부제목 : 기종교체에 의한 절전 잠재력이 가장 크다
게재월 : 1999년 11월호 월간 엘리베이터.주차설비

수도권 신도시 개발 등으로 고층 아파트 건설이 활발해짐에 따라 국내의 엘리베이터 보급현황은 '80년대 이후 꾸준한 증가추세를 보이다가 '90년 이후 급격한 증가추세를 보이고 있다.
엘리베이터 보수대수는 ▲공동주택이 전체보급대수의 절반이상인 58.7% ▲근린생활시설, 업무시설, 판매시설이 각각15.5%, 6.4%, 4.4% 순으로 나타난다.
기종(제어방식)별로 살펴보면 국내에 보급된 엘리베이터는 대부분 로프식이며 유압식은 6.2%, 에스컬레이터는 3.9%에 불과하다. 또한 제어방식별로는 VVVF기종이 49.1%로 거의 절반을 차지하고 있으며, 그 다음으로 교류기종이 36.3%를 점유하고 있다.
한편 '90년대 이전까지는 교류기종이 주종을 이루었으나 '90년대 이후 저소비 전력과 제어성능 등에서 탁월한 VVVF기종이 급속도로 늘어나고 있는 것으로 나타났다.
엘리베이터 소비전력량 추정 유압식 및 기타 엘리베이터를 제외한 국내 인승용 총 엘리베이터 소비 전력량은 74만1천4백19(MWh/년)으로 추정되며, 이는 건물에서 사용하는 전체전력량(8만4천4백GWh)의 1.5%수준에 달하는 것으로 나타났다.
업종별로는 공동주택이 총소비전력 기준으로 가장 많은 전력(81.4%)을 사용하고 있으며, 다음으로 근린(6.65%) 및 업무시설(5.74%) 순으로 나타났다. 엘리베이터 소비전력 분석 상대부하곡선을 구하고 이를 다시 평일, 주말, 휴일로 구분하여 보니 공동 주택에서는 평일 오전 8시∼9시 오후 5시∼8시 사이에 가장 많은 전력이 소요되었으며 주말엔 오후 12시 30분∼5시 사이, 휴일엔 오전 8시 30분∼오후 6시까지분주한 시간대가 폭넓게 나타났다.
또 각종 엘리베이터를 제어방식별로 전력량을 산출해 보니 VVVF 제어방식으로 분속 60m급 15인승 엘리베이터가 15층 아파트에 설치된 경우 평균적으로 평일과 주말엔 18.3㎾h, 휴일엔 20.13㎾h가 소요됐으며, 최근 늘어나고 있는 분속 90m급 VVVF 제어방식의 15인승 엘리베이터는 평일과 주말에 18.6Kwh, 휴일에 20.46㎾h가 소요됐다. 운행방식 변경에 따른 절감효과 격층운행이란 원래 전 서비스 가능층중에서 홀수층 또는 짝수층만을 운행시킴으로써 평균 대기시간을 단축시키기 위한 방안으로 제안된 것이다.
조사 결과 전층운행을 격층운행으로 바꾸게 되면 공동주택에 있어서는 시간당 40.63W(절감률 4.2%), 업무시설은 66.26W(절감률 5.0%), 근린시설에서는 12.57W(절감률 6.1%), 판매시설에서는 56.14W(절감률 8.1%)가 절약되는 것으로 나타났다.
닫힘버튼 폐쇄에 의한 절감률은 전격층 변경에 따른 절감률보다는 다소 적게 나타났다. 공동주택에 있어서는 시간당 13.06W(절감률 1.4%), 업무시설은 53.09W(절감률 4.0%), 근린시설은 10.46W(절감률 5.1%), 판매시설에서는 49.18W(절감률 7.1%)가 절약되는 것으로 나타났다.
그러나, 현장 적용에 있어 닫힘버튼폐쇄는 전격층 변경보다 훨씬 적요이 용이하며, 또한 군관리 방식의 엘리베이터에도 적용이 가능하다.

무부하 싸이클에서의 전력부하패턴 분석
◆AC2 및 DB기종 = 교류식 (AC-DB기종)의 엘리베이터는 기동시에 기동전력이 매우 높은 것이 특징이다. 엘리베이터는 특성상 기동 및 정지가 빈번하게 이루어지므로 전체적인 소비전력이 인버터식 엘리베이터에 비하여 크게 증가하게 된다. 전반적으로 초기 부하제어를 인버터방식과 같이 원만하게 제어할 수 없으므로 인버터방식보다는 상대적으로 많은 전력이 소모된다.
◆인버터 기종 = 저속 인버터 기종은 AC-DB와 함께 국내에 가장 많이 보급되고 있는 기종으로서 이의 효율개선 여부에 따라 전체 엘리베이터 부문의 전력사용 합리화가 가능할 것으로 판단된다. 무기어 고속 인버터의 경우 전력회생에 있어 모든 기종을 통틀어 가장 완벽하게 전력이 회생될 뿐만 아니라 전력량도 큰 것으로 측정됐다. 따라서 향후 고속용 엘리베이터는 인버터방식을 채택하는 것이 매우 바람직할 것으로 보인다.
◆워드레오나드(MG기종) = 워드레오나드(MG기종) 방식은 부하패턴이 고속 및 저속의 경우 모두 인버터 및 정지레오나드 방식과 유사하나, 대기전력이 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 워드레오나드방식의 전력사용량은 인버터방식에 비해 큰 폭으로 증가한다.
◆정지 레오나드 방식 = 정지 레오나드 방식은 워드레오나드 방식의 전력변환장치를 개선한 방식으로서, 전력회생은 워드레오나드 방식과 유사하다. 그러나 효율은 대폭 향상시킨 점이 워드레오나드 방식과의 두드러진 차이점이다.
◆부하별 부하곡선 비교 = 인버터 기종의 무부하, 25%, 50%, 100% 부하별로 1회 싸이클 동안의 부하패턴의 변화 및 소비전력량을 비교함으로써 실제로 전력소모가 일어나는 메카니즘을 알아볼 수 있고, 부하변동에 따른 부하곡선 변화는 엘리베이터 구동방식상 제어방식별로 비슷한 양상으로 나타난다. 정지시 대기전력 비교 정지식 대기전력이란 엘리베이터가 운행되지 않고 정지하고 있는 상태를 말한다. 대기전력은 각 속도별, 하중에는 관계가 없으며, 기종 및 속도별로 다소 차이가 발생하는 것으로 나타났다.
따라서 각 기종별 속도별로 대기시 소비전력을 실측한 결과 가장 적은 방식은 인버터 기종으로 대략 30(W/H)정도로 나타났으며, 가장 큰 방식은 MG방식으로서 대략(KW/H) 에 달하는 것으로 나타났다. 엘리베이터에 대한 전체 수요관리 효과는 약 11.8% 엘리베이터에 대한 수요관리방식별 절전 잠재량은 8만8천5백67MWh로 추정되었고, 이중 제어방식(기종)교체에 의한 절전효과가 91.4%로 거의 대부분을 차지하고 있으며, 닫힘버튼 사용폐쇄 및 격층운행 실시효과는 각각 5.0%, 3.6%로 낮게 나타났다.
한편, 전체 엘리베이터 소비전력량(75만1천6백69MKh)대비 제어방식별 기종교체에 의한 절전 예상효과는 약 10.8%로 나타났고, 닫힘버튼 사용 폐쇄 및 격층운행 실시효과가 각각 0.59%, 0.42%로 미비하며, 엘리베이터에 대한 전체 수요관리 효과는 약 11.6%를 차지하고 있는 것으로 나타났다.