한국승강기안전센타 제3회 연구과제 발표대회 장려상 수상작

권동식 승강기의 안전장치 설치

발표자 : 울산경남지사 이용인 과장

1.1. 서론

1.1 목적
1970년 이후부터 국내의 산업화가 급성장하면서 승강기 관련 산업도 획기적인 발전을 거듭하였다. 2000년대 접어들면서 연간 생산능력이 2만 여대에 이르러 동남아 지역을 비롯 30여개국에 수출되어 전세계수요의 약 10%에 상당하는 물량을 공급하고 있다.
이는 세계5위권에 해당하는 국제적인 수준이며 특히 LG 오티스의 등장으로 세계승강기 산업의 중심이 되어 가고 있는 위치에 있다. 이와 병행하여 정부에서는 1989년 산업안전보건법에 산업체 승강기의 관리체계를 제도화하였고 1991년 승강기 제조및관리에관한법률 제정으로 본격적인 검사제도의 도입 등으로 체계적이고 종합적인 관리를 실시하게 되었다.
산업체에서도 다양한 형태의 물류 이송용 승강기의 필요성이 점차 증가하고 있다. 미국, 캐나다를 비롯한 선진국에서도 안전성을 확보하면서 이들 특성에 맞는 저가 승강기 개발을 목적으로 한 다양한 형태의 특수 승강기에 관한 기준을 발표하고 있는 추세이다.
국내에서도 다양한 화물용 승강기를 저가로 공급하여 설치운행되고 있으며 이러한 화물용 승강기의 설치상태를 조사한 결과 안전장치 미설치로 인한 안전상 문제점이 많아 안전사고가 빈번히 발생되고 있는 실정이며, 특히 권동식 승강기의 과부하 및 로프이완으로 인한 사고가 사상사고의 주요 원인으로 분석되어 이를 보완하고자 산업체에서 적은 비용으로 일반 기계공이 간편하게 설치·사용할 수 있는 새로운 과부하 방지장치 및 로프이완 감지장치를 고안한 것을 소개하고자 한다.

1.2 화물용승강기의 설치현황
2000년 6월 30일 기준으로 운행되고 있는 승강기는 18만 여대이다. 이중 용도가 화물용 승강기로 분류된 것이 1만9천3백99대이다.
세부적으로 살펴보면 승강기종류가 화물용으로 분류된 8천11대 중에서 공장에 설치된 것은 5천1백60대로 64.4%를 차지하고, 승강기형식이 권동식으로 분류된 것이 6백23대 이다.
이중 로프가 1가닥인 승강기 6백74대 이고, 공장에 설치된 것이 6백2(89.3%)대로 통계상으로 기록되어 있으나 무적 승강기를 포함하면 3천여대는 될 것으로 추산된다. 이와 같이 위험에 노출된 많은 승강기가 공장에 설치되어 산업재해의 원인을 제공하고 있다는 것을 통계적으로 나타내고 있다.

1.2. 권동식승강기의 설치 상태와 문제점
2.1 권동식승강기의 설치상태
●기계실이 확보되어 있지 않음.
●정상적인 레일을 사용하지 않아 운행 중에 카의 흔들림이 많이 발생함.
●도아 및 도아로크장치는 수동임.
●조속기 및 비상정지장치가 설치되어 있지 않아 추락대책이 없음.
●승강로가 협소하여 교체 설치할 수 있는 공간이 없는 것이 대부분임.

2.2 권동식승강기의 주요안전장치의 문제점
피아노선으로 리미트스위치와 주로프를 연결하고 스프링으로 리미트스위치와 벽등의 고정단을 연결하여 균형을 유지시키고 로프가 이완되면 스프링의 복원력으로 리미트스위치를 작동시키는 방식으로 정확한 작동이 보장되지 않는다.
카 상부에 설치된 HOIST 후크 밑에 리미트스위치가 설치된 것으로 로프 이완시 후크의 처짐을 감지하는 방식으로 후크의 넘어지는 방향에 따라 감지가 안될 경우도 있다.

1.3. 안전사고 사례와 분석
한국승강기 안전관리원과 노동부통계에 의하면 1993년에서 2000년 사이의 승강기 사고는 총2백85건이고 사상자수는 총3백16명이다.
이중에서 승강기의 용도가 화물용으로 분류된 화물용, 자동차용, 덤웨이터에서 발생한 사상자수는 총1백65명(사망 46명, 중상 1백2명, 경상 17명)으로 52.2%를 차지하고 있다.
 이러한 사고비율을 총 설치비율(승용10 : 화물용1)과 비교해보면 화물용 승강기의 사고율이 약 11배나 된다는 것을 알 수 있다. 그러나 산업체에서 발생되는 재해사고는 대부분 자체에서 해결하고 외부에 노출시키지 않는다는 점을 감안하면 실제 사고율은 더 높은 것으로 추정된다. [표3] 승강기 안전사고 사례에서 열거한 것처럼 권동식승강기에서의 안전사고 사례를 분석해 보면 대다수가 운행중에 승강기에 적재된 화물의 노출로 인한 끼임과 이로 인한 로프의 이완, 이를 확인하지 않고 끼인 화물을 제거하다 승강기의 추락으로 협착 또는 추락 등의 안전사고가 발생함을 알 수 있다.

1.4. 안전장치 보완과 관련된 검사기준

1.5. 안전장치 설치

5.1 개요
로프 1가닥을 4:2로핑 또는 로프 2가닥을 2:1로핑으로 설치하여 사용하는 권동식승강기를 그림4, 그림5와 같이 2가닥으로 분리하여 각각 체결하면서 압축스프링을 사용하여 압축과 복원력의 원리를 이용하여 로프이완감지장치 및 과부하방지장치를 설치하고자 한다.

5.2 기계장치 설치
5.2.1 승강기제원
용 도 : 화물용 승강기
형 식 : 권동식교류
카크기 : 2000 * 2000
주로프 : 10 * 1
로 핑 : 4 : 2
카자중 : 1100Kg
적재하중 : 1500Kg

5.2.2 스프링선정
자유높이(H) 110mm
소선지름(d) 11mm
스프링 외경(D) 52mm
총권수(n) 7.75
NORMAL LOAD(δ=9.0mm)
SOLID LOAD(H=80.5mm⇒δ=29.5mm)
1개의 코일스프링에 작용하는 하중(P)은 P~=~1100~+~1500~=~2600(Kg)이다.
여기에서, 처짐량을 감안하여 작용하중의 2배를 적용하면 P sub max~=~P*2~=~2600*2~=~5200Kg이 된다.
P를 최대압축하중 P4로 나누면 {P sub max~=~} over P~=~5200 over 1090~=~4.77, 즉 4.77개의 압축스프링이 필요하다. 그러므로, 여기에서는 총5개의 압축스프링을 사용한다.

5.2.3 설치순서
① 체대설치
 - 각목 등으로 카를 고정시키고 로프를 이완시켜 주로프를 2가닥으로 절단하고 150*75규격의 ㄷ형강으로 체대를 설치한다.
② 로프 소켓에 체결
 - 주로프가 10이므로 U클립 4개로 소켓에 고정시킨다.
③ 소켓을 체대에 끼움
④ 압축스프링 체결
 - 주 스프링과 보조스프링을 소켓에 끼운다.
⑤ 압축스프링 흡수판 고정
 - 스프링 위에 흡수판을 올리고 각 소켓에 2개의 너트로 고정하고 분할핀을 체결한다.
⑥ 스위치 부착
 - 과부하방지장치용 마이크로스위치(S/W1)를 "B"접점을 사용하여 흡수판 아래에 설치하고, 로프이완감지장치용 마이크로스위치(S/W2)는 이 미작동한 상태이므로 "A"접점을 사용하여 흡수판 아래에 설치한다.
그리고 S/W2는 "B"접점을 사용하여 흡수판 위쪽에 설치할 수도 있다.)
⑦ 완성

5.2.4 설치 후 처짐량 측정
무하부시 카 자중에 의하여 9mm의 처짐이 생겨 로프이완시 로프 이완감지스위치를 작동시키기에 충분한 여유 거리를 가질 수 있고, 100%의 하중을 적재시에는 20mm의 처짐이 생기므로 최대 처짐량인 29.5mm보다 9.5mm의 여유가 있으므로 과부하방지장치(OVERLOAD S/W)를 작동시키기에 충분한 여유 거리가 있을 뿐만 아니라 코일스프링에도 과도한 피로를 주지 않는다.

5.2.5 코일스프링 갯수에 따른 올바른 배치
이것은 주로프에 사용되는 스프링과 하중분산을 위해 사용하는 스프링의 개수에 따라 균등하게 하중을 받을 수 있도록 배치한 것입니다(위 그림 참조).

5.3 전기적인 보완

5.3.1 수동도아를 사용할 때
자동도아를 사용할 때는 일반적인 회로구성인 로프이완감지스위치는 안전라인으로 연결하고, 과부하방지장치는 열림 버튼라인으로 연결하면 된다. 문제는 수동도아를 사용하는 경우이다. 이 경우에는 [그림 14]와 같이 대체로 로프이완감지스위치와 과부하방지장치를 안전라인(29번 릴레이)으로 연결한다. 이 경우 로프이완감지장치는 문제가 없으나 과부하방지장치는 승강기가 주행 중에도 스위치를 작동하면 정지하므로 검사기준 4.1.4(15)②주행 중에는 작동이 무효화되어야 한다." 는 부분에서 문제가 발생한다.

5.3.2 개선안
과부하방지장치 릴레이(WOL)를 별도로 사용하고 "U","D"마그네트의 ‘B’접점을 연결한다. 그러면 카가 운행하기 위하여 "U","D"마그네트가 작동하면 과부하방지장치가 작동하지 않는다. 그러나 카가 운행하지 않을 때 WOL이 작동하면 부저릴레이(BZ)가 작동하고 29번 릴레이가 OFF되고 부저가 경보음을 발하면서 카가 운행되지 않는다.

6. 결론
현재 권동식승강기를 정기검사 대상에서 제외 시켜야 한다는 의견이 많은 상태이지만, 분명한 것은 정기검사 대상에서 제외된다 해도 산업체에서는 운송수단으로 계속 사용하게 될 것이다.
안전이 무시된 상태로 제작·설치되어 사용하는 흉기와 같은 승강기에 과부하방지장치와 로프이완감지장치를 설치함으로서 과적으로 인한 주로프에 주어지는 과부하를 막아 추락등의 안전사고를 예방할 수 있고, 운행 중에 끼임 발생시 필요이상의 로프 풀림을 방지하여 사망으로까지 이어지는 협착 사고를 사전에 예방할 수 있다.
지금까지 살펴본 안전장치는 투자 비용이 저렴할 뿐만아니라 공사기간도 하루면 되므로 위험에 노출된 많은 권동식승강기에 설치되어 안전사고 예방에 도움이 되기를 바란다.
■문의 : 한국승강기안전센타(문의 : 울산경남지사 : 052-271-3656).