에서 4사이에서 가중치가 적용된 Z축 시간 축으로부터 평가된다.

4. 연구의 현장측정범위
홍콩특별행정구청(HKSAR)은 각기 다른 목적과 사용을 위해 매우 다양한 공공건물을 지어왔다. ArchSD에 의해 착수된 본 연구에 대한 넓은 범위와 광범위한 설명을 하기 위해 사무실빌딩, 기관빌딩, 시장복합단지 등을 포함한 12개의 전형적인 정부 건물은 승강기 승차감 측정을 수행하기 위해 선택되었다.
그리고 승강기를 설치한 52대 모두 성공적으로 측정되었다. 현장측정은 2월에서 4월 사이에 수행되었다. 이번에 선택한 승강기설치는 두 곳의 일본회사, 한 곳의 미국회사, 두 곳의 유럽회사, 한 곳의 한국회사로 구성해 총 6곳의 서로 다른 승강기제조업자로부터 공급받아 설치되었다.
다음의 데이터는 측정기구를 통해 측정되고 기록된 내용이다.
a) 승강기의 운행거리
b) 최대 그리고 단위의 A95속도
c) 최대, 피크에서 피크 그리고 단위의 x, y, z축 진동의 A95 피크에서 피크
d) 최대, 단위의 A95 가속도 및 감속도
e) 최대, 단위의 저크
f) 최대, Leq 소리 레벨
각각의 빌딩현장에서의 측정은 보통 사무를 보는 시간 동안에 하루에 걸쳐서 수행되었다. 승강기 승차감 측정 방법은 일반 동작 조건 하에서 승강기의 실제적인 상황을 설명하기 위해 측정 절차 동안에 카 내의 차임벨은 일반 서비스 상태로 유지시킨 것을 제외하고는 일반적으로 표준초안에 일치되도록 했다.
그러므로 모든 빌딩시설장비 및 인접한 승강기 등을 포함한 장비는 정상운행상태를 유지한다. 승강기 승차감데이터를 취득하기 위해서 종단 층에서 출발할 때, 도어 클로즈 작동의 개시 이전 0.5초 미리 측정을 시작한다. 승강기가 종단 층에서 종단 층으로 모든 운행을 마치고 도어오픈에서 도어클로즈 작동을 완료한 후 0.5초까지 더 측정한다.
예로 상승방향과 하강방향을 왕복해 측정한다. 여기서 한번의 왕복측정은 카 내의 팬작동을 켜놓은 상태에서 실시하고 다른 한번의 왕복측정은 카 내의 팬작동을 꺼놓은 상태에서 실시한다.
또한 이상하고 예측하지 않은 상태로 인해 얻은 비정상적인 데이터가 측정되는 운전의 경우 재측정을 실시할 수 있다. 승강기의 승차감에 대한 실질적인 데이터를 측정하기 위해 승강기관리자들에게 어떠한 사전정보를 취하지 않고 임의적으로 승강기를 선택했다.

☞ 다음 호에 계속