Escalator 교통 계획

에스컬레이터의 계획·수송 능력·승객 흐름 규모

1. 에스컬레이터 계획
현대사회에서 사회생활은 정보화의 급속한 성장에도 불구하고 공간의 이동은 필수적이라고 할 수 있다. 점증하는 일상 교통 수단과 같이 건물내의 이동을 위한 설비의 비중 또한 높아만 가고 있다. 여기서 우리가 검토해 보고자 하는 것은 일상적인 자동차나 전철 및 버스 등의 교통 수단이 아닌 제한적 공간내인 건축물 또는 공공 장소에서의 이동에 필요한 에스컬레이터 및 무빙워크웨이에 대한 교통 요구 및 그 설비 계획에 관한 것이다.

1.1 보행자의 이동 특성
에스컬레이터의 교통 계획이나 설비 계획에 앞서 우리 보행자의 행동 특성을 먼저 이해할 필요가 있다. 건물 또는 공공 장소에서의 승객 이동설비는 승객의 편리성, 신속성과 안전성이 고려되어야 하는데 그 이용 승객의 행동 특성에 가장 부합되는 승객 이동흐름을 계획해야 하기 때문이다. 우선 일반 보행자의 보행에는 쉴새 없이 많은 주변 상황의 전개에 따른 시각적 판단과 보행자의 보행 속도 판단, 다른 보행자와의 간격 유지 및 이동의 시간 결정 등이 하나로 통합하여 결정하고 있다.
여러분들은 복잡한 지하철이나 백화점의 이동에서 많은 승객이 특정한 교통제어를 받지 않더라도 그 혼란한 흐름 속에서 목표방향으로 엉킴이 없이 유연하게 이동하게 되는 것을 많이 보았을 것이다. 여기서 우리가 주목할 수 있는 중요한 요소를 보면 승객 각자는 자신의 신체 공간을 정확히 판단하고 이동중인 다른 승객의 신체 공간과 소지품을 정확히 판단하여 공간 확보와 함께 속도를 조절하여 진행하게 된다.
이미 이전의 엘리베이터 설계시 승객의 흐름에 대해 검토한 바와 같이 보행자 한 사람에 필요한 신체치수는 평균적으로 다음과 같다.
보통의 성인은 대략 폭 600㎜와 깊이 450㎜의 신체 공간을 가지고 있다. 또한 보행자는 누구나 최대한의 자유 공간을 확보하기 위해 의식적이든 무의식적이든 필요한 만큼의 회전 반경을 예상하게 되고, 인접 보행자의 수와 속도에 따라 공간 확보를 위해 노력하게 된다. 이는 혼잡한 대중 교통 수단 및 공공 장소에서도 동일한 행동 특성을 관찰할 수 있다.
일반 성인의 정지 공간에서의 1인당 점유 공간의 평균은 [그림1]과 같이 600㎜ × 450㎜의 공간을 점유한다. 이 공간은 타인과 접촉하지 않는 최소한의 필요 공간으로 다른 보행자에 대해 불편을 느끼지 않는다. 인접한 보행자와의 신체 접촉이 필요 없는 상태를 유지하기 위한 면적은 0.28평방미터의 공간이 필요하다.
일반 성인(미 육군기준)의 실제 점유 면적은 약 0.21ｍ2가 되지만 이 공간으로는 인접한 사람과의 자유 공간을 확보할 수가 없다. 이 자유 점유 공간은 인접한 사람과의 신체 접촉이 없는 상태의 공간을 의미한다. 또한 보행자간의 어깨 접촉이 일어나는 상태에서는 1인당 약 0.18평방미터 ∼ 0.2평방미터의 바닥 공간밖에는 확보할 수가 없고, 불편을 느끼는 복잡한 공간에서는 1인당 점유 면적이 0.14평방미터까지 떨어지게 되어 이미 쾌적한 보행 공간을 확보할 수가 없다.
불편을 느끼는 공간은, 승객의 신체폭인 600㎜로 좌우 회전시 인접승객과의 접촉 한계공간으로 지름 600㎜ 원의 면적인 0.188평방미터가 양호한 공간의 하한선이다. 그러면 승객의 이동간에 탑승하게 되는 에스컬레이터의 경우 승객의 탑승 및 이동 공간 확보를 위한 자유 공간을 검토해 보기로 한다. 국내에서 준용되고 있는 에스컬레이터의 운전속도는 0.5mps(30mpm)이다. 즉, 1초에 50㎝의 속도로 운전하게 된다.
통상적인 에스컬레이터 발판(Step)의 깊이는 400㎜이다. 승객이 편안하게 에스컬레이터에 탑승하기 위해서는 운전속도와 동일한 속도를 유지해야만이 자연스러운 승객의 흐름을 유지할 수 있다. 발판의 폭이 1,000㎜인 일반적인 에스컬레이터의 발판 면적은 0.4평방미터가 된다. 1인당 정지상태의 평균 신체 점유 면적이 0.21평방미터인 점을 감안한다면, 정지한 에스컬레이터에는 모든 발판(Step)에 2사람씩 탑승이 가능할 것이다. 그러나 우리 인간의 행동에는 이동하는 승객 상호간의 감지 영역이 있다.
시각을 통해서 인접 보행자와의 간격과 이동 장소의 적절한 거리와 속도를 조절하도록 되어 있다. 즉, 누구나 보행시에는 팔과 다리의 움직임에 필요한 보행 구역이 필요하고 앞으로의 전진을 확보하기 위한 자유 공간이 필요하게 되고, 이 공간을 확인하기 위하여 인접 보행자의 보행 구역을 확인할 수 있어야만 한다.
인접 보행자와의 보행 간섭을 피하기 위한 최소한의 자유 공간을 확보하기 위한 노력을 우리는 무의식적으로 감지 및 판단하게 된다. 이러한 보행자의 일반적인 특성을 알아야만 정확한 에스컬레이터의 수송 능력을 판단할 수 있기 때문이다.

1.2 보행자와 에스컬레이터의 관계
성인 남성의 평균 보행 속도는 약 분당 80∼85ｍ다. 이는 초당 1.4ｍ의 이동 속도가 된다. 성인 남성의 보행 속도가 1분에 약 120보가 평균인데 이 속도는 1보당 70Cｍ의 이동 속도가 된다. 이것은 방해물이 없는 자유 공간에서의 평균 보행 속도이므로 인접 보행자가 많은 에스컬레이터 인근에서의 속도는 줄어들 수 밖에 없다.
이미 앞에서도 언급한 바와 같이 에스컬레이터의 운행 속도는 국내에서는 분당 30ｍ다. 1초에 50Cｍ의 이동 속도가 되므로, 에스컬레이터의 설계에서도 보행자의 정상접근속도와 에스컬레이터의 운행 속도차이를 흡수해주는 완충 요소가 대단히 중요하다. 엘리베이터의 경우 로비가 완충 역할을 해주듯이 에스컬레이터의 경우에도 각각의 랜딩부(Upper landing / Lower landing)에서 이 완충 역할을 충실히 수행하게 된다. 즉 빠른 이동 속도로부터 에스컬레이터의 운행 속도로 서서히 감속보행할 수 있도록 각 랜딩부가 설계되어야 한다.
승객의 접근 경로로부터 충분한 거리를 두고 자연스럽게 줄서기가 진행되어야 하며, 긴줄서기의 경우에도 충분한 공간을 확보할 수 있는 설계가 필요하다. 또한 에스컬레이터의 수송용량은 반드시 현실적인 계산에 기준하여야 실제 설치후 원활한 운행을 보장할 수 있다.
우리가 통상적으로 이해하고 있는 폭1,000㎜의 에스컬레이터의 경우 시간당 승객 수송 능력을 9,000명으로 이해하고 있으나, 이 수치는 어디까지나 이론상의 계산 수치며 실제 운행시와는 상당한 차이를 경험하게 될 것이다. 에스컬레이터는 고정된 발판 면적인데 반하여, 승객은 항상 이동하고 많은 주위환경에 즉시 반응하게되므로, 단순한 기계적인 반복 동작이나 일정한 탑승규칙을 기대할 수 없다.
우리는 가까운 사이에서도 개인간의 거리는(spacing) 약 1.2ｍ가 필요하게 되며 개인의 신체 깊이(Body depth) 450㎜를 제외하더라도 약 750㎜의 간격을 유지하는 것이 정상적인 보행이 가능하게 된다.
에스컬레이터의 발판의 깊이가 400㎜인 점을 감안하게 되면, 모든 발판에 승객이 탑승할 수가 없다. 발판 하나 걸러서 또는 지그 재그로 탑승하고 있는 것이 현실이다. 설혹 1개씩의 발판 모두에 탑승한다고 하더라도, 1인당 실제 신체 깊이가 330㎜이므로 매우 불편한 탑승으로 인접승객과 신체 접촉을 피할 수가 없다.

2. 에스컬레이터의 수송 능력
에스컬레이터의 수송 능력은 발판(Step)의 폭과 운행 속도에 의해 결정된다. 그러나 건축사나 건축주가 실제적인 수송 능력을 계산함에 있어서는 에스컬레이터의 운행 속도에 따라 일정한 변환 상수를 곱해서 계산해야 한다.
이론적인 계산의 결과 수치에 대략 0.65 ∼ 0.7을 곱하여 실제적인 수송 능력을 구하는 것이 일반적이다. 그 이유는 앞에서 설명한 신체 공간의 확보와 운행 속도에 따른 탑승지연 등에 기인하는 것이다. 물론 활동적인 성인의 경우 모든 발판에 즉시 순차적으로 탑승할 수도 있으나 대부분의 경우는 탑승시기를 놓쳐서 빈 발판이 운행될 수도 있고, 2인용의 경우 1인이 탑승하게 되는 경우가 많기 때문이다.
운행 속도가 빠르면 빠를 수록 승객이 탑승할 수 있는 타이밍의 조절이 어렵고 따라서 탑승 능력은 떨어지게 되며, 반대로 운행 속도가 낮을 경우는 탑승이 용이하여 수송 능력이 상승하게 된다. 앞에서 계산한 9,000명의 이론상 수송 능력은 그 70% 정도인 6,300명 정도가 현실적인 최대 수송 능력이라고 할 수 있다.
[그림3] ∼ [그림6]에 발판(Step) 폭에 따른 수송 능력을 표시했다. [그림3]는 발판(Step)폭이 600㎜으로 1인 탑승이 가능하며, 성인의 자유신체폭과 같은 발판폭이며 비교적 적은 장소에 적합함을 보여준다. [그림4]는 발판(Step)폭이 800㎜으로 2개 발판당 3명의 탑승이 가능하나, 실제는 1인 탑승시 가방이나 물건을 소지할 경우 편리하게 이용할 수 있어 손가방 등을 소지한 승객이 많은 장소에 적합함을, [그림5]는 발판(Step)폭이 1000㎜으로 가장 보편화된 2인 탑승용이며, 무빙워크의 경우, 트롤리 사용시에는 트롤리 1대에 2인 탑승이 가능함을 알 수 있다.
마지막으로 [그림6]에서 보듯이 발판(Step)폭이 1400㎜으로 공항이나 대형 할인점에 사용되며, 3인 또는 2대의 트롤리 사용이 가능하다. 공항과 같이 1대의 트롤리가 있어도 보행자가 충분히 지나갈 수 있는 편리성을 제공한다.

2.1 에스컬레이터 형식별 수송 능력
실제 수송 능력은 외국의 실측 자료를 참고로 한 것이므로 각국의 에스컬레이터 탑승 방법과 관행에 따라 다를 수 있으며, 여기서는 설계시에 참고 자료로 활용하는데 도움을 주기 위한 수치다.
[도표1]에서 나타나는 수치중에서 발판폭이 800㎜과 1200㎜에서는 탑승 인원이 1.5인과 2.5인 등으로 2개의 발판에 3인 또는 5인이 탑승하게 되는데 실제 운행시에는 이론상 탑승이 곤란하다. 따라서 다른 형식에 비하여 수송 능력이 다소 저하됨을 알 수 있다.

3. 에스컬레이터의 승객 흐름 규모(Passenger Flow Volume)
에스컬레이터의 형식과 수송 능력을 결정함에 있어 우선 고려해야 할 사항으로서 에스컬레이터 설치 장소의 유입 승객의 규모를 검토해야 한다.
에스컬레이터의 교통량은 엘리베이터의 교통량 계획과는 다르게 접근하여야 한다. 에스컬레이터는 연속적으로 승객을 이동시킬 수 있어, 엘리베이터의 승강장과 같이 정지상태의 대기는 거의 일어나지 않는다.
업무용 빌딩이나 상업시설의 경우, 전체 상주인구와 매장의 규모에 따라 승객의 흐름을 예측할 수 있다. 또한 대중 교통 수단인 지하철의 경우에도 전동차의 배차간격과 예상도착 및 탑승승객에 의해 단위시간당의 승객 흐름 규모를 계산할 수 있다. 전통적인 승객 흐름을 계산하는 방법은 단위시간 내에 단위거리를 통과하는 보행자의 수에 따라 해당지역의 보행자 흐름의 양을 계산한다. 단위거리 1ｍ당 1분간 통과하는 보행자의 수를 보행자의 흐름 규모(Passenger Flow volume)로 볼 수 있으며, 특정 지역에서의 보행자의 흐름 규모를 짐작할 수 있는 중요한 기준이 된다.
실제로는 보행자 1인당 평균 보행 속도(meters/minutes)를 보행자 점유 보행 간격(meters)으로 나누게 되면 1분간의 보행자수인 흐름의 규모를 계산할 수 있다. 일반성인의 보행 속도가 분당 80∼85미터인데, 1인당 보행 점유 간격이 2미터라면(보행자와 보행자 사이의 동일 방향 진행 평균 간격) 보행자 흐름 규모(Passenger Flow Volume = PV)는 80(person.m/min) / 2 (meters) = 40 persons / minutes. 즉 1분간 40명의 보행자 흐름 규모를 갖고 있다는 의미가 된다. 아침 출근시 또는 퇴근 시간의 첨두 부하 시간대에서는 에스컬레이터 승강장(Landings)에는 많은 승객의 유입에 의해 각 승객의 보폭과 보행 속도가 떨어지게 된다. 일반적으로 지하철 출근 승객의 아침 출근시 에스컬레이터 승강장의 승객 이동 보폭(Passenger walking distance)은 약 45㎝로 줄어들게 되며, 그 이동 속도도 평상시의 1/2이하로 떨어지게 된다. 따라서 이동 속도는 분당 약 30∼45ｍ/ｍin가 되고 보폭은 30∼45㎝ 이하가 된다. 이 경우 승객 흐름 규모(PV)는 약 66 ∼ 150명/분당 이 된다. 이 수치는 1시간당 약 4,000∼9,000명의 승객을 수송해야한다. 또한 에스컬레이터 승강장의 줄서기가 2열일 경우 승객 흐름 규모는 2배로 증가하게 된다.
지하철과 같은 대중 교통 수단의 경우에는 정확한 예측과 계산에 의해 그 소요 대수를 계산해야 하며, 잘못된 계획에 의한 에스컬레이터 설치는 병목 현상에 의한 소통 장애 요인이 발생할 수도 있다.
이제 에스컬레이터의 각 형식별 수송 능력을 알고 있고, 에스컬레이터 설치 장소의 승객 흐름 규모를 계산할 수 있다면, 원하는 에스컬레이터 형식과 필요 대수를 손쉽게 계산할 수 있다. 무빙워크웨이(Moving walkway 또는 Auto-walks)에서도 동일한 계산을 적용할 수 있다.

3.1 승강장의 승객 흐름
에스컬레이터에는 승강장판(Landing plate)부분이 있다. 이 부분은 에스컬레이터 장치의 일부로써 구동장치에 기여하기보다는 승객의 접근속도와 에스컬레이터의 운행 속도를 일치시켜 주는 완충지대로서의 역할이 크다. 이 승강장판(Landing plate)을 벗어난 곳에서는 자유로운 보행 속도를 유지하지만, 에스컬레이터 탑승을 위해 이 승강장 지역(Landing plate)에 진입하게 되면, 이미 승객의 접근속도를 에스컬레이터 발판(Step)의 속도로 감속 보행하게 된다.
따라서, 많은 승객의 유입이 예상되는 장소에서는 이 승강장(Landing area)을 확장하여 승객을 유도할 수 있도록 충분한 공간을 확보해야 한다. 일부 에스컬레이터 설치 장소에서는 각층을 연결한 에스컬레이터의 승강장이 좁아 병목 현상 및 통과 보행자의 보행까지도 어렵게하여 전체 교통흐름에 큰 지장을 초래하는 경우가 있다. [그림8]에서 보듯이 승강장판(Landing plate)에 진입한 승객은 안내 손잡이(Handrail)을 잡으면서부터 에스컬레이터의 운행 속도에 적응하며, 에스컬레이터의 운행에 승객이 구속되게 된다.
그러므로 승객은 이 승강장판에 진입하기 전에 이미 가상의 진행선을 정하게 되고 필요한 줄서기와 진행속도를 결정하게 된다. 따라서 승객은 일정한 진행선과 줄서기를 확보하지 못하면 승강장판 진입에 혼란과 병목 현상을 초래하게 된다. [그림7]의 경우와 같이 안내 펜스를 설치하여 승객이 용이하게 탑승할 수 있도록 하든지 아니면 충분한 대기 공간을 확보하여야 한다. 그 이유는 물론 안전한 탑승을 위한 것이다.
[그림8]에서 보는 바와 같이, 에스컬레이터 탑승자가 다음 층에서 회전하여 연속 탑승하는 경우, 해당층에서 빠져나가는 경우와 새로은 진입 승객 등이 혼재되는 곳이 된다. 따라서 각 승강장에 도착하는 에스컬레이터 탑승자는 다음 승객과의 충돌을 피하기 위하여 에스컬레이터 주행 속도 이상의 보행 속도와 공간을 확보해야 한다.
일정한 간격을 유지하고 충돌을 피하기 위한 1인당 보행 간격은 1.2ｍ가 되어야 하며, 에스컬레이터의 발판(Step)으로부터 승강장판에 착지하는 순간부터 보행 속도로 이행하게 된다. 이 경우 승강장의 공간은 최소 3명의 승객 보행 간격을 유지하는 것이 일반적이다. 따라서 각 승강장의 공간은 최소 3.6미터 이상을 유지하는 것이 원만한 에스컬레이터 흐름을 유지할 수 있다.
에스컬레이터에서 내리는 승객은 승강장에 진입순간 0.5m/s의 속도와보행 개시에 따른 가속으로 0.5∼1.0m/s의 속도를 가지게 된다. 진행하는 보행자 또는 진입하는 보행자를 감지한 순간부터 스스로의 보행 속도 조절을 위한 거리를 포함하여 필요한 통계적 수치가 된다.
통상 구미에서는 승객이 에스컬레이터의 통제로부터 벗어난 지점인 핸드레일의 종단에서 부터 10피트(3미터)의 거리를 회전 승객과 진입 및 도착 승객을 제어할 수 있는 최소한의 거리로 설계에 반영하고 있다. [그림9]는 승객이 에스컬레이터 승강장에 도착하는 과정과 승강장판(Landing plate)의 한정된 공간에 구속될 수 밖에 없는 구조를 보여주고 있다.