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30층 이상 고층용 승강기, 내진성능 적용해야
 초고층 건물 및 승강기 내진설계 30층 이상 고층용 승강기, 내진성능 적용해야 바람·지진에 승강기 부하 발생…갇힘피해 줄이는 내진설계 필요 초고층 건물 건설이 늘어남에 따라 승강기 내진설계에 대한 필요성도 증가하고 있다. 초고층 건물에 설치되는 승강기의 경우, 건물 흔들림에 대비하고 지진시 승객 대피 등을 위해 내진설계는 꼭 필요하지만 실제로 적용된 사례는 극히 미미한 상황이다. 국내의 경우 내진설계 관련법령이 있지만 독자적인 승강기만의 내진설계 법·제도는 아직 구체적이지 못한 단계다. 지난 2011년 5월 국토해양부가 개정한 건축법 시행령과 건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙에서는 2층 이하의 소규모 건축물 신축시 의무적으로 내진성능을 확보하고 기존 건축물은 허가대상인 증·개축, 리모델링시 내진보강을 하도록 규정하고 있으며, 일반 승강기보다 내화·배연 등 기준이 강화된 피난용 승강기의 설치기준을 정해 고층 건축물 화재 및 지진 발생시 안전하게 피난할 수 있도록 하고 있다. 이밖에도 이보다 앞서 2011년 3월엔 서울시가 ‘초고층 건축물 승강기 설치 가이드라인’을 정해 50층 이상, 높이 200ｍ 이상 초고층 건물의 운송능력이나 에너지 절감 등 효율성을 높힐 수 있도록 하고 있다. 아울러 국제건축엔지니어링서비스협회 기준을 준용한 피난용 승강기 설치기준도 함께 명시하고 있다. 국내 승강기 시장을 살펴보면 승강기 보유대수는 47만1,403만대로, 매년 약 2.5만대가 신규 설치되고 있다. 이중 30층을 초과하는 고층건물은 지속적으로 증가해 2012년 12월말 기준으로 5,476대가 운행 중이다. 향후 초고층 승강기의 증가 추세가 예상되는 만큼, 승강기 내진설계에 대한 방안 마련은 시급하다. 승강기 내진성능은 일정범위의 지진이 발생하더라도 안전을 확보하는 범위에서 운행할 수 있도록 하고 대형 지진시 승객 인명피해를 방지할 수 있는 기능과 성능을 확보해야 한다. 건물의 내진설계시에도 면진시스템과 TMD/TLD, 그리고 마찰 및 이력 댐퍼 등 건물 진동제어장치를 적용해 지진과 바람에 의한 건물 흔들림을 방지하고 있다. 면진시스템은 지진 발생시 지진 에너지의 건물 유입을 제어해 건물이 탄성거동하도록 유도하면서 지진으로 인한 건물의 피해를 최소화시키며, TMD/TLD의 경우 바람과 같은 동적하중에 재하시 중량물의 관성력을 이용해 건물이 공진현상을 피할 수 있도록 해준다. 이밖에도 속도 의존적 성질을 가진 점성 물질의 에너지 흡수능력을 이용해 지진 및 바람에 의한 입력에너지를 소산시키는 점성 및 점탄성 댐퍼, 지진에 의해 건물에 입력되는 에너지를 안정적인 거동하는 마찰재가 발현하는 마찰 에너지로 소산시키는 마찰 댐퍼와 연성 능력이 뛰어난 강재의 소성에너지가 건물에 입력되는 지진 에너지를 소산시키도록 고안된 이력 댐퍼 등을 채용하며, 구조물의 특성과 설치 및 제작비용, 유지관리 비용 등을 고려해 최적의 제진 시스템을 채택하고 있다. 현재 관련학계에 따르면 건물 흔들림으로 인한 붕괴사고는 지진에 의한 요인이 가장 크다. 지난달 22일 서울 논현동 소재 (주)동양구조안전기술 대회의실에서 열린 한국초고층도시건축학회 세부분야별 발표회에서 서울시립대학교 건축학부 김형준 교수는 ‘고층건축물의 내진설계기법(Seismic Design for High-Rise Buildings)’의 주제발표를 통해 “건물 내진설계의 메커니즘은 바람에 의한 요인과 지진으로 인한 요인으로 나뉘는데, 지진으로 인한 건물 무너짐의 사례가 가장 많다”고 설명했다. 특히 지난 1985년 9월 발생한 멕시코 대지진(Mexico seismic)은 연약지반이 무너지면서 대량의 철근 콘크리트 건물이 붕괴되고 사망 5000명 이상, 부상자만 1만명, 기타 이재민 25만명이 발생한 대참사로 기록되어 있다. 건물 내 24시간 운행하는 승강기도 예외는 아니다. (재)일본건축설비·승강기센타 승강기 내진설계 시공지침(2009)을 살펴보면, 오히려 건물의 내진설계보다 더욱 강화된 조항들이 많이 발견된다. 드물게 발생하는 지진(약 80~100Gal)의 경우에는 건물의 내진성능은 허용응력도 계산에 의해 항복한계 내력을 확보하며, 승강기는 이외에도 지진시 관제운전을 통해 갇힘을 피해야 하는 내진성능이 추가된다. 드물게 발생하는 지진(약 400Gal)은 카의 현수지지 및 에스컬레이터 본체의 낙하방지를 통해 안전한계내력을 확보해야 한다. 여기서 ‘안전한계내력’은 카의 현수한계내력 유지와 승객 구출을 목표로, 권상기와 제어반이 전도·이동하지 않고 주로프가 시브에서 이탈하지 않으며 승강로 레일과 지지부는 카의 현수내력을 구비해야 함을 의미한다. 한국승강기안전기술원 이선순 본부장은 “일본의 경우 승강기는 드물게 발생하는 지진에 대해 지진후에도 안전 운행이 될 수 있도록 하고, 극히 드물게 발생하는 지진은 기기에 손상이 발생돼도 카가 로프나 가이드레일 이탈없이 지지될 수 있도록 규정하고 있다”고 설명했다. 승강기 이외에도 구조부 변형이 허용값 이하로 유지되는 부재를 사용해 기기의 내진한계내력을 확보하고, 앙카볼트에 작용하는 하중 크기 평가를 통해 앙카볼트 내력, 허용인장력, 허용전단력 등 기기를 건축물에 고정하는 부품의 강도도 확보해야 가장 안전한 내진설계를 할 수 있다. 아울러 P파, S파 등 지진강도에 따른 승강기 관제운전도 내진설계에 포함된다. 특히 P파 관제운전의 경우 일본에선 승강행정이 7m를 초과하는 승객용 엘리베이터에 의무적으로 적용되고 있다. P파 관제운전은 P파가 감지되면 가능한 갇힘피해를 줄이기 위해 인접층에 정지해 대기하는 근접층운전기능을 작동시키며, S파 관제운전의 경우 수평가속도 크기에 따라 승강기 저속운전과 휴지를 실시해 지진 후 초기 복구에 방해되는 2차 재해를 방지하고 있다. 이선순 본부장은 “앞으로 건축물 높이에 따른 내진설계 반영이 필요하다”며 “승강기는 지진에 의한 건축물의 흔들림과 바람에 의한 흔들림에도 승강기 부하가 작용하므로, 30층 이상의 고층용 승강기에는 필수적으로 내진성능을 적용해야 한다”고 지적했다. 또 “30층 이상의 건축물에 적용하는 피난용 승강기는 화재 및 지진 등의 재해에서도 승객의 대피기능을 구비해야 하기 때문에 국내 실정에 적합한 내진설계가 반영돼야 할 것”이라고 덧붙였다. |
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