부제목 : 스페이스 세이버1,2의 개발과 기술
작성자 : 현대엘리베이터 홍보팀
게재월 : 2001년 12월호

우리나라에 기계실없는 엘리베이터가 소개된지 벌써 3년 가까이 지났다. 많은 업체들이 자체의 연구력과 기술력을 앞세워 속속 그 개발과 시판을 발표하고 있지만, 아직까지 차세대 엘리베이터로서 MRL(Machine-Room-Less Elevator)이 명성을 다하고 있지는 못한 듯하다. 숱하게 그 장점과 효율성이 발표됐지만, 승강기 시장에서의 반응은 그에 미치지 못하니 왜일까?
그 의문에서 중요한 것은 MRL에 대한 일반인들의 인식이 그다지 바뀌지 않고 있다는 점이다. 낙후된 승강기 보수시장이 좀처럼 개선될 움직임이 보이지 않고 있는 것에서 알 수 있듯이, 승강기를 단순히 "운송수단"으로 밖에 인정하지 않는 경직된 분위기의 탓도 있다.
이에 현대엘리베이터가 MRL에 대한 모든 것을 공개하고, 이에 대한 시장관심을 이끌겠다고 선언해 왔다. 물론 기술의 모든 것을 공개할 수는 없는 노릇. 공개한다고 해도 엘리베이터의 전문적 용어 일색이라 일반인들의 이해가 어려운 사정도 있다. 하지만 지금 이 자리를 빌어 차세대 엘리베이터인 MRL에 대한 '대부분'을 밝힘으로써, 최초 개발자 및 시판자로서의 시장책임을 다하고, 업계 공동의 발전을 도모하겠다는 현대엘리베이터의 노고에 박수를 보내는 바이다.

기계실없는 엘리베이터 SPACE SAVER의 역사

19세기의 증기기관 구동식에서 수압식, 유압식, 교류 및 다양한 직류 전동기 구동방식으로 발전해 온 엘리베이터. 이제는 단순한 수직, 수평 운송수단이라는 개념을 넘어 전기, 전자, 기계, 컴퓨터, 각종 소프트웨어 등을 비롯, 첨단과학의 발달을 등에 업고, 다양한 소재기능을 추가함으로써 문명의 총아로서 발전해 가고 있다.
에너지절감, 디자인의 고급화, 설치의 간소화 등 기능적 효과는 물론이려니와 건물 인테리어의 일부분으로, 건축물의 고급화·초고층화·인텔리전트화 속에서 첨단기능을 강조하는 엘리베이터가 속속 실생활에 소개되고 있다. 이것은 외국의 승강기시장이 급속도로 기술발전을 이루며 변화한 탓도 있지만, 국내 건축시장에서도 위와 같은 요구가 적절하게 반영되고 있었기 때문이었다. 기계실없는 엘리베이터가 국내에 처음 소개된 것은 99년. 현대엘리베이터가 스페이스 세이버(SPACE SAVER)란 모델을 개발, 출시하면서부터다.
현대엘리베이터가 위의 모델 개발에 착수한 것은 95년 2월. 연구인력 20여명의 4년에 걸친 땀과, 총 연구비 40여억원이 이루어낸 결실이었다. 국내 승강기 시장은 이제 단순한 운송수단의 의미를 넘어서고 있으며, 정확한 착상과 편안한 승차감을 구현하는 동시에, 무엇보다 건축물의 공간효율을 극대화할 수 있도록 설계되어야 한다는 과제로부터 시작됐다. 더불어 일본을 비롯한, 해외시장에도 통할 수 있는 국제화된 MRL에 대한 연구도 더불어 시작됐다.
다행히 외국으로부터의 벤치마킹을 통해 기계실없는 엘리베이터에 대한 연구가 본격적으로 진행될 수 있었다. 하지만 오티스, 쉰들러, 코네 등 세계적으로 쟁쟁한 승강기 메이커들은 이미 기계실없는 엘리베이터에 대한 특허를 거미줄처럼 얽어놓고, 로열티를 요구하고 있었다. 이러한 특허의 거미줄을 피해가면서 독자적인 모델을 개발한다는 것, 게다가 국내의 시장상황에 맞는 모델을 개발하는 것은 거의 모험이었다고 해도 과언은 아니었다.
"90년대 초 주택 200만호 건설 정책 속에서 엘리베이터 업계는 많은 성장을 했지만, 자체적으로 새로운 시스템을 도입하기엔 주저함이 많았습니다. 시장이 확대되면서, 자체적인 개발 모델 없이도 생존이 가능하던 때였으니까요. 이런 좋은 시절에 불확실한 모델을 개발하기 위해 투자한다는 것은 거의 모험이라고 할 수 있었죠......" 95년 기계실없는 엘리베이터에 대한 연구를 최초로 제기하고 이끌었던 이기출 부장의 말이다.
그로부터 4년 뒤. 하부구동형 스페이스 세이버가 그 모습을 드러냈다. 고효율의 영구자석식 동기전동기를 이용한 AC기어리스 권상기를 채용하여 전동기 용량을 최소화했다. 동시에, 이를 통한 전원설비 용량과 소비전력량을 기존 유압식 엘리베이터의 1/4 수준으로 낮추는 등 기존 엘리베이터에 과감한 혁신성을 도입했다. 또 이듬해인, 2000년 7월 하부구동형이 갖던 단점들 - 운행거리의 제한, 피트 침수의 우려 등 -을 보완한 두 번째 모델 "상부구동형 스페이스 세이버 2(SPACE SAVER Ⅱ)"가 개발됐다.
운행높이 32층, 최고운행속도 120m/min의 기계실없는 엘리베이터는 세계적으로도 최고수준이었다. 물론 제품의 안전성과 시장성을 충분히 검토한 뒤 발표했던 현대엘리베이터였다. 개발과 동시에 국내특허와 국제특허를 신청했다. 기술표준원 10개 단체의 연합심의를 만장일치로 통과했음은 물론이다.

기계실없는 엘리베이터의 기술. "엘리베이터에 기계실이 있었다?"

기계실없는 엘리베이터라 함은 종래의 유압식, 로프식 엘리베이터에 필수적으로 요구되었던 기계실을 "없앤" 엘리베이터를 말한다. 이를 위해선 기본적으로 엘리베이터의 구동부의 축소가 필수적이다. 엘리베이터의 기계실은 크게 구동부와 제어부, 운행부로 나뉘는데, 엘리베이터의 운행에 필요한 첨단 기술이 집결된 곳이 바로 구동부와 제어부다.
구동부의 핵심은 권상기. 권상기는 전동기의 회전을 감속하는 것과, 감속하지 않고 직접 그 축에 도르래와 브레이크를 부착시킨 것이 있는데, 전자의 경우 감속기엔 주로 웜기어를 쓰고, 후자의 경우엔 고속엘리베이터에 적합한 기어리스 방식이 주로 채택된다.
기계실없는 엘리베이터에서 권상기는 그 크기를 얼마나 축소하고, 또 기존의 기능을 얼마나 유지하느냐가 관건이라고 할 수 있다. 대부분의 기계실없는 엘리베이터는 종래의 권상기를 크게는 80%에서 작게는 50% 정도 부피를 축소하고, 모터의 효율을 높였을 뿐 아니라, 기능은 더욱 강화했다고 볼 수 있다.
제어부도 마찬가지다. 엘리베이터 제어반은 엘리베이터의 운행을 총괄적으로 제어하는 장치인데, 보통 철제 캐비넷으로 보호되어 있다. 통상 건물의 최고층, 혹은 옥상의 별도 기계실에 비치되어 있다. 이것은 전원부와 신호입출력부, 제어부, 결선 단자류, 인터폰, 각종 취부용 브라켓 등 복잡하고 세밀한 부분으로 구성되어 있지만, 권상기와 마찬가지로 부피가 커서 별도의 수납공간을 필요로 했다.
기계실없는 엘리베이터는 결국 엘리베이터의 권상기와 제어반을 얼마나 축소해서, 종래의 기계실을 없애고, 건물의 핵심이랄 수 있는 공간의 효율성을 증대하느냐가 주된 관심사라고 할 수 있다. 더불어 권상기에 들어가는 브레이크, 제어반에 가는 인버터 및 각종 제어 부품들까지 얼마나 정밀하게 축소할 수 있느냐는 것이 또한 기술의 핵심으로 등장한다.
결국 권상기와 제어반으로 구성된 기계실을 "얼마나 작게 만드느냐"가 기술의 핵심이랄 수 있는데, 이것은 말처럼 그리 쉽게 이뤄지는 것이 아니다. 예를 들어 설명하자면, 승용차에 들어가는 부품이 대략 2만-4만개인데, 엘리베이터의 부품도 그와 비슷하다. 그런데 승용차에서 가장 중요한 부분인 엔진을 현재의 80% 크기로 줄이는 것이 가능할까? 그에 따라 승용차의 모양과 기능은 얼마나 변하겠는가?
엘리베이터도 마찬가지다. 주요한 구성부분의 기능을 그대로 유지(오히려 향상시켜서)한 채, 크기를 축소해서 공간의 효율을 높인다는 것은 획기적인 기술집약이 이뤄지지 않고서는 불가능한 일이다. 그리고 그에 따라서 추가적으로 발생하는 수많은 기술적 이익이야말로 기계실없는 엘리베이터가 "차세대 승강기"라 불리는 이유다.

기계실 없는 엘리베이터(SPACE SAVER)의 기술적 효과 "이름값 하네"

통상 엘리베이터 기계실은 건물의 옥상 또는 지하의 별도공간 등에 위치해 엘리베이터를 구동하고 제어하는 기계들을 수납하는 공간으로, 지금까지 필요불가결한 공간으로 인식돼 왔다. 대부분의 건물에 적용되고 있는 로프식 엘리베이터의 경우, 위의 기계실은 건물의 옥상에 거대하게 솟아 있어, 공항주변이나 단독주택지구 및 군부대 인근지역 등 건축 고도제한을 받는 곳에서는 건물주나 건축주에게 참으로 밉상인 공간이기도 했다. 게다가 건물 신축시 별도의 기계실 설계, 시공, 감리에 따른 비용도 만만치 않은 문제를 내포하고 있다.
게다가 최근 건물들이 초고층화되면서, 인근 주택지구의 일조권 문제가 심심찮게 발생하고 있어, 불필요한 옥상의 시설들이 대부분 축소되거나 없어지는 추세에서 기계실없는 엘리베이터는 그야말로 혁신적 대안이 될 수 있다.

1. 공간효율성의 증가
기계실없는 엘리베이터는 건축물의 고도제한을 어느 정도 극복할 수 있다. 고도제한지역에 대한 규정이 완화되고 있는 추세이긴 하나, 아직까지도 공항주변, 군부대 인근, 집단주택지구 등 지방자치단체의 조례로 정해진 고도제한구역은 상당수 유지되고 있다.
혹자는 기껏 한 개 층을 더 증축하는 효과 밖에 없는데, 뭐가 그리 야단이냐고 혹평할 수도 있겠으나, 아파트 30평을 기준으로 계단형 아파트 1개 동을 신축할 때, 기계실없는 엘리베이터는 최소 60평 (2세대) 이상의 입주공간을 추가로 제공하는 셈이 된다. 게다가 건물 옥상이 대규모로 넓어져, 옥상공원을 조성할 수 있는 등, 건물의 부가가치 증대에 결정적인 기술을 제공하게 된다.

2. 에너지 절감, 우수한 승차감
기계실 없는 엘리베이터에는 통상 영구자석식 동기전동기, 기어리스 방식의 권상기가 적용된다. 이는 권상기 부피 축소를 위한 의미도 있겠으나, 소요전력을 보다 줄이고, 안정된 승차감을 제공하기 위한 필연적인 결과라 할 수 있다. 이로 인한 효과는 <그림>에서 보듯이 전원설비용량 및 소비전력량을 기존의 로프식 엘리베이터의 30% 이상으로 낮출 수 있다.
또한 엘리베이터의 승차감이란 정확한 착상과 부드러운 출발, 안정된 주행을 일컫는데, 기계실없는 엘리베이터는 지금까지의 어떠한 모델보다도 훨씬 뛰어난 승차감을 제공한다.

3. 보수서비스의 용이성
건물 옥상에 별도로 수납되던 기계실이 없어졌다면, 기계실에서 권상기 다음으로 큰 부피를 차지하던 엘리베이터 제어반은 도대체 어디로 간 것일까? <그림>에서 보면 엘리베이터 도어 옆, 건물 벽면에 제어반이 들어가 있다. 기존의 제어반은 그 부피가 사무용 책상 두 개를 포개어 놓은 것처럼 컸다. 하지만 기계실없는 엘리베이터의 제어반은 최소 두께가 150mm에 불과하다. 기존 제어반의 1/6에 이를 정도로 얇다. 이를 보수서비스의 용이성을 위해 승강장 옆, 벽면에 취부함으로써, 엘리베이터 관리를 쉽고, 편하게 하고, 만일의 사태시 신속한 수습을 가능케 한다. 이 제어반은 건물의 최하층에 설치될 수도 있고, 최상층에 부착될 수도 있다. 상부구동형의 경우, 대부분 최상층에 부착하며, 하부구동형일 경우는 1층, 혹은 지하층에 부착하는데, 이는 엘리베이터 구동모터와 가까운 곳에 제어반을 위치시킴으로써 보수의 효율을 높이고, 긴급사태에 대해 신속하고 안전한 수습책을 제공하기 위함이다.

4. 건축·설비 비용 절감
건설업에 종사는 사람들이 공사비용을 절감하고자 하는 것은 누구에게나 한결같은 바램이다. 마찬가지로 건설업자들은 엘리베이터 공급업체에게도 이런 요구사항을 제시한다. 따라서 엘리베이터 업체는 저렴한 가격, 납기 준수, 고품질 제품 공급이라는 건설업자들의 요구에 부응키 위한 노력을 항상 지속해 오고 있다.
기계실없는 엘리베이터는 위와 같은 노력의 결실이다. 종래 엘리베이터 기계실과 관련된 제반 설계, 설비 비용이 일체 필요치 않고, 또 그 유지비용도 전혀 들지 않는다.
구체적으로 예를 들어보자.
▶기계실 축조 공사 ▶기계실 출입구 설치공사 ▶ 기계실 바닥 홀(hole) 공사 ▶기계실 바닥 배관 후의 콘크리트 공사 ▶기계실에 이르는 계단 설치 공사 ▶기계실 갤러리 창문 설치공사 ▶기계실 내 내화처리 공사 등은 이제 건물 신축과정에서 고민하지 않아도 된다.
게다가 ▶기계실 수전반 설비공사 ▶기계실 내 환기, 공조 설비 공사 ▶기계실의 점검용 콘덴트 설비공사 ▶기계실 조명 설비공사 등 각종 설비작업들이 불필요하게 됐다.

5. 건축디자인 자유도 향상
아래의 <그림>를 보자. 미래의 아파트 모양일 수도 있고, 장래 내가 근무하는 오피스 빌딩의 모양일 수도 있다. 필자가 아는 어떤 사진작가는 건축물 사진공부를 위해 외국으로 갈 수밖에 없는 현실을 토로했다. "전부 똑같은 모양인데다, 한국적인 디자인은 전혀 없다고 해도 과언이 아니다"며 자괴감을 드러냈다.
하지만 최근 준농림지에 대한 건축허가 기준이 강화되는 과정에서 건축물의 외관 또한 자연과의 조화를 고려하게끔 법제정이 추진되고 있다고 하니, 얼마나 다행스러운가.
사실, 대부분의 고층건물들이, 같은 아버지를 둔 수백만 쌍둥이처럼, 서로 비슷비슷한 모양을 하게된 데는 엘리베이터 기계실이 한 몫을 했다. 항상 엘리베이터 기계실은 건물의 외관 결정에 일차적인 고려 대상이 되어 왔기 때문이다.
기계실없는 엘리베이터가 적용된 건물은 이제 오작지붕이니, 팔작지붕이니 하는 그 옛날 우리 조상님들이 꿈꾸던 디자인을 갖게 될 지도 모른다. 그리고 전세계의 건축사진작가들이 우리나라를 방문하게 될 날을 감히(!) 꿈꾸어 본다.

6. 환경친화적 엘리베이터
일전의 연구에 의하면 유압식 엘리베이터에서 1년에 방출되는 폐유는 연간 200여 리터... 로프식 엘리베이터에서 나오는 폐유는 연간 15리터 수준이라고 한다. 대부분의 엘리베이터 제조 및 관리회사가 이를 정해진 방법에 따라 수거, 처리하고 있긴 하지만, 아무래도 환경을 걱정하는 시민들에겐 여간 걱정이 아닐 수 없다.
기계실없는 엘리베이터에 연간 필요한 윤활유는 기껏 1리터 내외다. 기어리스 방식의 권상기를 적용하고 있기 때문에 기어오일이 필요 없어졌다. 그나마 1리터 내외의 윤활유는 가이드 슈의 마모를 방지하기 위한 최소한의 양이기 때문에, 대부분 대기중에 흡수되거나, 아주 작은 덩어리로 수거돼 재활용된다. 환경친화적이라 할 만하지 않은가?

기계실없는 엘리베이터, 안전성은?

엘리베이터의 생명은 편안함과 신속성, 그리고 무엇보다 안전성에 달려 있다고 해도 과언은 아니다. 특히 안전성은 이용 승객 뿐 아니라 보수 작업자의 안전성까지 포함한다. 또한 비상사태에 대비한 응급구출 시스템까지 함께 갖추고 있어야 한다.
현대엘리베이터는 스페이스 세이버의 안전장치에 각별한 신경을 쓴 듯하다. 기존의 엘리베이터 안전장치보다 훨씬 혹독한 안전기준을 적용했다.
첫째, 승강기 사고시 승객의 안전한 구출을 위한 장치로서, 리모트 브레이크 개방장치(remote brake open system, RBOs)를 장착했다. 이는 비상사태시, 제어반 내에 설치된 풋 레버(foot-lever)를 밖으로 꺼내 원격조작할 수 있는 구조로서, 기존의 방법에 비해, 개방성과 정확도가 높게 설계됐다.
둘째, "카 인상 인하 장치"가 있는데, 이는 권상기와 브레이크 조차도 원활히 작동하지 않을 때 사용하는 구조장치로, 레일과 주로프에 클램프를 설치하고 그 사이에 호이스트를 장착해 수동조작으로 카를 인상 인하하는 장치이다.
셋째, 최상 층 및 최하층에서 엘리베이터의 운전을 감속시키는 "슬로우 다운 리미트 스위치"가 있다. 그 외에 "카 상부 안전거리 확보 스위치", "피트부 안전거리 확보 스위치" 등 승강기 작업자의 안전을 위한 장치는 그 어떤 엘리베이터보다도 강화되었다.
하지만 무엇보다 중요시되어야 할 것은 엘리베이터 기계 전반에 대한 호환성, 나아가 국제표준성이라고 할 것인데, 무엇보다 현대엘리베이터의 SPACE SAVER가 자랑하는 가장 큰 안전성 중의 하나는, 현재 승강기 관련 국제안전표준으로 대두되고 있는 "GESR, Global Essential Safety Requirements)를 만족하도록 설계됐다는 점이라 할 것이다.
이처럼 기계실없는 엘리베이터는 이용객 뿐 아니라, 건축 설계자 및 시공자를 포함하여 입주민들에게까지 그 혜택이 두루 적용되는 차세대 엘리베이터이다. 안전성과 신뢰성 문제에 대해서조차도 거의 완벽하리만큼 세밀하게 설계됐다고 볼 수 있다. 특히 건축 설계와 시공 차원에서 부여되는 혜택은 그 어떤 엘리베이터보다도 크다고 할 수 있는데, 이는 우리나라 건축물의 디자인과 효율측면에서 막강한 영향력을 행사할 것으로 보인다.