개념 한 쪽
승강기 브레이크는 카를 안전하게 정지시키고 정지 상태를 유지하는 장치이며, 규정상 부하 상황에서 요구되는 제동능력이 명확히 규정된다. 제동시간과 제동거리는 속도 단위 변환과 등가감속 가정을 통해 계산한다.
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출제기준 단원 「브레이크의 제동능력 및 제동시간」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 제동기 작동 원리 판별 | 1 | 전원 인가/차단에 따른 브레이크 작동 원리를 가려내기 |
| 제동거리 계산 | 1 | m/min 단위 속도를 초속으로 바꿔 등가감속으로 제동거리 산정하기 |
| 제동능력 기준 판별 | 1 | 승용·화물용 제동능력 규정치(부하 비율)를 식별하기 |
엘리베이터의 메인 브레이크는 통상 정전제동 방식으로 동작한다. 즉, 브레이크 코일에 전류가 공급되면 전자기력이 스프링의 압력을 이겨내어 브레이크가 풀리고, 전류가 차단되면 스프링력으로 브레이크가 작동하여 제동력이 발생한다는 점을 명확히 이해한다.
제동능력의 규정치는 승용과 화물용으로 구분한다. 승용 승강기는 정격하중의 125%가 하강할 때 구동기를 안전하게 정지시킬 수 있어야 하며, 화물용은 120% 부하에서 전속하강 중에도 위험 없이 감속 정지할 수 있어야 한다는 기준을 따른다. 일부 기술 자료에는 화물용 150% 등 다른 수치가 언급되기도 하므로, 문제 지문에서 제시하는 문맥에 따라 수치를 확인한다.
제동력은 적정 수준이 중요하며, 지나치게 크면 급격한 감속으로 승객이 불쾌감을 느끼거나 부상할 위험이 있다. 따라서 브레이크는 정지 유지와 역구동 방지 등 안전 기능을 수행하면서도 감속도는 승객 안전과 편의를 해치는 수준이 되지 않도록 설계한다.
제동시간과 제동거리 계산에서는 단위 변환과 운동 가정이 중요하다. 속도 단위가 m/min으로 주어지면 초속으로 변환하고, 등가감속(등가속도 가정)을 적용하면 평균속도는 초기속도의 절반이 되어 제동거리는 1/2 × 초속 × 제동시간으로 산정한다.
예1: 정격속도 180 m/min, 제동시간 0.3 s인 경우 초속은 180 ÷ 60 = 3 m/s이며 등가감속 가정 시 평균속도는 1.5 m/s가 된다. 따라서 제동거리는 1.5 × 0.3 = 0.45 m가 된다.
예2: 정격속도 240 m/min, 제동시간 0.5 s인 경우 초속은 240 ÷ 60 = 4 m/s이며 등가감속 가정 시 제동거리는 1/2 × 4 × 0.5 = 1.0 m가 된다.
예3: 전동기 출력과 회전수로부터 요구 제동토크를 계산할 때는 T = 9550 × P(kW) ÷ n(rpm) 공식을 사용한다. 예로 P=15 kW, n=1450 rpm이면 T ≈ 9550×15÷1450 ≈ 99 N·m가 된다.
제동기에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 제동기(브레이크)의 제동력은 승객의 안전을 위해 너무 작아도 안 되지만, 반대로 너무 크면 순간적인 감속도가 급격히 커져(과대화) 승객에게 불쾌감이나 부상을 초래할 수 있습니다. 따라서 '제동력을 너무 크게하면 감속도가 과대화 된다'는 설명은 옳습니다.
제동력이 너무 크면 급격한 감속으로 승객이 불쾌감을 느끼거나 다칠 수 있다.
엘리베이터의 정격속도가 매 분당 180m이고, 제동소요 시간이 0.3초인 경우의 제동거리는 몇 m 인가?
정답 ② · 문제는 주어진 정격속도와 제동시간으로 제동거리를 계산하는 문제이다. 분당 180m는 초속으로 환산하면 180/60 = 3.0 m/s이다.
제동거리는 평균속도(초속 변환)에 제동시간을 곱한 값으로, 180m/min은 3m/s이므로 3×0.3=0.9m가 아닌 등가속도 가정 시 0.45m가 된다.
엘리베이터의 정격속도가 240m/min 이고, 제동소요시간이 0.5초인 경우 제동거리는?
정답 ② · 문항은 엘리베이터의 정격속도 240 m/min와 제동시간 0.5 s일 때 제동거리를 계산하는 문제이다. 등가감속(평균속도) 가정하에 초속은 240/60 = 4 m/s이고 평균속도는 제동 동안 초기속도의 절반이므로 제동거리 S = 1/2 × 4 × 0.5 = 1.0 m가 된다.
제동거리는 '정격속도(m/min) × 제동시간(s) ÷ 60' 공식으로 계산하여 1.0m가 됩니다.
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