Studies on Methods to Assess The Life Expectancies of Safety Components for Lifts
연구기관 : 한국승강기안전센타｜책임연구원 : 전해진｜연구원 : 이종철, 이선순, 한익권, 박승태, 윤우진, 안교근, 김도균, 김동하, 김재우, 최성욱, 박일신

10. 승강기의 모더니제이션(Modernization)
기계를 사용하다 보면 예상하지 못한 고장으로 인한 사고로 귀중한 인명과 재산피해를 입는 경우가 있다. 이는 제품에 하자가 있거나 관련 시스템과 부품이 마모·노후·훼손되었기 때문이다. 잦은 고장으로 수리비가 많이 들거나 갇힘사고 등이 자주 발생하는 승강기는 자체검사나 정기검사 시에는 이러한 문제가 전부 확인되지 않을 수 있으므로, 전문업체나 검사기관의 기술상담을 통해 원인을 분석하여 문제점을 해소하는 것이 안전운행의 지름길이다.
특히, 아파트 건설 붐으로 1988~1993년에 승강기 수요가 급격히 증가되면서 설계·제작 및 설치 등에 대한 충분한 기술력을 갖추지 못한 승강기 제조업체가 생김과 동시에 안전성 및 신뢰성이 검증되지 않은 정상 이하의 승강기가 많이 설치되었다. 이러한 승강기를 보유한 주민들은 10~15년 정도 사용한 승강기들의 잦은 고장과 승차감 불량 등으로, 불안감 및 불편함 등의 불만이 많은 것으로 조사되었다.
이와 같이 고장이 잦거나 승차감이 불량한 노후승강기를 이용하거나 관리하는 사람들의 최대 관심사는 “내(우리) 승강기의 상태는 어떠한가”, “이 승강기를 얼마나 더 사용할 수 있을까”, “교체한다면 전면 교체할 것인가, 아니면 부분 교체하여도 될 것인가” 등일 것이다. 본 장에서는 승강기 모더니제이션(Modernization)시 참고하여야 할 사항들을 다음과 같이 정리하였다.

10.1 승강기의 구입 및 교체(Modernization) 절차
대부분의 건물주인들은 신규 구입시나 개보수(Modernization)시 공급자들에게 현장을 보여주고 견적을 의뢰하여, 최저가 업체에게 발주하는 것이 관행이다. 간혹 의협심 있는 제조사 영업사원이 총체적인 건물주의 이익을 위해 내용이 충실한 견적을 제출하면 견적가가 비싸서 수주가 되지 않는 실정이다.
우리 속담에 ‘싼 것이 비지떡’이라는 말이 있지만, 현실적으로는 많은 건축주들은 내용보다는 싼 쪽을 선택하는 경우가 많다. 여기서, 우리는 과연 그 건물주가 비전문가인 경우 경제적인 행위를 하였는지 의심이 간다. 선진국이나 대기업의 개보수 및 신규설치 등 엔지니어링이 요구되는 설비를 구입할 경우에는 통상적으로 다음과 같은 절차를 거친다.
승강기 상태 진단
기본 구매사양 결정
구매사용 결정(전문가 의뢰 및 ‘표준시방서’ 참조)
견적사양서 접수
비교검토 및 최소기술선택 (전문가 의뢰)
동일 조건 하에서 견적가 요구
업체 선정
최종사양 결정
설치 및 감리
상기사항은 제작사가 아닌 제3자인 전문가에 의해 이루어져야 하며, 컨설팅 비용으로 5~8%의 추가 비용이 든다. 그러나 위험을 줄이고 공정성 있는 견적 검토, 사양 결정과 올바른 설치 등의 종합효율을 따지면, 결과적으로 이익이 된다. 그러므로 이해득실을 떠나서 집을 지을 때 전문 설계사에게 설계를 의뢰하는 것과 같은 필수적인 과정임을 알아야 할 것이다. 한국의 경우도 인천국제공항, 서울은행 등 전문가가 많은 단체일수록 상기 과정을 거쳐 승강기를 설치하거나 개보수를 하고 있으며, 최근 검사기관이나 컨설팅 업체에 의한 정밀진단 사례가 급격히 증가하는 추세에 있다.

10.2 모더니제이션의 효과
안전성 및 유지보수측면 : 승강기 각 부품의 사용수명이 한계에 도달한 엘리베이터의 안전성에 대한 문제와 특정부품에 대한 예비부품(Spare Parts)의 지속적인 공급이 어렵게 되는 것을 제품 손상시 유지보수가 어렵게 되는 것을 예방할 수 있다.
에너지 절약측면 : 인버터 구동방식이 적용되기 이전의 제품들은 전력소모가 과다하여 에너지 소비량이 많으므로, 최신 제어시스템인 인버터 방식으로 교체할 경우 40~50%의 절감 효과를 기대할 수 있다.
승차감 향상측면 : 1990년 이전에 설치한 승강기들은 대부분 정 토르크 운전 특성이 없는 제품들로 카 내부의 부하조건에 따라 승차감이 달라지고 착상에도 오차가 발생할 수 있었으나, 고속 마이크로프로세서를 사용하여 연속적이고 정확한 속도제어방식을 채택하므로 출발에서 정지시까지 안락하고 쾌적한 승차감과 정확한 착상을 얻을 수 있다.
기계실의 발열감소측면 : 기존 제품이 낮은 효율로 인해 기계실 발열이 심하고, 이로 인하여 제어반 내부 소자들의 수명이 단축되거나 오동작이 발생되는 것을 예방할 수 있다.
인테리어 개선효과 : 의장 개선 및 디자인 현대화로 건물의 가치가 상승하는 효과를 가져온다.

10.3 교체사례별 개선효과
승강기의 항목별로 모더니제이션하는 경우에 있어서의 개선효과는 아래 표10.1과 같다.

11. 주요안전부품의 위험성 평가
승강기의 주요안전부품이 이용자의 안전에 영향을 미칠 수 있는 상황을 설정 및 분석하여, 위험한 상황이 예상될 경우, 이에 대한 대책을 수립하여 미연에 안전사고를 방지하는데 그 목적이 있다.

11.1 주요안전부품의 Risk Analysis

11.2 대책
승강기는 2만 여 개의 부품이 유기적으로 연결되어 움직이는 정밀한 기계이다. 설계부터 생산까지 철저한 품질관리를 통하여 생산된 제품이 정상적으로 설치되었다 하더라도 적절한 유지관리를 하지 않고 부품을 적기에 교체하지 않으면 부품이 본래의 기능을 상실하게 되어 결과적으로 안전사고의 원인이 된다. 이는 승강기에 대해 전문적인 지식이 있는 작업자가 안전부품의 중요성을 인식하고 철저한 예방정비를 하여야 부품결함에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 다음(아래)의 표는 11.1항에 열거한 주요 안전부품의 예방정비 내용을 정리한 것이다.

12. 승강기 부품의 신뢰성과 수명
12.1 수명의 정의
생명체의 수명은 그 생명체가 살아있는 기간으로 정의할 수도 있으나 설비나 시스템의 수명은 신뢰성(reliability)으로 표현함이 적절할 것이다. 승강기의 목적은 사람이나 화물을 안전하고 쾌적하게 운반하는데 그 목적이 있다. 그러므로 승강기나 부품의 수명이란 안전성이 주요 계량 대상이 된다. 안전성이나 위험성은 절대적인 언어로 표현할 수 없다. 100% 안전성이나 100% 위험성은 존재하지 않으며, 환경조건, 사용조건, 사용자의 상태에 따라 복잡한 관계로 표현할 수 있을 것이며, 위험성이 높으면 안전성이 낮고, 위험성이 낮으면 안전성이 높다고 할 수 있다.
위험성(risk)이 높다, 낮다는 것을 수치로 표현할 수 없으며 단지 분석을 통하여 통계적인 확률로 표현할 수 있다. 특히, 승강기에서는 부품, 환경조건, 시스템의 구성 및 사용자의 조건에 따르며, 위험의 정도는 ISO Risk Analysis Methodology(ISO/TS 14798)에서 규정한 바와 같이 예상되는 위험의 정도와 빈도로 표시되고 있으며, 이는 시스템을 구성하는 설계, 부품의 신뢰성이 주요 변수가 될 것이므로 본 연구는 특히, 부품의 신뢰성과 안전성의 상관관계에 관한 문제를 다루고자한다.
시스템(System)이나 부품의 신뢰성이란 예정된 사용기간 동안 그 부품의 설계나 사용조건에서 기본성능을 만족하는 확률(Probability)이며 고장(Failures)에 대한 확률이기도 하다. 고장(Failures)의 유형은 크게 ▲사용 초기단계나 예정된 수명 이전에 고장이 나는 것 ▲사용 중 예측치 않은 고장 ▲마멸(Wear out)이나 마모 등 사용기간의 경과 및 Maintenance 정도에 따라 결정되는 것으로 분류된다.
여기서 첫 번째와 세 번째 항목은 대체로 설계의 안전율, 사용조건, 환경조건, 유지관리 등에 따르며, 두 번째 항목은 재료나 가공 및 조립과정의 품질과 연관되는 경우가 많을 것이다. 이들 모두가 공정의 신뢰성에 관한 문제이다.

12.2 신뢰성(reliability)
신뢰성(reliability)이란 시간의 측면에서 본 품질로서 일정기간동안 주어진 기능을 원활하게 수행할 수 있는 제품의 능력을 말한다. 즉, 제품을 오랫동안 고장 없이 잘 사용할 수 있다면 신뢰성이 높은 것이다. 신뢰성의 정량적 척도인 신뢰도는 “시스템, 기기, 부품 등이 규정된 사용조건하에서 의도하는 기간동안 요구되는 기능을 수행할 확률”로서 정의된다. 따라서 제품의 신뢰도를 정확히 평가하기 위해서는 첫째, 제품에 요구되는 기능이 명확히 정의되어야 하고, 둘째, 제품의 사용조건 또는 환경조건이 규정되어야 하며, 셋째, 제품의 사용기간을 측정할 수 있는 시간이나 시간에 상응하는 척도가 마련되어야 한다.
제품이 요구되는 기능을 다하지 못하는 것을 ‘고장’이라고 한다. 요구되는 제품기능을 정의하는 것, 즉, 고장을 정의하는 것이 위의 세 가지 중 제품의 정확한 신뢰도 평가에 가장 중요하다고 할 수 있다. 같은 제품에 대해서도 고장을 어떻게 정의하는 가에 따라 제품 신뢰도는 크게 달라지는데, 예를 들어 자동차의 경우 달릴 수 없는 상태만을 고장으로 볼 경우의 신뢰도는 소음이 크거나 가속이 잘 되지 않는 것도 고장에 포함시키는 경우의 신뢰도보다 커지게 될 것이다. 이와 같이 파국적 고장만 고려하느냐, 기능이 주어진 정격범위를 벗어나게 되는 열화고장까지도 고려하느냐에 따라 신뢰도는 많은 차이가 난다. 그러므로 제품의 신뢰도를 평가할 때는 고장으로 취급되는 상태를 명확히 정의하여야 한다.
제품의 사용조건 또는 환경조건도 신뢰도에 크게 영향을 준다. 동일한 제품도 사용할 때의 전압, 전류 등의 사용조건 또는 온도, 습도, 진동 등의 환경조건면에서 많은 차이가 난다. 예를 들면, 도로사정이나 사용연료의 종류, 운전자의 숙련도 등이 자동차의 신뢰도에 영향을 줄 것이다.
제품신뢰도는 사용시간에 따라 달라진다. 동일한 제품이라도 일년 후의 신뢰도는 이년 후의 신뢰도보다는 높다. 보통 사용시간에 의해 신뢰도를 정의하나, 시간 이외의 다른 척도를 사용하는 경우도 있다. 예를 들어 전기스위치는 반복횟수, 자동차는 주행거리 등 같은 척도를 사용한다.
위의 신뢰성 정의는 좁은 의미라고 할 수 있다. 넓은 의미의 신뢰성은 신뢰도, 가용도, 보전도(RAM : Reliability Availability Maintainability)를 의미한다. 여기서 신뢰도는 수리 불가능한 시스템의 신뢰성 척도로 사용되고, 가용도는 수리가능한 시스템의 경우에 특정 시점의 시스템이 작동하고 있을 확률이다. 보전도는 부품이나 설비가 설계된 용도에 따라 기능을 할 수 있는 상태로 유지되거나 복구되어지는 활용도이다.

12.3 품질보증과 신뢰성
품질보증이란 소비자가 안심하고 만족하게 살 수 있고, 이것을 오래도록 사용할 수 있도록 품질을 보증하는 것이다. 이 정의는 어디까지나 소비자가 납득할 수 있는 품질의 제공이야말로 품질보증이라는 사실을 나타내고 있다. 이를테면 ‘안심’이란 생산자가 현재에 이르기까지 소비자에게 불신감을 받을만한 제품의 출하를 하지 않았다는 사실이 필요하다는 말이다. 또한, ‘만족’이란 소비자가 기대한 성능, 기능이 충분히 달성되어야만 한다는 것을 의미한다. ‘오래 사용’할 수 있다는 것은 충분한 내구성을 지니며 고장나지 않는 제품을 제공하는 것, 만약 고장날 경우에는 간편하고도 신속하게 수리할 수 있는 제품이어야만 한다는 것이다. 이를 위해서는 교환부품의 보급이 원활히 이뤄지는 체계와 적절한 애프터서비스를 가능케 하는 기술력, 설비 등이 필요하다.

12.4 품질보증의 중요성
제품(재료, 부품 등을 포함)의 품질이 소비자가 요구, 기대하고 있는 것과 일치되고, 경합제품과 비교해 보아도, 유용성과 가치가 있으며, 가격 면에서도 충분히 납득할 수 있는 우수한 것으로, 기업의 영업자세, 서비스 체제와 그 실무에 대해서도 신뢰감이 있다면, 소비자는 기꺼이 구매해 만족해한다. 또한, 친구나 친척들에게도 그것을 구매하도록 권유해 줄 것이다. 다시 말하면, ‘좋은 제품은 구매한 고객이 세일즈맨’이다. 그러나 품질이 나쁘면 소비자는 구매해주지 않는다. 만약 품질이 나쁘다는 것을 모르고 구매한 다음 그 제품에 부적절한 점이 발생한다면, 소비자는 그 상품에 대해 불신감을 지님과 아울러 클레임을 청구하든가, 또는 소송을 제기할 것이다. 공정 중에 품질불량이 발생하면 가공비, 재손질 비용의 손실이 있을 뿐 아니라 표준작업을 교란시키게 되며, 높은 생산성을 얻을 수 없다. 즉, 가격 경쟁력도 저하된다.
이런 사실로 미루어 각각의 공정에서 품질을 확보하고 후공정에 보증해 나가는 품질보증활동의 필요성, 중요성을 인식할 수 있다. 품질과 신뢰성은 이제 가격이나 성능과 동등한 전략적 변수가 되었다. 일반 소비자들은 자동차를 구입하기 전에 수리기록 비교정보를 참조하며, 회사에서는 자료처리 장비를 구입할 때 무결함 작동에 대한 더욱 엄격한 보증을 요구한다. 품질과 신뢰성을 정상적인 제조 절차의 일부로 강조하는 기업은 오늘날 시장에서 경쟁할 수 있을 것이고, 품질보증을 일련의 최종검사선별로 보고 신뢰성을 보증가격책정 관련 용무로만 보는 기업은 차츰 사라질 것이다.

12.5 품질관리에 포함될 사항
많은 승강기 제조업체들이 구입자재나 제조공정에서 불량품이 나오는 것엔 별 관심이 없고, 회사 밖으로 나가는 제품에 대해서 불량품이 있는지 여부를 따지고 있다. 제품을 조립단계나 설치단계에서 아무리 철저한 검사를 한다 해도, 이는 형식적일 수 밖에 없으며, 항상 불량품이 포함되어 출하될 것이다.
품질관리의 근본개념은 설계나 목표품질에 대한 동질성 및 균질성이며, 불량이 일어날 수 있는 원인을 근본적으로 제거하는 기법이다. 회사 내 전 부문에서 오류가 발생할 수 있는 구조, 시스템 그 자체에 메스를 가한다는데 목적이 있다고 할 수 있겠다.
승강기는 약 2만 가지의 부품으로 구성되어 있으며, 운행도중에 불량품이 포함된 부품이 그 기능을 상실할 경우, 매우 심각한 사회적·경영적 문제를 야기할 수 있으며, 또한 앞장에서 언급한 신뢰도와 직결되어 있으므로, 6시그마 같은 품질관리 운동이 절대적으로 필요한 산업으로 분류되고 있으며, 이러한 사유로 선진국의 경우 업체의 대형화·합병화가 되고 있다고 사료 된다. 본 장에서는 승강기를 제조하는 업체가 최소로 구비하여야 할 품질관리 내용을 소개하고자 한다.

12.5.1 경영자는 품질방침, 목표를 설정하고 문서화한다.
품질방침이 조직 내 모든 계층에 충분히 전달·이해 및 실행되고 있다. 품질방침, 품질목표 및 품질시스템을 지원할 조직체계를 설정하고 있다. 설계, 제조공정 및 제품에 대한 구체적인 품질목표설정

12.5.2 품질시스템이 문서화되고 유지되며, 전 조직을 통해 관리되고 있다.
설계 및 설계요구에 대한 적합성. 품질정보 시스템.

12.5.3 전 제조공정에서 공정관리가 되고 있는가?
자재 및 제품의 품질상태가 식별되고 있다. 품질계획에 따른 자재의 검증. 제품 적합성의 설정. 부적합 제품의 분리관리. LOT 추적관리. 기계와 공정설비에 대한 관리기록이 존재한다.

12.5.4 제품의 불량방지를 위한 검사조직을 운영하고 있다.
검사 및 시험절차를 구체적으로 기술하고 있다. 작업자들에게 직무교육(OJT)을 통해서 규정된 항목을 훈련시키고 있다. 작업자와 분리된 검사조직의 운영 <0A344> 제품이 출하 가능한지를 판단하기 위해서 최종검사를 실시한다. 기록유지 통계적 기법에 의한 관리.

12.5.5 불량 및 불만에 대한 평가 및 개선체계
내부 및 외부 실패원가. 불량률. 고객 불만. Field 불량률.

12.5.6 구매품 관리 절차가 요건에 적합하다.
업체선정 요건의 문서화. 인정검사 절차(초품). 품질, 납기 및 가격을 포함한 협력업체의 실적기록. 문서화된 협력업체 시정조치체계.

12.6 선진국 사례
이상에서 기술한 승강기나 부품의 안전성과 신뢰성을 확보하기 위해, 승강기부품을 제조하는 모든 제조업체는 제조공정의 품질관리가 제조나 판매의 기본 요소가 되었고, 대부분의 국가에서도 승강기나 부품을 판매하기 위해서는 공인기관의 인증을 받도록 하고 있으며, 인증요건에서 설계나 품질관리 및 보증이 가장 중요한 핵심필수요건으로 되어있다. 참고로 유럽에서는 승강기 안전법령으로 유럽관할 내에서 승강기나 안전부품을 판매하기 위해서는 인증기관의 인증을 받고, CE Mark 부착을 의무화 하고 있다(▶다음호에 계속 이어집니다).