<시리즈> 21C 첨단기술 (6);리니어 엘리베이터

수직운송수단인 엘리베이터는 수평운송수단인 열차와 비슷한 기술발달단계를 거쳐왔다. 초기 로프식 기어드 엘리베이터에서 로프식 기얼리스 엘리베이터로 발전했으며 요즈음엔 전자기력을 이용한 리니어 엘리베이터가 첨단기술로 각광받고 있다.

리니어 엘리베이터는 자기부상열차처럼 전자기력에 의해 발생된 직선 추진력을 수직운송에 사용하는 것이다. 이 원리는 이동하는 엘리베이터에 전기코일을 설치해 전류를 흘려보내면 엘리베이터와 벽 사이에 설치돼있는 특수레일에 자장이 형성되는데 이 때 전류의 방향을 순간적으로 계속 바꿔주면 인력·척력에 의해 카가 움직이게 되는 것이다.

이같은 리니어 엘리베이터가 개발되기 위해서는 리니어 모터의 개발이 전제돼야 한다. 리니어 모터는 일반 회전형 모터를 축방향으로 잘라 전개해 펼친 형태로 전기에너지를 직선적인 운동에너지로 변환할 수 있는 직선추력을발생시키는 모터다.

이 모터는 회전형 모터에 비해 공극이 크고 입구단과 출구단의 존재로 인해 발생하는 단부효과와 전자장의 불균일현상인 EDGE효과 등으로 회전형에비해 비효율적인 면이 있으나 동작이 단순하고 조용하며 신뢰성이 높다. 또권상기가 필요하지 않으므로 기계식 공간이 작아도 되며 로프를 사용하지 않은 경우 고도제한을 받지 않고 분속 1㎞의 고속주행도 가능하다. 리니어 모터는 크게 편측식 리니어 모터와 양측식 리니어 모터, 그리고 원통형 리니어모터로 나뉜다.

그러나 엘리베이터 자체의 무게를 견뎌야 하기 때문에 엄청난 전기와 자력이 필요하게 된다. 따라서 리니어 엘리베이터 개발을 추진하고 있는 세계의엘리베이터업체들은 아직까지는 로프가 없는 리니어 엘리베이터는 개발하지못하고 있다.

현재까지 리니어 엘리베이터는 일본 오티스가 원통형 리니어 모터를 이용해 개발한 분속 1백5m 이하의 기종이 전부인데 균형추를 사용하는 로프식이다. 이 회사는 일본내에 이미 40여대를 설치해 운용하고 있으나 전력효율이낮아 상온에서의 초전도체 개발이 시급한 과제로 대두됐다. 또 강한 자장의영향도 문제점으로 지적되고 있다.

이와 함께 미쓰비시사도 영구자석을 이용한 리니어 동기모터를 사용해 분속 3백m 이하의 줄없는 리니어 드라이브 개발에 박차를 가하고 있다.

국내에서는 LG산전이 지난해 처음으로 원통형 리니어 모터를 자체개발하고시험탑에 설치해 시험가동에 들어감으로써 리니어 엘리베이터 개발에 본격적으로 뛰어들었다.

줄이 없는 리니어 엘리베이터가 개발돼 실용화될 경우 건물마다 레일만 설치하면 되므로 엘리베이터의 건물간 수평이동은 물론 곡선주행·경사로주행이 가능하고 한 통로에 여러대의 엘리베이터가 주행할 수 있는 멀티택도 가능하게 된다.

〈박영하기자〉