■발표 : 한국승강기안전센타 이종철 ·(주)리프트텍코리아 김철재
게재년월 : 2006년 6월 

1. 배경
우리나라에는 2004년말 현재 약 29만대의 승강기가 설치·운행되고 있으며, 이 중 22%(63,778대)가 10년 이전에 설치되어 사용되고 있다.
이 승강기들은 설치당시의 기준에 의해 설치됐고 그 당시의 기준은 최근의 안전기준에 비해 안전도 수준이 낮으며, 더욱이 기준시행(1992년) 이전에 설치되어 사용하고 있는 것도 15.7%(45,000대)에 달한다.
새로운 기술의 발전과 사회적인 기대치가 새로운 안전기술을 창조하고 이로 인해 안전도의 수준이 더 높은 승강기가 설치되고 사용되어져 왔다. 그러나 기존 승강기에서 사고가 빈번히 발생해 미국, 유럽 각국, 호주 등에서는 기존 승강기에 대한 안전기준의 제정 및 법제화로 EN81-80(유럽), ASME A17.3(미국)을 만들었고, 특히 벨기에는 2003년부터 공인검사기관에 의한 위험성 분석 의무화를 실시하고 있다.
대다수의 이용자나 국민들은 검사를 받으면 안전한 것으로 생각하고 있으나 설치당시의 검사기준의 규정만에 의한 안전도 수준으로는 그렇지 못한 것이 현실이다. 이는 한국승강기안전관리원의 사고통계 자료 중에서 동일 유형의 사고가 재발되고 있음을 통해서도 잘 나타난다.
더욱이 승강기 검사기준은 1992.7.1일 제정 고시된 이래로 2004.12.1일까지 18차례에 걸쳐 개정 보완되어 안전도 수준이 높아져 왔으며 이전의 승강기들은 최근의 안전기준에 비해 안전도 수준이 낮을 수밖에 없다. 2003.6.18일(건축허가일)부터 확대 적용된 상승과속방지장치 및 개문출발방지장치가 좋은 예라 할 수 있다.
승강기 안전관리에서의 사고의 개념은 위해 및 위험을 포함한 실제적인 사고와 관련된 문제뿐만 아니라 발생할 가능성이 있는 사고까지를 포함해 위험으로부터 이용자를 보호할 필요가 있다.
이에 본문에서는 EN81-1에 따라 검토한 기존승강기들에 대한 위험요인 중에서 사고가 재발되고 있는‘제동기와 도어스위치’에 관련된 사고사례와 원인 및 개선방안, 위험요인 분석내용(한국승강기안전센타에서는 “진단성검사”라 함)에 등에 대해서 기존승강기의 안전성 확보에 관한 인식의 필요성을 소개하고자 한다.

2. 사고현황 및 사고사례 분석
승강기안전사고의 원인 및 내용분석을 위해서는 안전사고에 관한 통계자료가 필수적임에도 불구하고 국내 안전사고에 대한 보고체계가 미흡하고 정보수집 역시 극히 제한되어 있다.
승강기사고 및 피해와 관련된 한국승강기안전관리원의 사고 통계를 보면 1993.1.1~2004.12.31일까지의 총 사고건수는 251건, 2003년도의 119구조대에 의한 승강기의 구조건수는 5206건으로 이는 승강기 사고 및 피해가 양적으로 다발하고 있음을 의미하는 데 실제로는 통계에 비해 양적으로도 월등히 많을 것으로 추정된다.
1993.1.1~2004.12.31일까지의 승강기의 총 사고건수 251건 중 이용자과실(105건) 및 작업자 과실(23건) 등을 제외한 123건의 사고사례를 분석해보면 제동기와 관련된 사고는 23건, 도어스위치 관련 사고가 23건으로 동일유형의 사고가 재발되고 있음을 알 수 있다.
[그림1]은 100%를 기준으로 해당 사고원인별로 이용자과실, 작업자과실, 제조 및 보수불량이 차지하는 비율을 알아보기 위함이다. 그래프에 나타나고 있듯이 이용자과실 및 작업자과실이 58%, 제조 및 보수불량이 49%를 차지하고 있다.
[그림2]는 100%를 기준으로 해당 사고유형별로 제동기 관련, 도어스위치 관련, 에스컬레이터, 기타의 비율을 알아보기 위함이다. 이용자 및 작업자 과실을 제외한 제조·유지보수 불량에 의한 사고(123건) 중 제동기 관련사고 23건(18.7%), 도어스위치 관련사고 28건(18.7%)으로 동일유형의 사고가 반복되고 있다.
[그림3]은 100%를 기준으로 해당 사용년수별로 사고발생의 비율을 알아보기 위함이다. 사고발생률은 사용년수에 비례해 높아진다.
[그림4]는 100%를 기준으로 해당 사용년수별로 고장발생의 비율을 알아보기 위함이다. 사용년수와 고장발생률과는 관계가 없다.

3. 제동기관련 위험요인 및 개선방안
사고사례를 통해 브레이크와 관련된 사고현상은 크게 3가지로 ▲브레이크 라이닝의 마모로 인한 제동력 상실 ▲브레이크의 개방상태 유지로 인한 제동력 상실 ▲과부하에 의한 제동력 상실 등으로 구분되어 진다.
3.1 브레이크 라이닝 마모로 인한 제동력 상실
3.1.1 브레이크 콘택터 접점상태
3.1.1.1 위험요인
■브레이크 코일 제어용 마그네틱 콘택터 접점의 아크가 심하거나 접점의 용량이 부족할 경우 접점의 수명이 짧아지고 접점이 마모되어 브레이크가 개방하지 못함에도 불구하고 카가 기동할 수 있으며, 이때 브레이크 라이닝의 마모가 발생된다.
■무부하 상승시의 모터링 토크는 다음식의 브레이크 제동력보다 크기 때문에 카가 기동하게 된다. 브레이크의 제동토크는
TB = (L×R×N×(1-OB)×K)
T> : 브레이크 제동토크, L : 정격부하, R : 쉬브반경, N : 기어비, OB : 균형추오버밸런스, K : 안전계수(150%)
■브레이크 콘택터의 접점의 수명은 코일의 역기전력에 의해 발생되는 서지전압의 크기와 시정수에 반비례한다.
3.1.1.2 개선방안
브레이크 코일의 서지(Surge) 소거용 회로보완 및 정격용량의 콘택터 접점 사용.
3.1.2 브레이크의 개방력
3.1.2.1 위험요인
전자브레이크의 전자력 부족(전압, 발열), 플런저의 끼임, 볼트 풀림 등으로 브레이크의 개방이 원활하지 못한 경우 브레이크가 개방되지 않은 상태로 카가 기동할 수 있으며, 이때 브레이크 라이닝의 마모가 발생된다.
3.1.2.2 개선방안
브레이크가 개방되지 않으면 권상기 모터가 구동되지 못하도록 하는 브레이크 개방 확인 스위치 적용.
3.1.3 브레이크 전원회로
3.1.3.1 위험요인
3상 정류전원을 사용하는 브레이크 전원회로에서 3상 정류 회로 중 어느 한상의 퓨즈만 차단되는 경우 브레이크에 투입되는 전원의 전압이 DC110V에서 70~80V로 강하되며, 브레이크 전압이 강하되면 브레이크를 개방하지 못함에도 불구하고 카는 움직일 수 있다. 이때 브레이크 라이닝의 마모가 발생된다.
3.1.3.2 개선방안
퓨즈대신 배선용차단기 적용, 퓨즈를 3상 모두에 적용, 단상정류회로 적용.

3.2 브레이크 개방상태 유지로 인한 제동력 상실
3.2.1 브레이크 이중계 회로
3.2.1.1 위험요인
브레이크 제어회로가 Magnetic Contactor 1개로만 구성된 경우 하나의 Contactor의 끼임 또는 접점의 용착 등에 의한 오작동시 브레이크가 개방된다.
3.2.1.2 개선방안
브레이크 제어회로를 이중계로 구성하고 안전스위치가 작동될 경우에는 브레이크의 코일 전원을 차단.
3.2.2 PLC출력포트 직접구동 브레이크 콘택터
3.2.2.1 위험요인
PLC 출력포트로 브레이크 콘택터를 직접 구동하도록 구성된 경우, PLC 출력포트 내부 접점 오동작시 브레이크가 개방된다.
3.2.2.2 개선방안
PLC 출력포트가 소손되더라도 문이 열린 상태에서는 브레이크 콘택터가 ON되지 못하도록 모니터링 회로적용.

3.3 과부하에 의한 제동력 상실
3.3.1 균형추 오버밸런스율
3.3.1.1 위험요인
무부하 상승 전류값이 무부하 하강 전류값보다 크거나 동일수준으로써 카측 Full 부하 상태일 경우 권상능력, 전기적 제동력 또는 제동기의 제동력이 부족할 수 있다.
3.3.1.2 개선방안
균형추 오버밸런스율(OB)을 조정
OB = 정격적재 하중 / 균형추의 무게 - 카의 자중 × 100[%]
3.3.2 오버로드 스위치
3.3.2.1 위험요인
오버로드 스위치등 안전스위치의 접점회로가 Normal Open(A접점)으로 구성되어 스위치가 파손 또는 연결선이 끊어지는 경우 기능이 상실된다.
3.3.1.2 개선방안
스위치가 파손 또는 연결선이 끊어지면 오버로드가 검출된 것처럼 기능하도록 변경(Fail Safe로 설계).

4. 도어스위치 관련 위험요인 및 개선방안
4.1 도어관제의 이중계회로
4.1.1 위험요인
DOOR관제 회로가 카 도어와 승장도어 스위치가 직렬로 연결되어 있고 별도의 모니터링 회로가 없는 경우 하나의 릴레이가 오동작시 문이 열린 상태로 기동할 수 있다.
4.1.2 개선방안
카 도어와 승장도어 스위치의 회로를 분리하여 2중계의 회로적용.

4.2 도어안전라인 접지
4.2.1 위험요인
안전회로(Gov, FLS, Door S/W회로)의 한 상(-)Line이 접지되어 있지 않은 경우 안전회로의 스위치 등에서 절연파괴로 누전이 되어도 퓨즈가 차단되지 않는다.
4.2.2 개선방안
안전회로의 (-)라인을 접지.

5. 정기검사시 발견된 국내제조사 현황
제동기관련 사고와 도어스위치 관련 사고에 대한 국내 중소제조 메이커의 전기회로 도면 검토와 정기검사시 발견된 카 상부 균형추 적치 현장 현황.
5.1 전기회로도
▲총 49개사 중 42개사 위험요인 내포 ▲조사항목 ▲브레이크 제어 이중계 미달(25개사) ▲도어관제 이중계 미달(20개사) ▲안전회로 미접지 상태(27개사) ▲PLC 출력포트 직결 브레이크 콘택터(3개사)

5.2 균형추
카 상부에 균형추 적치대수 : 2004년도 정기검사 대상대수 250,776중 1,052대

5.3 고장발생 통계 (조사중)
▲119 구출건수 및 원인조사 ▲고장통계 및 원인과 대책조사(건물용도별, 사용연수별, 제어방식별)

6. 결 론
동일유형의 반복되는 사고사례의 조사와 EN81-1을 근거한 모델별 위험요인 조사를 통해서 재발되고 있는 사고에 대한 현황과 예방방법을 알 수 있었다.
동일유형의 반복되는 사고는 승강기의 검사기준과는 관계가 없는 사항들이 대부분이었으며, 검사기준에만 의존해 설계·제조·설치·검사하는 방법만으로는 승강기의 안전성 확보에 한계가 있음을 알 수 있었다. 따라서 기존승강기에 대해 선진국에서 실시하고 있는 방법과 같은 안전성 평가방법을 도입할 필요가 있다고 사료된다.
본문에서 제기한 사고사례들은 2003.6.18(건축허가일)부터 확대 적용된 상승과속방지장치 및 개문출발 방지장치가 적용되지 않는 이전 현장들에 해당되며 사고통계 내용과 개선 방안은 다음과 같다.

■사고통계
1) 이용자 및 작업자 과실을 제외한 제조·유지보수 불량에 의한 사고(123건) 중 제동기 관련사고(23건, 18.7%), 도어스위치 관련사고(28건, 18.7%)로 동일유형의 사고가 반복되고 있다.
2) 사용년수별 고장발생률은 차이점이 없으나 사고발생률은 사용년수에 비례해 높아진다.

■개선방안
1) 브레이크 코일에 적용하는 서지전압 억제회로는 브레이크 콘택터 접점의 수명을 크게 향상 시킨다.
2) 브레이크가 잡힌 상태에서도 카가 기동되므로 브레이크가 개방되지 않으면 모터가 구동되지 못하도록 하는 브레이크 개방 확인 제어회로가 필요하다.
3) 브레이크 제어회로를 이중계로 구성하고 안전스위치가 작동될 때에는 브레이크의 코일전원이 차단되도록 한다.
4) 균형추 오버밸런스율 확인 필요.
5) 하나의 릴레이 또는 시그널이 오동작을 하는 경우에도 도어가 개방된 상태에서는 기동이 되지 않도록 카 도어와 승장도어 회로를 분리한다.
6) 안전회로(GOV, FLS, 도어스위치 등)의 한상을 접지시켜 누전 시 퓨즈가 차단되도록 하여 오동작을 방지한다.