승강기 주요 안전장치(브레이크)

승강기 브레이크

승강기의 브레이크는 정상적인 운전 중에 전동기의 감속 착상으로 카가 정지한 상태에서 전동기 축을 잡아 카와 균형추와의 무게 불균형에 의한 카의 이동을 방지시키는 것입니다. 엘리베이터에 시스템 오류 등의 이상으로 주행을 멈추어야 할 경우에는 구동기의 전원이 차단된 후 관성으로 인한 회전을 멈추게 해야 합니다.

 

즉, 브레이크를 개방하는 시기는 엘리베이터 카가 움직이는 시간에 한하며, 나머지 모든 시간에는 브레이크를 잡고 있어야 합니다. 브레이크의 제동력은 정전 등 전원에 문제가 생겼을 경우에도 브레이크의 기능을 수행할 수 있는 자연 물리적인 힘으로 이루어져야 하며, 일반적으로 스프링의 탄성력을 이용하고 있습니다.

 

브레이크 방식

브레이크 방식은 드럼식과 디스크방식이 있습니다. 드럼 브레이크의 제동력은 전원차단 시, 제동 압축스프링에 의하여 브레이크 라이닝이 드럼을 잡아서 만들어지고, 디스크 브레이크는 아마추어에 부착된 라이닝 패드로 브레이크 디스크를 조여 잡아서 제동력을 발휘하는 방식입니다.

 

엘리베이터의 브레이크는 자동차와는 반대의 개념입니다. 즉, 자동차는 발로 브레이크를 밟아야 작동하고, 발을 떼면 브레이크가 해제되는 반면 엘리베이터는 압축 스프링으로 항상 브레이크가 걸려 있는 상태로, 움직일 때만 브레이크를 개방하는 방식입니다.

 

따라서, 브레이크의 개방은 코일에 전류를 흘려 전자석을 만들고 그 자력의 힘으로 코일 내부의 플런저를 움직여 브레이크를 개방합니다. 즉, 압축스프링의 힘과 솔로레이드에서 만들어지는 힘에 의해서 브레이크가 개폐하게 됩니다. 압축스프링의 토크가 강하면 브레이크는 닫히면서 엘리베이터 카는 정지하고, 솔로레이드에서 만들어내는 힘이 강하면 브레이크를 개방하여 엘리베이터 카가 작동하게 됩니다.

 

드럼 브레이크 구성하는 주요 부품

플런저는 솔레노이드 코일에 전압이 인가되면 전자석의 힘에 의해 일정한 방향으로 움직이는 부품으로, 브레이크의 기계적 움직임의 출발점입니다. 솔레노이드 코일은 플런저가 들어가 있는 주위를 코일로 감싸고 있는 것으로, 전압이 인가되면 전자석의 힘이 제동스프링의 탄성력보다 크게 되어 플런저가 움직이도록 하는 부품입니다.

 

솔레노이드는 플런저와 솔레노이드 코일로 구성된 부품 조립체를 지칭합니다. 레버 암은 플런저와 브레이크 스프링 사이에 있는 부품으로, 플런저의 움직임에 영향을 받아 스프링에 작동하는 부품입니다.

 

브레이크 패드와 라이닝은 리벳으로 결합되어 라이닝이 마모되면 교체해 주어야 합니다. 두 개의 레버 암은 플랜저 하단과 맞닿아야 하며 유격이 없어야 합니다. 브레이크 암은 패드와 라이닝이 결합 된 몸체로, 레버 암의 작동에 의해 브레이크 개방에 의해 작동하는 부품입니다.

 

또한, 브레이크 드럼은 구동기의 구동기 축에 장착되고, 감속기로 감속하는 구동기에서는 일반적으로 전동기와 감속기를 연결하는 커플링 역할을 겸하고 있습니다. 피벗은 제동기 하부 구조체와 브레이크 암이 연결되는 곳으로 움직임이 원활하도록 유지되어야 합니다.

 

디스크식 전자브레이크의 일반적인 구조

디스크 브레이크 본체의 구조는 전자브레이크 구성부품의 하나인 아마추어에 부착된 패드로 브레이크 디스크를 조여 잡아서 제동력을 발휘하는 방식입니다.

 

브레이크의 개방 작동은 전원투입 시 전자석의 흡입력이 제동스프링의 탄성력을 눌러 좌측의 아마추어와 아마추어에 부착된 패드를 전자 코일방향으로 끌어당겨 브레이크가 개방되도록 하는 구조입니다. 이때, 우측의 아마추어와 패드는 우측으로 이동하는 구조로 되어 있습니다.

 

전원차단 시 제동스프링에 의하여 좌측의 아마추어와 패드는 오른쪽으로 이동하고, 우측의 아마추어와 패드는 왼쪽으로 이동하는 구조로 되어 있어 패드가 디스크를 눌러 잡는 것으로 제동력이 발생합니다. 이때, 코일과 가동판 사이에는 틈새가 생기고 패드와 디스크사이는 밀착됩니다. 디스크형 브레이크는 제조사의 설계에 따라 브레이크가 2세트 이상으로 구성이 됩니다.

 

드럼형과 디스크형 비교

크기를 비교해 보면 디스크형은 드럼형에 비해 비교적 작습니다. 디스크형의 경우, 소형화의 장점으로 디스크형은 MRL에 많이 적용되고 있습니다. Stroke 간격이 드럼형은 크기 때문에 조정이 수월한 반면에, 디스크형은 Stroke가 작아 조정에 어려움이 있습니다. 이러한 특징 등으로 디스크형이 드럼형에 비해 유지보수에 어려움이 있습니다. 특히, MRL의 경우는 유지보수에서 작업자의 작업공간 확보가 어렵습니다.

 

마찰에 의한 정지 방식

회전하는 드럼에 라이닝이 접촉하면서 마찰을 이용해 정지 시키는 방식입니다. 따라서, 라이닝의 상태는 매우 중요합니다. 라이닝의 마모가 심한 경우, 제동력 저하로 회전하는 드럼을 제대로 잡지 못하여 사고로 이어질 수 있으므로 철저한 점검이 필요합니다.

 

라이닝의 마모가 상당히 진행되면 라이닝을 결합하는 리벳 등이 노출되어 드럼에 손상을 주어 드럼까지 교체를 해야 되는 상황이 발생하게 됩니다. 즉, 차량의 디스크가 손상받듯이, 엘리베이터에서는 드럼이 손상을 받을 수 있는 것입니다. 드럼이 손상받으면 교체를 해야 하는데 이때 비용이 크게 발생합니다. 따라서, 라이닝을 적정한 시기에 교체를 하지 않을 경우 드럼까지 교체하게 되어 경제적 손실이 발생할 수 있습니다.

 

중요한 것은 라이닝 마모가 발생하면 마모량에 따라 브레이크 플랜저 스트로크(행정)도 조정 등의 유지관리가 필요합니다. 이것은 브레이크 플랜저 스트로크 조정이 제대로 안되는 경우에는 반브레이크 현상으로 큰 사고가 발생할 가능성이 있기 때문입니다.

 

라이닝의 마모 속도

제어방식에 따라 라이닝의 마모 속도는 다릅니다. 과거에 설치된 교류 방식의 제어는 엘리베이터 속도를 도착층에 도달하기 전에 감속하다가 마지막에 브레이크 라이닝과 드럼이 마찰하면서 정지를 하는 방식입니다. 따라서, 라이닝의 마모가 심하게 발생하는 구조이었습니다. 따라서 유지관리 시 마모 상태에 대한 점검이 매우 중요합니다.

 

현재 대부분의 승강기는 제어기술의 발전으로 엘리베이터가 목적층에 도착할 때 속도를 “0”으로 정지시킨 다음에 브레이크가 작동하는 방식입니다. 이론적으로는 브레이크 라이닝이 마모가 발생하지 않고 반영구적으로 사용할 수가 있으나, 여러 가지 이상 원인으로 인하여 문제가 발생할 경우 라이닝 마모가 발생할 수 있으니 주의 관찰이 필요합니다.