연돌 현상에 의한 엘리베이터 도어 사고 방지에 대한 연구

Abstract

인구의 증가, 고층 건물에 대한 열망에 의해 건물들의 높이는 높아지고 있다. 건축물 시행령 제 2조 18에 따르면 50층 이상이거나 200m 이상의 건물을 초고층 건축물로 규정하는데, 2021년 3월 기준으로 50층이 넘는 초고층 건축물이 약 115개이다. 초고층 건물들은 연돌 현상이 심하게 발생되어 문제가 발생된다. 공기 밀도가 높은 건물 외부의 찬 공기가 건물 내부로 유입되면서 공기 밀도가 낮은 건물 내부의 따뜻한 공기를 건물 상층부로 밀어내는 현상을 연돌 현상이라고 한다. 특히 이 연돌 현상은 승강기 승강로나 계단실 등 수직 샤프트에서 강하게 발생한다. 이 수직 샤프트 중에서 승강기 승강로에 발생하는 연돌 현상으로 인해 엘리베이터 기동에 문제를 발생시키는데, 특히 도어가 열리지 않거나 닫히지 않아 도어 에러로 엘리베이터 기동이 불가능하거나 기동 중 정지할 수 있는 문제를 발생시킬 수 있다. 이러한 엘리베이터의 비정상적인 구동에 의해 탑승객은 엘리베이터 이용에 불안감을 느낄 수 밖에 없다. 따라서 본 논문에서는 엘리베이터의 구조를 이해하기 위해 이에 대한 이론적인 설명을 하였고, 연돌 현상으로 인해 엘리베이터에 생길 수 있는 문제점에 대한 분석을 하였다. 이런 문제점에 대해서 건축적인 측면과 엘리베이터 설계적 측면에서의 해결 방안을 제시하는 것으로 논문을 구성하였다. 연돌 현상은 최상층과 최하층에서 가장 크게 나타나며, 이러한 공기의 압력에 의해 해당 층에 설치되어 있는 승장 도어가 닫히지 않게 되거나 반대로 닫혀있던 도어가 열릴 수 있게 된다. 카 도어도 마찬가지로 모터의 힘보다 큰 압력이 발생하면 도어에 정상 동작에 문제가 생길 수 있다. 도어의 이상 현상을 해결하기 위해서는 도어에 미치는 이러한 압력을 최소화해야한다. 건축적인 측면에서는 저층부에 공기통로 적용, 1층 승장 스크린 도어 적용, 승강로 가압 등이 있으며 이 중 승강로 가압이 가장 큰 효과를 보였다. 승강로에 가압을 가하여 외부의 온도와 승강로 내 온도차를 최소화해주면 승강로의 압력이 낮아짐으로써 연돌 현상을 현저히 줄일 수 있다. 엘리베이터 설계적 측면에서는 고용량의 카 도어 모터 사용, 승장 도어에 가변 추 적용, 도어 스위치류에 커버 적용, 카 상하부에 아치형 커버 적용 등이 있으며 승장 도어에 가변 추 적용 및 스위치류에 커버 적용이 가장 효과적이다. 도어 자체적으로 압력으로부터 버틸 수 있는 힘을 높여주고, 스위치류가 가해지는 압력을 막아주면 도어 이상 현상을 최소화할 수 있다고 결론을 지었다.

|The height of the buildings is getting higher due to the increase of population and the human desire for high-rise buildings. According to Article 2.18 of the Building Enforcement Decree, buildings with more than 50 floors or more than 200 meters are defined as skyscrapers. As of March 2021, there are about 115 skyscrapers with more than 50 floors. High-rise buildings have strong stack effects and that make several problems. Stack effects are a phenomenon in which cold air from the outside of a building with high air density flows into the building, and warm air from inside the building with low air density is pushed to the upper part of the building. Especially, this occurs strongly in vertical shafts such as elevator hoistways or stairwells. Among these vertical shafts, Stack effects occurred in the elevator hoistway cause a problem in elevator operation. Especially, the door does not open or close, so it may be impossible to move the elevator due to a door error or may cause a problem that may stop during operation. Abnormal operation of the elevator makes passengers insecure. Therefore, this Study explained the structure of the elevator to understand it and analyzed problems that may occur in the elevator due to Stack effects. Finally, solutions to this problems were presented in terms of architectural and elevator design. Stack effects are greatest in the top floor and the bottom floor. This air pressure can cause that the landing door is closed or opened without the control of controller. Also, operation of car door may be made problems when air pressure is greater than the power of the car door motor. In order to solve the door problems, it is necessary to minimize this air pressure on the door. As the constrcution solutions, there are air passages on the lower floors, screen doors on the first floor, and hoistway pressurization. The hoistway pressurization showed the greatest effect. If the temperature difference between the outside temperature and the inside of the hoistway is minimized by applying pressure to the hoistway, the hoistway pressure is lowered, thereby significantly reducing the Stack effects. As the elevator design solutions, there are using of high-capacity car door motor, Variable weight applied to landing doors, covers applied to door switches, and arched covers applied to the car etc. Among these, Variable weight applied to landing doors, covers applied to door switches are most effective. By increasing the force that the door itself can withstand from the air pressure and blocking the air pressure applied to switches, it is possible to minimize door abnormalities