기고
한국승강기안전기술원 R&D사업부 이선순 본부장
한국승강기안전기술원 서상윤 검사원

5.2.2 무부하 상승 시
17인승과 동일하게 상승 후 감속 시 수직/수평진동과 소음 옥타브밴드, 소음 FFT 분석에서 동일한 시간에 동일한 형태의 진동 및 소음이 발생하고 있음을 확인할 수 있다([그림 5]).
5.2.3 무부하 하강 시
하강 초기에 소음 FFT에서는 원으로 표시한 바와 같이 소음이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 나머지 진동과 옥타브밴드 분석 그래프에서는 개략적인 형태는 갖추고 있으나 명확하게 나타나고 있지 않은 것으로 판단된다([그림 6]).
5.2.4 50% 부하 상승 시
50% 부하 시에는 무부하 시와는 달리 소음 FFT 그래프에서는 상승초기 및 상승 말기에 소음이 잠시 증가하는 양상을 보이고 있으며, 50% 부하 시에는 부하가 줄어들어서 전자기력에 의한 공진현상은 없는 것으로 판단된다([그림 7]).
5.2.5 50% 부하 하강 시
하강 시에도 동일하게 전자기력에 의한 공진 소음은 없는 것으로 판단된다([그림 8]).
5.2.6 125% 부하 상승 시
125% 부하일 때는 원으로 표시되는 바와 같이 다른 부하에 비하여 상당히 진동과 소음이 증가하는 양상을 보이고 있으며, 이는 125% 부하가 가해짐으로써 전류량이 증가하여 전자기력이 증가하기 때문에 소음/진동이 증가하는 것으로 판단된다([그림 9]).
5.2.7 125% 부하 하강 시
하강 시에는 진동의 경우에는 전반적으로 높게 나타나고 있으며, 소음 옥타브 밴드의 경우에는 다운 최종단에서 다른 경우와 동일한 양상을 보여주고 있다(그림 10]).

6. 결론
공진테스트 결과, 17인승과 24인승의 경우에는 크기나 구조가 다른 부분이 있기 때문에 다음과 같이 공진주파수 영역이 상이한 것을 확인할 수가 있었다.
- 17인승 : 약 30Hz, 50Hz, 90Hz, 180Hz, 260Hz, 310Hz 영역
- 24인승 : 약 40Hz, 160Hz, 200Hz, 320Hz, 350Hz 영역
[그림 11]와 같이 소음 발생 패턴을 비교분석하면, 부하가 무부하일 경우 [그림 12(a), (b)], 17인승과 24인승은 상승 후 감속 시 동일하게 소음/진동이 발생하고 있음을 확인할 수 있었으며, 24인승의 경우[그림 12(b), (c)], 부하가 무부하일 때보다 125% 부하를 실었을 때, 감속 시 소음의 발생 패턴이 거의 전주파수 영역에서 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었다.
따라서 권상기에서 발생하는 소음은 기본적으로 운전 시에 발생하는 전기적인 소음과 무부하일 때, 상승 후 감속 시 부하가 증가하면서 전류소모량이 많아지고 그때 발생하는 소음으로 대별할 수가 있었다.
권상기에서 문제가 되는 부분은 상승 후 감속 시 발생하는 소음으로, 이는 전류소모량이 증가하고 자속이 증가함으로써 전자기적인 진동이 발생하는 것으로 판단되며, 이 가진원이 권상기의 고유진동수를 가진시켜서 공진이 발생하면서 생기는 소음(structurebone noise)으로 판단된다.
추가적으로 가진력은 56 Hz의 배수성분 중에서도 극통과주파수인 112, 224, 336Hz가 주요인으로 판단되며, 현장 방문 및 측정 시 부하를 많이 실었을 때 축처짐 현상이 관찰되었다. 이는 편심으로 인해 전자기력이 강해질 수 있는 여건이 되는 것으로 사료된다.

7. 향후 방향
7.1 공진주파수 검증
기계적인 부분에서는 공진주파수를 검증하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 이는 공진주파수는 각 권상기의 사양 및 형상에 따라 다르며, 설치된 베이스의 특성에 따라 다른 공진주파수를 가지게 된다.
따라서 기계적으로는 전자기력에 의해 공진을 하지 않을 수 있도록 권상기를 설계변경 또는 보강하는 것이 필요할 것으로 판단되며, 향후 설계 후 권상기의 공진주파수를 확인하기 위해 권상기 단독으로 impact 시험을 함으로써 공진주파수를 검증하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

7.2 진동 해석
차후 설계를 변경하게 되면 공진주파수가 변할 가능성이 있고, 가진력(전자기력)에 따라 진동 모드와 공진주파수를 확인할 수 있기 때문에 차후 설계 변경 시 진동해석을 하는 것이 필요하다.

7.3 전기적인 부분(추정)
17인승, 24인승의 정속운전구간과 최대 부하 시(0%, 125%)의 전류량 등 전기적인 특성을 확인할 수 있는 요소를 측정해 변화량 및 고조파 발생 원인을 평가할 수 있어야 할 것으로 판단되며, 정확한 전자기력 특성을 확인하기 위해서는 전자기적인 해석이 필요할 것으로 판단된다.