와이어로프와 안전율 (feat. 벨트슬링)

이번에는 와이어로프에 대해 얘기해볼까 한다.

와이어로프는 산업현장에서 정말 많이 사용된다. 특히 기계, 기구에 주로 사용되는데, 크레인, 리프트, 곤돌라 등 중량물을 이송하는 데 사용된다. 와이어로프는 견고하고 높은 하중에도 견딜 수 있으며 드럼에 감게 될 경우 상하 또는 좌우로 이송이 용이하다는 특성이 있다.

 

1.     정의

와이어로프는 소선(wire)을 심선(center wire)에 꼬아 가닥(strand)을 만들고 그 가닥을 심강(core)에 엮어 만들어낸 구조체로 인장력에 매우 강하다는 특징이 있다.

 

< 와이어로프의 구조 >

 
 

2.     와이어로프의 구조

 

1)    소선 (Wire)

와이어로프의 가장 작은 구성 요소로 로프의 개별 가닥을 의미함. 주로 인발에 의해 다양한 등급으로 제조됨

2)    가닥 (Strand)

와이어로프는 가닥을 3개 이상 나선형 패턴으로 배치하여 만듦

3)    심강 (Core)

와이어로프의 중심에 배치되어 Strand를 지지하고 하중 및 굽힘 응력하에서 위치를 유지하고 kink(풀림)를 억제하는 역할을 하며 다양한 종류가 있음

4)    윤활제 (Lubricant)

제조 과정에서 윤활제를 침투시켜 strand 간 마찰을 줄여주고 부식을 방지해 주는 역할

 
 

3.     와이어로프의 표기

 

< 와이어로프의 표기방법 >

 
 

1)    Strand 수

와이어로프를 표기할 때는 맨 처음에 나오는 숫자. 3~8까지 폭넓게 사용됨

2)    형태기호

Strand를 어떻게 엮었는지에 대한 기호 (Fi : 필러형, S : 실형, W : 워링톤형)

3)    소선수

1개의 strand를 구성하는 소선의 수

4)    심강의 종류

IWRC, IWSC, FC(Fibre core) 등 다양

5)    종별

소선의 인장강도를 기준으로 E, G, A, B, C 종이 있음

6)    로프 직경

외접원 가장자리를 측정하여 mm 단위로 표기

 

4.     와이어로프의 안전율(안전계수)

안전율은 경험값이다. 건축물, 기계, 기구 등을 설계할 때 안전율을 얼마로 적용할지는 그간의 경험과 재료의 특성을 반영하여 결정하는데, 일부 중요한 설비나 표준이 필요한 경우는 안전율이 낮아지지 않도록 하한선을 두게 된다.

와이어로프와 관련된 안전율 규정을 살펴보면 다음과 같다.

 

1)    산업안전보건기준에 관한 규칙

양중기 (제163조)	달비계 (제55조)	항타기/항발기(211조), 고소작업대(186조)
(1)   사람이 탑승 : 10 이상 (2)   화물 취급 : 5 이상 (3)   훅, 샤클, 클램프, 리프팅빔 : 3 이상 (4)   기타 : 4 이상	(1)   달기 와이어로프 및 달기강선 : 10 이상 (2)   달기체인, 훅 : 5 이상 (3)   달기강대, 달비계의 상부 및 하부지점 -      목재 : 5 이상 -      강재 : 2.5 이상 *  2024.06.28 개정으로 안전율을 삭제하고 비계의 구조 및 재료에 따라 최대적재하중을 정하도록 변경	(1)   5 이상

2)    안전율 = 절단하중 / 최대하중

 - 최대하중 : 사용하중 x 하중계수 (줄걸이각도)

 - 절단하중 : 절단하중 x 이음효율 x 줄 수

 

안전율은 기준강도/허용응력 으로 정해지는데, 산업안전보건기준에 관한 규칙에서는 절단하중을 최대하중값으로 나누도록 하고 있다.

절단하중은 와이어로프 사양서를 통해서 확인하고 최대하중은 로프에 걸리는 최대하중값에 줄걸이 각도에 따른 하중계수를 곱해서 산출한다.

통상은 사업장 내에서 사용하는 크레인에 최대하중값이 적혀있을 것이고 안전인증을 받은 크레인이라면 이 최대하중에 5를 곱한 것 이상이 절단하중값을 갖도록 설계되어 있다.

(예를 들어 5톤짜리 크레인이라면 와이어로프는 25톤 이상의 절단하중값을 갖는다.)

이 말인즉슨 와이어로프가 파단되어 중량물이 떨어지는 사고는 거의 발생하지 않는다는 것이다. 더군다나 2톤 이상의 크레인은 매년 안전검사를 받기 때문에 와이어로프는 매월 1회 와이어로프 상태점검으로도 충분하다고 생각한다.

 
 

5.     와이어로프 사용금지 기준

와이어로프에 기름칠을 하지 않거나 작업환경이 좋지 않을 경우 부식, 손상 등이 발생하게 되는데 이것 또한 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 명확히 규정하고 있다.

1)    이음매가 있는 것

-      2개 이상을 이어 붙인 것으로 와이어로프는 용접 등으로 절대 이어서 사용하면 안 됨

2)    한 꼬임(strand)에서 끊어진 소선의 수가 10% 이상인 것

-      한 꼬임의 소선수가 28개일 경우 3개 이상의 소선이 끊어질 경우 사용 금지

3)    공칭지름의 감소가 7%를 초과한 것

4)    꼬인 것

5)    심하게 변형되거나 부식된 것

6)    열과 전기충격에 의해 손상된 것

-      와이어로프는 원하는 만큼 절단하여 사용할 때 열, 전기에 의한 절단은 절대 이용해선 안되고 오직 기계적 방식으로만 절단해야 함. (열변형 발생 시 절단하중값이 변하므로)

 
 

6.     꼬임의 종류 (보통꼬임, 랑그꼬임)

 

이 부분은 우리가 굳이 알지 않아도 되는 부분이다. 다만, 심층적으로 공부하고자 한다면 한 번 읽어보는 것을 추천한다.

 

< 와이어로프의 꼬임 >

 

꼬임은 보통꼬임과 랑그꼬임(혹은 랭꼬임)으로 나뉜다.

 

1)    보통꼬임(Ordinary) : 소선의 꼬임과 strand의 꼬임이 서로 반대

-      특징 : 서로 반대로 꼬여 강하게 체결되어 있어 kink(풀림)이 잘 생기지 않고 변형이 적다. 따라서, 산업현장에서 사용되는 대부분의 와이어로프가 보통꼬임이라고 보면 됨.

 

2)    랑그꼬임(Lang) : 소선의 꼬임과 strand의 꼬임이 같은 방향

-      특징 : 같은 방향으로 꼬여서 강하게 체결되지 않아 kink는 상대적으로 잘 생기지만 마찰이 적어 내마모성과 내피로성이 우수함 (탄광이나 케이블카에 활용)

 

3)    Z와 S

-      시계방향 꼬임과 반시계방향 꼬임을 구분하기 위해 표기하는 것으로 보면 된다. Strand의 꼬임이 좌에서 우로 올라가는 형상이면 Z, 우에서 좌로 올라가는 형상이면 S로 보면 된다.

 

-      따라서 표기는 OZ 또는 OS, LZ 또는 LS로 표기한다.

 
 
 

[핵심 내용정리]

1.     와이어로프는 소선과 꼬임(strand), 심강, 윤활제로 구성됨

2.     와이어로프의 안전율을 반드시 지켜서 사용해야 함

3.     와이어로프의 폐기기준 준수

 

 *  슬링벨트의 폐기기준도 함께 알아두기 (참고사항)

 

<벨트슬링의 폐기기준 >