개념 한 쪽
완충기는 카가 피트로 떨어질 때 충격을 흡수하여 카와 탑승자를 보호하는 장치이다. 완충기는 스프링식(에너지를 저장·흡수하는 방식)과 유입(유압)식 등 방식으로 나뉘며 속도와 에너지 흡수량에 따라 적용 기준이 다르다. 설계와 규격은 행정 길이, 감속도 한계, 허용 충돌 속도 등을 명확히 규정한다.
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출제기준 단원 「완충기의 구조 및 작동원리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 에너지 변환 기능 판별 | 1 | 운동 에너지를 열로 변환해 속도를 감속·정지시키는 장치 식별하기 |
| 완충기 행정 및 감속도 기준 | 1 | 115% 충돌 시 평균 감속도 1G 이하를 만족하는 행정 요구 사항 판단하기 |
| 피트 충격 완화 장치 확인 | 1 | 최하층 통과 시 피트에서 충격을 완화하는 장치 명칭 고르기 |
완충기는 카가 최하층을 통과하여 피트로 떨어질 때 피트 바닥에 설치되어 충격을 흡수·완화하는 장치이다. 완충기는 스프링식과 유입(유압)식 등 여러 형식이 있으며, 그 작동 원리는 카의 운동에너지를 흡수하여 승객과 구조물을 보호하는 데 있다. 완충기는 다른 안전장치들처럼 감지나 제동을 주된 기능으로 하지 않고 충격을 직접 흡수하는 기능을 담당한다.
스프링 완충기는 구조가 간단하고 유지보수가 쉬우나 에너지 흡수 한계로 인해 저속 엘리베이터에 한정하여 적용한다. 관련 기준에서는 스프링 완충기를 정격속도 60m/min 이하의 경우에만 적용할 수 있도록 규정한다. 반대로 유입 완충기는 유체의 저항을 이용하여 더 많은 에너지를 흡수할 수 있어 고속 엘리베이터에도 사용 가능하다.
완충기 설계에서는 충돌 속도와 감속도 기준을 따른다. 예컨대 완충기의 행정은 카가 정격속도의 115%로 충돌할 때 평균 감속도가 1G 이하로 정지할 수 있는 길이 이상이어야 한다. 에너지를 저장·흡수하는 완충기의 경우에는 정격속도 125%에 해당하는 중력 정지거리의 2배 이상을 최소 행정으로 정하며, 절대 최소 행정은 65mm로 규정한다.
완충기의 성능 시험 및 허용값에는 감속도 한계가 포함된다. 비선형 거동을 보이는 탄성 축적형 완충기의 시험 기준에서는 최대 피크 감속도가 25gn 이하 등 감속도 관련 한계가 규정된다. 이러한 수치들은 완충기 설계와 시험에서 안전성 판단의 기준이 된다.
1) 스프링 완충기 적용 판단 예시: 엘리베이터의 정격속도가 50m/min이라면 스프링 완충기 적용 기준(60m/min 이하)을 만족하므로 스프링 완충기를 사용할 수 있다. 이 판단은 '스프링=저속(60m/min 이하)' 규칙으로 신속히 확인한다.
2) 행정 길이 설계 개념 예시: 규격상 완충기는 카가 정격속도 115%로 충돌할 때 평균 감속도 1G 이하로 정지하도록 충분한 행정을 확보해야 한다. 설계 시에는 이 조건을 만족하도록 행정 길이를 산정하고, 에너지를 저장·흡수하는 완충기의 경우 정격속도 125% 중력정지거리의 2배 이상 및 최소 65mm 조건을 동시에 확인한다.
기계부분의 운동 에너지를 열에너지 등으로 바꾸어 흡수하고 기계 부분의 운동 속도를 감소시키나 정지시키는 장치는?
정답 ③ · 제동기(브레이크)는 운동 중인 기계 부분이 가진 운동 에너지를 마찰 등을 통하여 열에너지로 변환시켜 흡수하고, 이를 통해 기계 부분의 속도를 감속시키거나 정지시키는 장치입니다. 완충기는 낙하 충격을 흡수하는 장치이고 비상정지장치는 기계식 비상 정지를, 조속기는 원심력을 이용해 과속을 감지합니다.
운동 에너지를 열에너지로 변환하여 속도를 감속 또는 정지시키는 장치는 제동기이다.
엘리베이터용 완충기의 행정에 관한 설명 중 옳은 것은?
정답 ① · 엘리베이터의 안전 장치인 완충기(Buffer)는 카나 균형추가 최하층을 지나 피트로 추락할 때 충격을 흡수하는 역할을 합니다. 승강기 안전 규격(KS C ISO 등)에 따르면, 카가 정격 속도의 115% 속도로 완충기에 충돌했다고 가정할 때, 이 충돌로 인한 승객이 받는 평균 감속도가 중력가속도의 1배(1G) 이하가 되도록 카를 감속 정지시키는 데 필요한 행정(길이) 이상으로 완충기를 설계해야 한다고 규정하고 있습니다.
완충기 행정은 카가 정격속도 115%로 충돌 시 평균 감속도 1G 이하로 정지할 수 있는 길이 이상이어야 한다.
카가 고장으로 인하여 최하층을 통과하여 피트로 떨어졌을 때 충격을 완화시켜 주기 위해 설치되는 안전장치는?
정답 ③ · 문제는 카가 피트로 낙하했을 때 충격을 완화하는 장치를 묻고 있다. 피트에 설치되는 완충장치는 카의 운동에너지를 흡수·분산시켜 충격을 줄이는 역할을 하므로 낙하 시 충격 완화 장치로 적절하다.
카의 낙하 충격을 흡수하여 정지시키는 완충장치는 피트에 설치되어 물리적 에너지를 열이나 변형으로 분산시킨다.
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