응급 엘리베이터 시스템 작동설명
이 응급엘리베이터는 고층건물에 화재나 테러등이 일어난 비상시에 사용할 수 있는 엘리베이터로서, 전기를 사용하지않고 사람의 몸무게 만을 이용하여 대피를 위해서 건물을 빠져 나올려는 사람과 화재나 테러를 진압하기 위해서 건물로 올라 가려는 구조대원이 동시에 내려오고 올라가는 일을 할수 있기 때문에 같은 시간에 두가지의 다른일을 할수가 있습니다.
이 엘리베이터는 2개의 엘리베이터 shaft가 나란히 붙어있으며 각각의 엘리베이터 shaft에는 같은 무게의 엘리베이터 차가 하나씩 들어있고 이 엘리베이터 차는 2개의 케이블로 서로 연결되어 있읍니다. 케이블 A 는 두 엘리베이터 차의 윗부분에 서로 연결되어 각각의 엘리베이터 샤프트의 위쪽에 있는pulley에 걸려있고, 케이블 B는 두 엘리베이터 차의 벽이나 아래부분에 서로 연결되어 엘리베이터 샤프트 아래에 있는 pulley에 걸려 있읍니다. 가벼운 엘리베이터 차는 항상 위로 올라와서 지정된 층의 엘리베이터 샤프트에 걸려있으며 이것은 비상계단과 연결되어 있읍니다. 무거운 엘리베이터 차는 항상 내려와서 지면에 있읍니다. 그리고 이 두개의 엘리베이터 차는 항상 동시에 서로 반대 방향으로 이동합니다. 엘리베이터 차의 크기는 탑승 인원이 1명5명10명, 30명, 50명등 얼마든지 크게 할수도 작게 할수도 있습니다. 예를들어 무게 90kg의 사람 30명이 110층에서 이 엘리베이터 차에 탔다면 이차는 아래에 있는 엘리베이터 차보다 2,700kg 이 더 무겁기 때문에 2,700kg의 물체가 110층에서 떨어지듯 내려올것이고 그시간은 10~15초 가량 걸릴것으로 생각합니다. 이 엘리베이터 차와 케이블로 연결된 반대편의 엘리베이터차는 동시에 위로 올라가게 됩니다. 이를 이용하면 구조요원이 반대편 엘리베이터 차에 내려오는 사람의 절반, 즉 15명이 타고있다면 이것의 무게는 1,350kg 정도로서 위에 있는 엘리베이터 차가 1,350kg 정도가 더 무겁기 때문에 더 무거운 엘리베이터 차는 1,350kg의 물체가 떨어지는 속도로 내려오게 될것이고 15명의 구조요원이 탄 반대측의 더 가벼운 엘리베이터 차는 동시에 위로 올라가게 될것입니다. 이 응급 엘리베이터는 건물의 안벽, 바깥벽, 내부중심등 어느 부분에도 설치할수 있습니다.
만약 이 응급엘리베이터가 9.11 사건이 일어난 뉴욕의 World Trade Center 빌딩에 설치되었었다면 수많은 생명을 살릴수 있었을것으로 확신합니다. 그건물은 비행기의 테러로 불은 건물의 중간 전체에서 일어났으며 불이난 윗층의 사람들은 대피할수가 없어서 모두가 죽었을것입니다. 왜냐하면 전기도 끊어졌었고 전기가 있었다고 하더라도 현재의 엘리베이터로서는 불속을 운행할수 없기때문에 사용할수가 없었고 유일한 탈출구였던 비상계단에는 이미 불길과 연기와 유독개스가 가득했었을것이기 때문입니다. 불이난 아래층의 사람들은 다행히 비상계단을 통하여 탈출할수가 있었으나 건물의 모든사람들이 한꺼번에 비상계단을 통하여 탈출하려고 했었기 때문에 비좁아진 비상계단은 사람들의 이동속도를 느리게 만들었고 더우기, 그 비좁음을 헤치고 무거운 장비를 매고 올라가야 하는 소방대원들의 속도 역시 느렸으며 그시간에도 건물의 위에서는 불이타고 사람이 죽고 있었을것 입니다. 비상계단을 통한 탈출과 구조의 속도는 대단히 느렸을것이며, 느린속도 때문에 건물이 붕괴되었을때 그속에서 아직 빠져나오지 못한 수많은 사람들은 건물 붕괴와 함께 죽었을것입니다. 만약 이들이 빠른 속도로 그 재난 건물을 빠져나올수 있었다면 수많은 귀중한 생명이 살아남을수 있었을것입니다.
이 응급엘리베이터는 지구상에 나타난 어떤 제품보다도 재난이 일어난 건물로 부터 사람들이 신속하고 안전하게 탈출할수 있으며 구조요원이 재난지역으로 이동할수 있는 제품 입니다.
110층의 World Trade Center 건물에 8개층 마다 1개씩 13개의 응급 엘리베이터를 설치했었다면 110층에서30명이 엘리베이터 차에 타는 동안 지면에서는 이미 도착한 반대편 엘리베이터차에서 사람들이 내리는데 30초, 양쪽의 엘리베이터차가 동시에 내려가고 올라오는데 10-15초, 내려오는 엘리베이터차가 물에 도달하여 지면까지 천천히 내려가고 올라오는 엘리베이터 차가 정해진 층에 천천히 다가가서 자동 Locking 장치에 Locking 되어지는데 10초가량 걸리고13개의 엘리베이터 모두를 사용했을때 그곳에서 죽은 3,000명이 대피하는데 걸리는 시간은 약7분에 불과 했었을것입니다. 그리고, 구조대원 1,500명이 같은 7분에 건물의 각층에 올라가서 화재진압과 구조임무를 수행할 수 있었을것 입니다. 만약 고층 건물의 여러층에 걸쳐서 화재와 독개스 살포등의 테러가 일어났을때 건물의 모든 사람들은 비상계단을 통하여 건물아래로 탈출을 시도할것이며 그들은 계단을 오르거나 내려가면서 5개층에서 8개층 마다 하나씩 설치되어 있는 비상계단과 연결된 응급 엘리베이터를 만나게 될것이고 그들은 응급 엘리베이터의 차를 타게될것입니다.
이 응급 엘리베이터의 차는 자동 Locking 장치에 의하여 엘리베이터 shaft 의 지정된 층에 걸려있기 때문에 사람들이 많이 들어와서 엘리베이터차가 무거워지더라도 엘리베이터 차는 내려가지 않고 있습니다. 사람들이 엘리베이터 차에 들어온후 문을 닫고 자동 Locking 장치의 Lever를 반바퀴만 시계 반대방향으로 돌려주면 자동 Locking 장치는 풀어지게 되고 사람들로 인하여 무거워진 엘리베이터 차는 무거운 물체가 떨어지듯 지면을 향하여 내려오게 될것이고 동시에 반대편의 가벼운 엘리베이터 차는 위로 올라가게 됩니다. 내려오는 엘리베이터 차는 지면에 닿기전 물과 같은 액체를 만나게 되는데, 이물은 엄청난 무게와 속도로 떨어지는 엘리베이터 차의 무게와 속도를 흡수하고 천천히 지면에 도달하도록 하여 엘리베이터 차와 사람이 안전하게 지면에 도착되도록 합니다. 같은시간 같은속도로 위로 올라갔던 다른쪽의 엘리베이터차는 자동 Locking 장치에 의하여 피난자들이 차에 탔었던 층의 엘리베이터 shaft에 Locking되어 걸리게 되며, 사람들이 엘리베이터 차에 들어와 자동 Locking 장치의 레버를 수동으로 풀어줄때까지 건물의 윗부분에 걸려있게 됩니다.
무거운 엘리베이터차가 물위에 떨어질때 물은 엄청난 충격으로 거대한 물보라를 만들게 될것이고 이 Splashing되는 물은 불속을 통과할때 생길수 있는 엘리베이터 차와 케이블, 그리고 엘리베이터 shaft 내부의 곳곳을 적셔서 열을 식혀주게 됩니다. 그렇기 때문에 이 엘리베이터는 건물전체가 불길에 휩싸이더라도 엘리베이터의 작동에는 지장이 없읍니다. Splashing 되었던 물과 엘리베이터차가 천천히 바닥에 진입됨으로서 넘쳐나는 엘리베이터 shaft 바닥의 물은 옆 엘리베이터 shaft와 연결된 물구멍을 통하여 옆 엘리베이터 shaft 바닥으로 옮겨져 채워지게 되고 다시 무거운 엘리베이터 차가 내려올때 충격을 흡수할 준비를 하게 됩니다. 엘리베이터차의 하반부, 물에 잠기는 부분에는 공기가 밀폐된 공간 (air tight space)으로 되어 있는데 이 밀폐공간은 엘리베이터차를 물속에서 부력을 높여주어 낮은 깊이의 물에서도 충분히 엘리베이터차와 사람들을 보호할수있도록 되어 있습니다. 지면에 완전히 도착한 엘리베이터 차는 사람들이 밖으로 나오게 되어 가벼워짐으로서 다시 올라갈수 있는 준비를 하게 됩니다. 사람들은 비상계단을 이용하여 지면까지 내려오는것 보다는 중간 중간 설치되어 있는 응급 엘리베이터를 주로 이용할것이기 때문에 사용자의 감소로 인하여 비상계단의 폭을 줄일수가 있을것이며 줄여지는 공간과 건설비용의 감소는 응급 엘리베이터의 설치로 인한 공간과 비용의 발생을 어느정도 커버 할수가 있을것 입니다.
그리고 이 엘리베이터에는 더많은 유익한 장치가 있습니다. 이 두개의 엘리베이터 차 에는 wireless 인터콤과 카메라, TV 모니터가 설치되어 있어서 서로 상대방 엘리베이터차의 내부 상태를 보고 대화할수 있으며 지면에 도착한 엘리베이터 차의 내부 상태를 확인한후 위에 있는 엘리베이터 차의 Locking 장치를 풀수 있어서 안전에 도움이 됩니다. 아래에 도착한 엘리베이터차에 사람이 있는지 없는지 아니면 구조요원들이 몇명이나 탔는지를 확인하고 대화 할수 있습니다. 예를 들어, 위에 있는 엘리베이터 차에 대피하는 사람들이 30명이 탔다면 15명 가량의 구조요원들이 아래의 엘리베이터 차에 타고 올라갈수 있으나 내려가는 차에 사람이 15명이고 올라오는 차에도 15명이 탔다면 두 엘리베이터차 사이의 무개의 차이가 없기때문에 움직이지 않을것이며 두 엘리베이터 차 에 설치된 인터콤과 TV 모니터를 이용하여 서로의 상태를 확인한 후 내려오는 엘리베이터 차에 더 많은 사람이 타서 차를 더 무겁게 하던지 아니면 올라가는 엘리베이터차의 구조요원의 숫자를 줄여서 차의 무게를 더 가볍게 해야 엘리베이터차는 움직이게 될것입니다. 인터콤과 TV모니터에 필요한 전기는 엘리베이터차가 내려가거나 올라올때 엘리베이터 차의 외벽에 설치된 발전기가 엘리베이터 shaft의 벽을 접촉하여 돌려서 전기를 발생시키고 발생된 전기를 충전 밧데리에 충전시켜서 사용합니다. 만약 엘리베이터차가 멈추어진 상태가 오래되어 전기가 전혀없는 상태라면 엘리베이터차 내부에 설치된 발전기 핸들을 손으로 돌려서 전기를 만들수 있습니다.
화재 같은 재난이 일어났을때 건물의 사람들은 서로가 응급 엘리베이터에 빨리타고 내려가기를 원하기 때문에 내려가는 엘리베이터차는 항상 Full이되어 있고 내려가는 속도도 빠를것 입니다. 그러나 최종적으로 한사람이 엘리베이터 차에 탔을 경우는 양쪽 엘리베이터차 사이의 무게의 차이가 크지 않을것이기 때문에 내려가는 엘리베이터차의 속도가 대단히 느리던지 안움직일지도 모름니다. 그런 경우를 위해서 마지막으로 남은 그사람 자신이 스스로의 힘으로 내려올수 있도록 엘리베이터 shaft 벽에 설치된 수직기어와 맞물려있는 기어의 핸들을 엘리베이터 차 안에서 돌림으로서 엘리베이터 차를 내려오게 할수 있습니다. (이런 경우는 엘리베이터 차의 승객정원이 30명이나 50명으로 차가 크고 무거울경우 생길수있는 일이고, 승객정원이 1명이나 5명 정도의 소형이고 가벼운 엘리베이터 차인 경우에는 1 명이 탈 경우에도 엘리베이터 차는 사람의 몸무게 만으로도 내려갈수 있읍니다.) 그러나, 만약 내려오는 사람이 한명도 없고 올라가야 하는 구조대원만 있을때 이엘리베이터는 다음과 같은 방법을 사용할수 있습니다. 첫째는 구조요원이 엘리베이터 차 내부에 설치된 기어의 핸들을 돌려서 올라가는 방법이 있고, 두번째는 엘리베이터 shaft 바깥 아래쪽에 있는 풀리의 핸들을 다른 사람이 돌려서 엘리베이터 차가 올라가게 하는 방법이 있으나 이 두가지 방법은 여러사람이 타고 올라가기에는 힘들고 속도가 느릴것 입니다. 세번째의 방법은 풀리와 연결된 연료 Motor (자동차 엔진같은)를 작동시키면 내려오는 사람들의 무게를 이용하여 올라가는것 보다는 느리지만 비상계단을 이용하여 올라가는것 보다는 훨씬 빠르고 안전하게 구조요원들이 재난이 일어난 곳으로 이동할수가 있을것입니다.
<추가>
- 만약 110층(413m)의 높이에서 응급 엘리베이터차에 30명을 태운후 호수에 떨어뜨렸을때 엘리베이터차와 사람들이 파손이 안되거나 다치지 않으려면 호수는 몇미터의 깊이가 되어야 할까요? 나에게는 그것을 알수있는 자료가 없기때문에 정확히 말씀드릴수는 없습니다. 단지 예측으로, 아마 깊이가 50 m 쯤 되어야 할지도 모름니다. 그러나 같은 높이에서 같은 조건으로 떨어졌을때 엘리베이터shaft 안에서는 그것의 1/5, 즉 물깊이 10 m 쯤이면 엘리베이터차와 사람들이 안전할것으로 생각합니다. 그이유는 엘리베이터 차가 호수물에 떨어졌을때 호수물은 엘리베이터차의 무게와 속도를 흡수하면서도 호수물은 열려있는 상태이기 때문에 물이 자유롭게 옆으로 밀리고 위로 튀어오르면서 엘리베이터차가 내려가는것을 막는 저항이 약하지만 엘리베이터 샤프트 하단부의 물은 엘리베이터차가 내려올때의 무게와 속도를 흡수하면서도 물이 비켜날수있는 모든 방향이 막혀있기 때문에 (엘리베이터 shaft벽과 엘리베이터 차 사이의 작은 Gap은 있고 이 gap을 통하여 Splashing되는 물은 엘리베이터 shaft 내부와, 엘리베이터차, 케이블을 적셔주고 열을 식혀줌) 이때 생성되는 물의 거대한 저항력은 엘리베이터 차가 지면으로 천천히 내려가게하고 저항이 커지는 만큼 엘리베이터 샤프트의 물 저수조의 깊이도 얕게 할수있으며 엘리베이터 차와 사람들도 안전할수 있읍니다. 예를들어 자전거 튜브에 바람을 넣는 손 펌프의 아래공기 배출구멍을 크게 열어놓으면 손펌프의 피스톤은 쉽고 빠르게 아래로 내려갈수 있어서 강한 힘을 사용했을때 피스톤이 파손되지만, 아래 공기 배출구멍을 막으면 힘을 크게 주어도 피스톤은 아래로 내려가지 않으며, 공기 배출구멍을 아주 작게 했을때는 힘을 크게주어도 피스톤은 아주 천천히 내려가게 되어 피스톤이 파손되지 않는 원리입니다.