자동문
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1. 개요
자동문은 문이 자동으로 열리고 닫히도록 설계된 장치이다. 최초의 자동문은 기원전 1세기에 알렉산드리아의 헤론이 발명했으며, 1931년에는 광학 장치를 이용한 자동문이 특허를 받았다. 1954년에는 슬라이딩 자동문이 개발되었고, 1970년대에는 모션 감지기가 사용되기 시작했다. 자동문은 작동부, 센서부, 도어 및 샤시부로 구성되며, 전기식, 공압식, 유압식 등 다양한 구동 방식과 감지 방식을 사용한다. 대중교통, 특히 철도에서 반자동 문 형태로 널리 사용되며, 대중문화에서도 자주 등장한다.
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| 자동문 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 종류 | 문 |
| 작동 방식 | 자동 |
| 사용 장소 | 상업 건물 병원 공항 주거 시설 |
| 작동 원리 | |
| 센서 종류 | 동작 감지 센서 압력 센서 |
| 작동 방식 | 센서가 움직임을 감지하면 문이 자동으로 열림 |
| 추가 기능 | 안전 센서 (문이 닫힐 때 사람이나 물체를 감지하여 멈춤) 수동 개폐 가능 |
| 장점 | |
| 편의성 | 손을 사용하지 않고 문을 열 수 있음 |
| 접근성 | 장애인, 노약자, 짐을 든 사람들에게 편리함 |
| 위생 | 손 접촉을 줄여 위생적임 |
| 에너지 효율 | 필요할 때만 열려 에너지 소비를 줄임 |
| 단점 | |
| 비용 | 일반 문에 비해 설치 및 유지 보수 비용이 높음 |
| 고장 가능성 | 전자 부품 고장으로 작동이 멈출 수 있음 |
| 안전 문제 | 오작동 시 안전 사고 발생 가능성 |
| 역사 | |
| 초기 자동문 | 기원 1세기 알렉산드리아의 헤론이 발명 (증기 동력 이용) |
| 현대적인 자동문 | 1931년 미국의 호레이스 헨만과 헤이턴 헨만이 발명 |
| 작동 메커니즘 | |
| 구동 장치 | 전기 모터 유압 시스템 공압 시스템 |
| 제어 시스템 | 센서 제어판 안전 장치 |
| 추가 정보 | |
| 관련 기술 | 스크린도어 자동문 |
2. 역사
자동문의 개념은 고대 로마 제국 시대 알렉산드리아의 헤론에 의해 처음 고안된 것으로 알려져 있다.[2][10] 그는 신전 제단의 불에서 발생하는 열과 공기압을 이용하여 문을 자동으로 여닫는 장치를 설계했다.[2] 일본에서도 이즈카 이가시치가 자동 시계와 연동된 문 개폐 장치를 만들었다는 기록이 있다.[11]
현대적인 자동문은 20세기에 들어 본격적으로 개발되었다. 1931년 미국의 스탠리 웍스는 광학 장치를 이용한 자동문을 개발하여 식당에 설치했으며,[3][4] 1954년 디 호튼과 르 휴잇은 매트 스위치 방식의 슬라이딩 자동문을 발명하고 1960년 상업적으로 출시했다.[5] 이후 건 다이오드의 발명과 함께 1970년대에는 마이크로파 센서가,[6][7] 1980년대에는 적외선 센서가 도입되면서 자동문 기술은 더욱 발전했다.[8]
일본에서는 쇼와 시대 초기에 항공모함의 격납고나 야마노테선 전철, 도쿄 지하철 1000형 전동차 등에 공압식 자동문이 사용되었으며,[11] 1957년부터는 유압식, 공압식 자동문이 건물 현관 등에 널리 쓰이기 시작했다. 자동문은 주로 미닫이 형식이지만 회전식, 스윙식 등 다양한 방식으로 발전해왔으며, 1960년대에는 "매직 도어"라는 이름으로 불리기도 했다.
2. 1. 고대 및 중세
서기 1세기 로마 제국 알렉산드리아의 수학자 알렉산드리아의 헤론은 최초의 자동문을 발명한 인물로 알려져 있다.[2][10] 그는 도시 신전의 제단에서 피운 불의 열기를 이용하는 자동문을 고안했다. 불의 열기로 인해 발생한 공기압이 물을 다른 용기로 이동시키면, 이 용기들이 무게추 역할을 하여 일련의 밧줄과 도르래를 통해 문을 움직였다. 이는 사람들이 기도하러 올 시간에 맞춰 사원의 문이 자동으로 열리도록 설계된 것이었다. 헤론은 비슷한 원리를 이용해 도시의 문을 여는 장치도 설명했다.[2]일본에서는 이즈카 이가시치가 만든 자동 시계가 아침저녁으로 종과 북으로 시간을 알리는 동시에 집의 문을 자동으로 열고 닫았다는 이야기가 전해진다.[11] 이 장치의 복원품은 쓰쿠바 시립 야타베 향토 자료관에 소장되어 있다.[11]
2. 2. 근대
1931년, 공구 및 하드웨어 제조업체 스탠리 웍스(Stanley Works)의 엔지니어 호레이스 H. 레이몬드와 셸던 S. 로비는 자동문 개폐를 유발하는 광학 장치의 첫 번째 모델을 설계했다. 이 발명품은 특허를 받았으며, 웨이터가 음식과 음료가 담긴 접시를 들고 다니는 편의를 위해 코네티컷주 웨스트 헤이븐에 있는 윌콕스 부두 식당에 설치되었다. 전체 시스템 및 설치 비용은 100USD에 판매되었다.[3][4]1954년, 디 호튼과 르 휴잇은 매트 액추에이터를 사용하는 최초의 슬라이딩 자동문을 발명했다. 1960년에 그들은 호튼 오토매틱스(Horton Automatics Inc)를 공동 설립하고 최초의 상업용 자동 슬라이딩 도어를 시장에 출시했다.[5]
건 다이오드의 발명으로 1970년대에는 마이크로파 모션 감지기가 자동문에 흔히 사용되었고,[6][7] 1980년대에는 적외선 센서를 사용하는 자동문이 도입되었다.[8]
일본에서는 쇼와 시대 초기에 항공모함(가가, 아카기 등)의 일부 격납고 방화 방탄용으로 자동문이 사용되었다. 또한 1926년 야마노테선 전철이나 1927년 도쿄 지하철 1000형 전동차에는 공압식 자동문이 사용되었다는 기록이 있다. 건물에서는 니치게키 앞 도시바 영업소 현관에 광선 스위치로 작동하는 자동문이 설치된 사례가 있다. 1957년에는 유압식 및 공압식 자동문이 개발되어 신축 빌딩의 현관 등에 사용되기 시작했다.
자동문은 미닫이 형식이 가장 흔하지만, 회전식, 경첩을 사용한 접이문이나 여닫이문을 포함한 스윙식, 글라이드 슬라이드 방식 등 다양한 종류가 있다. 1960년대에는 "매직 도어"라는 표현도 사용되었다.
3. 작동 원리 및 구조
전동식 자동문은 크게 작동부, 센서부, 도어·샤시부의 세 부분으로 구성된다.[12]
- 작동부: 문을 열고 닫는 구동 장치와 이를 제어하는 제어 장치로 이루어진 개폐 장치이다.
- 센서부: 사람이나 물체의 접근을 자동으로 감지하는 장치이다.
- 도어·샤시부: 문짝, 문틀, 가이드 레일 등 실제 문을 구성하는 부분이다.
하중을 이용하는 하중식 자동문의 경우, 구동 장치부와 도어·샤시부로 구성된다.
자동문의 문이 열리고 닫히는 방식에는 미닫이, 여닫이, 접이식, 회전문 등 다양한 종류가 있다. 문을 움직이는 구동 방식 또한 전기식, 하중식, 공압식, 부압식, 유압식 등으로 다양하며, 사람이나 물체를 감지하는 방식으로는 매트 스위치, 초음파 센서, 적외선 센서 등이 사용된다.
엘리베이터처럼 문에 사람이 끼이는 것을 방지하기 위한 안전 장치가 부착된 경우도 있다.
3. 1. 작동부
작동부는 자동문의 개폐를 담당하는 부분으로, 구동 장치와 제어 장치로 구성된다. 자동문의 구동 방식에는 전기식, 하중식, 공압식, 부압식, 유압식 등이 있다. 특히 하중식 자동문의 경우, 구동 장치부와 도어・사시부로 구성된다.3. 2. 센서부
센서부는 사람이나 물건의 출입을 자동으로 감지하는 감지 장치[12]이다. 감지 방식으로는 매트 스위치, 초음파 스위치, 적외선 스위치 등이 있다.3. 3. 도어 및 샤시부
자동문을 구성하는 부분 중 하나로, 문짝(도어), 문틀, 그리고 문이 움직이는 경로를 잡아주는 가이드 레일 등을 포함한다. 전동식 자동문과 하중식 자동문 모두 이 도어 및 샤시부를 가지고 있다.개폐 방식에 따라 미닫이, 여닫이, 접이식 문, 회전문 등 다양한 형태의 도어가 사용된다.
3. 4. 도어 엔진
도어 엔진은 자동문의 개폐 동작에 직접적으로 작용하는 동력 장치이다.현재 건물 등의 자동문에는 전기 모터를 동력으로 사용하는 방식이 널리 쓰인다.
하중을 동력으로 하는 자동문도 있다. 이 방식은 작동 속도는 느리지만, 센서의 사각지대에서 충돌 사고나 어린이·고령자 등의 끼임 사고 발생 가능성이 낮다. 또한 정전 시에도 작동하고 전기 요금이 들지 않는 장점이 있어 고속도로 휴게소, 지방 자치 단체 등의 공공 시설이나 상업 시설에서 채택되기도 한다.
철도 차량에서는 오랫동안 공기압 작동식이 많이 사용되었다. 하지만 헤이세이 시대 이후로는 전기 스크류 방식, 리니어 모터, 랙 앤 피니언과 같은 전동식도 도입되어 공기 배관 감소를 통한 유지 보수 간소화에 기여하고 있다.
에어 컴프레서를 장착한 버스에서는 공기압 작동식이 사용된다.
예외적으로 일본의 택시 중에는 지레와 린키지(지레 크랭크 기구)를 이용한 인력 방식도 있다. 운전석 옆의 레버 조작으로 뒷좌석 문을 여닫는다. 한편으로는 흡기 매니폴드의 부압을 이용해 문을 여닫는 방식도 늘고 있는데, 이 경우 보통 스티어링 컬럼 오른쪽의 인파네 부분에 버튼이 설치된다.
4. 대중교통에서의 운용
대중교통에서 자동문은 주로 승무원(차장, 운전사, 역무원 등)이 개폐 조작을 담당하며, 승객이 직접 문을 열고 닫는 경우는 상대적으로 드물다. 이는 안전 확보 및 원활한 운행을 위한 조치이다.
다만, 일본의 일부 철도 차량에서는 에너지 효율(주로 냉난방 효과 유지)을 높이기 위해 '반자동 도어' 시스템을 운용하기도 한다. 이 방식은 정차 시 승무원이 문 잠금만 해제하고, 실제 개폐는 승객이 직접 하도록 하는 방식이다. 출발 시에는 승무원의 조작으로 모든 문이 자동으로 닫힌다.[13][14][15] 이러한 반자동 시스템의 구체적인 작동 방식이나 도입 사례, 관련 기술 등은 지역이나 노선, 차량 종류에 따라 다양하게 나타난다.
4. 1. 일본
철도 차량에서는 1926년 9월부터 게이힌 선의 전동차 1량에 시험적으로 도입되어 운용이 시작되었다.[13] 그러나 승무원의 조작 실수 등으로 원래 열리는 쪽의 반대쪽 문을 열어버리는 사고가 종종 발생했고[14], 1979년에는 도카이도 본선 쓰지도역에서 초등학생이 추락하여 경상을 입는 사고도 발생했다.[15] 이러한 사고를 방지하기 위한 대책으로 도어 오조작 방지 시스템이 개발되었다.일본에서는 철도, 버스, 택시 등 많은 대중교통 기관에서 차장, 운전사, 역무원이 문 개폐 조작을 담당하며, 승객 스스로 문을 열고 닫는 경우는 드물다. 하지만 일부 철도 차량에서는 차내의 냉난방 효과를 유지하기 위해 정차 시 역무원이 잠금 해제만 하고 개폐 조작은 승객이 직접 하도록 하는 경우가 있다. 이는 승객이 없는 정차역이나 장시간 정차 시 문이 열려 있는 시간을 줄이기 위함이다. 출발 시에는 차장의 닫힘 조작에 의해 문이 자동으로 닫히기 때문에 이러한 방식을 반자동 도어라고 부르기도 한다.
과거 철도 차량의 승강문은 수동이었으나, 도어 엔진 구동식 자동문이 도입된 이후 개폐 조작은 주로 차장이나 운전사가 담당하게 되었다. 문은 열림 또는 닫힘 상태로 고정되어 비상시 외에는 수동으로 개폐할 수 없었다. 반자동 방식의 경우, 차장이 차장 스위치를 열림 위치로 조작하면 각 문이 개방 가능한 상태가 되고, 스텝등[16]과 차측등이 점등된다. 이때 도어 엔진의 에어 실린더가 개방되어 승객이 수동으로 문을 열고 닫을 수 있게 된다. 승강문에는 손잡이가 설치되어 있으며 "손으로 열어 주세요" 등의 안내 문구가 표시되어 있다. 모든 문을 한 번에 닫는 것은 차장 스위치의 닫힘 조작으로 이루어지므로, 평상시 승객이 임의로 문을 닫을 수는 없다.
이 방식은 국철의 일반형 · 준급형 · 일부 급행형 기동차와, 극한지 · 한지용 근교형 전철에 널리 채용되었다. 또한, 전속으로 한랭지 사양으로 개조된 구형 국전 등에서도 볼 수 있었다. 하지만 이들 차량 대부분은 폐차되었거나, 이후 등장한 버튼식 반자동 도어로 개조되었다. 현재는 JR 동일본 관내의 115계나 JR 서일본 관내의 117계 등 일부 로컬선용 차량, 그리고 조신 전철에 양도된 700형(구 JR 동일본 107계 전철) 등에서만 볼 수 있다.
차량 측에 특별한 장비를 필요로 하지 않는 유사한 방법으로, 승객 취급이 끝난 후 모든 문을 닫고 역무원이나 승무원이 비상 코크를 조작하여 승무원실 부근의 객실 문만 수동으로 개폐하는 사례도 있다. JR에서는 홈 라이너의 승차역에서 승차구를 한정할 경우나, 특급 백조 · 슈퍼 백조가 류히 해저역 및 요시오카 해저역에서 견학객을 승하차시킬 경우에 사용된다. 나고야 철도나 긴키 일본 철도에서는 통근형 전철이 장시간 정차할 때 이 방법을 사용하며, 하코네 등산 철도(현: 오다큐 하코네)에서는 플랫폼 유효장이 약 49m[17]인 카자마쓰리역에서 2008년 3월 14일까지 오다큐 전철 차량의 하코네유모토 방면 2량[18]에서 승하차객을 취급할 때 사용했다.
4. 2. 유럽
스위스 등 유럽의 철도에서는 문이 자동으로 열리지 않고, 승객이 문 근처의 버튼을 누르거나 문 손잡이를 당겨 문을 열고 닫도록 되어 있는 경우도 있다.[22]5. 대중문화
- H. G. 웰스의 1899년 연재 소설 ''잠자는 자가 깨어날 때''에는 천장으로 미끄러져 올라가는 자동문이 등장한다.
- 1962년 처음 방영되어 2062년을 배경으로 한 만화 ''제트슨 가족''에서는 문이 위로 미끄러져 천장으로 열린다.
- 1965년 처음 방영된 텔레비전 쇼 ''겟 스마트''의 오프닝 시퀀스에서는 주인공이 여러 자동 문을 지나 복도를 걸어가는데, 여기에는 경첩 문, 포켓 도어, 수직으로 미끄러지는 문 등이 포함되어 있다.
- 자동 포켓 도어는 1966년 처음 방영된 ''스타 트렉'' 가상 세계의 흔한 특징이다.[9]
- 1968년 영화 ''2001: 스페이스 오디세이''에는 포켓 도어가 등장하며, 일부는 버튼을 눌러 열리고, 일부는 인공 지능 컴퓨터 시스템에 음성 명령을 내려 열린다. 인공 지능으로 제어되는 문에 대한 개념은 영화의 기억에 남는 대사 "HAL, 셔틀 베이 도어를 열어줘"를 통해 문화적 기준이 되었다.
- 1977년 처음 개봉된 영화인 ''스타워즈''의 가상 세계에는 수평으로 미끄러지는 포켓 도어, 수직으로 미끄러지는 문, 대각선 방향의 다층 방폭 문, 조리개 문, 홍채 문 등 다양한 자동문이 등장한다.
- 1999년 처음 방영된 코미디 만화 ''퓨쳐라마''는 ''제트슨 가족'', ''스타 트렉'' 및 ''스타워즈''에서 볼 수 있는 다양한 유형의 자동문을 패러디했다.
6. 주요 제조사
- 나브테스코
- 테라오카 자동문
- 후루텍
- 산와 셔터
- [https://www.jad.co.jp/ 일본 자동문]
참조
[1]
웹사이트
How do Automatic Doors Work? - DT Services Ltd
https://dtserviceslt[...]
DT Services Ltd
2022-01-15
[2]
웹사이트
10 Things We Wouldn't Have Without Ancient Greece
https://hellenicnews[...]
[3]
웹사이트
Axis Automatic Entrance Systems - Automatic and manual doors
http://www.axisautom[...]
[4]
웹사이트
The Magic-Eye Sliding Doors
https://bostonlookin[...]
2010-06-29
[5]
웹사이트
10 inventions that began life as science fiction
http://www.theneweco[...]
[6]
뉴스
The Gunn Diode Oscillator Lives On…and Prospers
https://www.mpdigest[...]
[7]
서적
A Brief History of Mechanical Engineering
https://books.google[...]
[8]
간행물
OPTEX celebrates 40 years of sensor innovation and development in 2019
https://internationa[...]
[9]
웹사이트
Automatic Sliding Doors Didn't Exist Before STAR TREK
https://nerdist.com/[...]
2023-10-14
[10]
서적
図解入門よくわかる機械制御の基本とメカニズム
秀和システム
2004
[11]
서적
教科書には載っていない 江戸の大誤解
彩図社
2016
[12]
문서
[13]
뉴스
自動ドアの電車を試運転
時事新報
1926-09-08
[14]
웹사이트
【お詫び】列車ドアの誤開扉について
https://www.tokyu.co[...]
東急電鉄
2019-06-04
[15]
뉴스
ホームと反対側のドア全壊 少女が転落、けが
朝日新聞
1979-06-07
[16]
문서
[17]
문서
[18]
문서
[19]
문서
[20]
PDF
車内換気のためのドア自動開閉について
https://www.jreast.c[...]
東日本旅客鉄道八王子支社
2020-04-08
[21]
문서
[22]
웹사이트
スイス、旅のマニュアル
https://www.his-swis[...]
HIS
2019-01-14
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