미국과 캐나다 등 선진국의 경우 ECO 관련 기술의 우위를 확보하기 위한 결과물들이 일부 발표되고 있는 상황에서 국내에서도 해당 분야 기술개발에 더욱 박차를 가할 필요가 있다. 건설기계 친환경 기술개발에 대한 정보가 부족한 상황에서 본 정보 기술조사가 보완재 역활을 하는데 그 의미가 있다. 특히 건설 기계는 비용을 줄이면서 장비들의 효율성을 향상시키고 배기가스를 줄이기
요 약 문
1. 제목: 건설기계(굴삭기, 휠로더) ECO(환경) 기술
2. 사업의 목적 및 필요성
미국과 캐나다 등 선진국의 경우 ECO 관련 기술의 우위를 확보하기 위한 결과물들이 일부 발표되고 있는 상황에서 국내에서도 해당 분야 기술개발에 더욱 박차를 가할 필요가 있다. 건설기계 친환경 기술개발에 대한 정보가 부족한 상황에서 본 정보 기술조사가 보완재 역활을 하는데 그 의미가 있다. 특히 건설 기계는 비용을 줄이면서 장비들의 효율성을 향상시키고 배기가스를 줄이기 위한 친환경 노력에 일조하는데 큰 역할을 담당할 것이기 때문에 그 중요성이 더욱 크다. 건설기계 장비의 생산성은 매우 취약한 노동집약적인 건설업의 특성상 건설기계에서의 생산성 향상을 목표로 한 연구들이 최근에 활발히 진행되고 있는 것도 이를 뒷받침한다. 건설기계 장비를 활용한 생산성 향상과 아울러 배기가스 배출 등을 정량화 하기 위한 노력도 한창 진행 중이다.
국내 건설기계 품목별 생산대수 비중 자료를 살펴보면 토목용으로 주로 사용되는 굴삭기와 로더가 매년 40 ~ 41% 및 5 ~ 7%의 비중을 차지하고 있다(한국기업평가 2010). 이는 실질적으로 굴삭기와 로더와 같은 토목·건축용 건설기계가 전체 건설기계 산업의 성장을 견인하고 있다고 평가할 수 있다. 따라서 미국 및 캐나다 등에서 확보하고 있는 이들 건설기계 장비들에 대한 친환경 기술 정보 조사보고서는 그 필요성이 간과할 수 없다고 본다.
본 최신해외기술동향 조사 보고서의 최종 목표는 건설기계 특히 굴삭기, 휠로더 같은 건설장비에 대한 ECO(환경) 기술에 대한 미국과 캐나다에서 이루어지고 있는 기술개발 사항(예를 들면, 엔진 및 유압부품 관련 기술)과 실용화 수준 등을 조사하여 이 분야에 기술을 개발하려는 연구자와 실무자들에게 현재 상황을 빠르고 정확하며 상세히 전달하는 것이다.
3. 사업의 내용 및 범위
국내 건설기계장비 생산업체들의 장기적인 성장을 위해서는 Eco-friendly와 같이 아직 어느 회사가 독점하지 않은 초창기인 이 시점에서 미국 및 캐나다 등 선진업체와의 격차를 줄일 수 있는 친환경관련 부품 기술 개발 등이 시급하므로 이에 대한 내용을 포함하고자 한다. 이를 위해 건설기계 완제품 뿐만 아나라 유압부품 관련 엔진 기술을 다루고자 한다.
글로벌 상위 건설기계 업체들 가운데 미국에 소재한 Caterpillar, Terex, CNH, John Deere 등을 조사 대상으로 설정한다. (1) 유압부품(유압실린더, 펌프, 모터) 관련 기술에 대한 현황 분석 및 보고, (2) 이들 건설장비 생산업체들이 보유한 건설기계 유압부품 관련 최근에 개발된 장비들의 조사 및 보고, (3) 건설 현장에서 굴삭기, 휠로더 같은 조사 대상 건설장비들에 대한 실용화 수준이 조사된다. (4) 또한 건설장비의 친환경 기술을 정확히 이해하기 위해서는 미국 환경 보호국이 설정한 배기가스 표준이 어떻게 영향을 미치는지 정확히 이해해야 한다. 이를 위해 그 표준을 자세히 분석하고 최근에 이루
어지고 있는 Tier 4 기술을 소개한다.
4. 정보조사 결과
미국 내 건설기계 제조회사들은 생산성과 경제성을 향상시키기 위해 최첨단 기술 장치를 도입하여 안전하면서도 친환경적으로 가동 할 수 있는 장비를 생산하는데 연구 개발을 가속화하고 있다. 친환경 건설기계에 대한 환경기술과 관련하여 저연료, 저소음, 배기가스 규정 준수를 들 수 있다. 특히 미국 환경보호국이 지정한 배기가스 규정을 엄격히 준수할 수 있는 장비를 개발한다는 것을 파악하였다.
연료 사용을 줄임으로써 가져오는 추가적인 혜택으로 온실가스 배출량을 줄일 수 있기 때문에 연료 소비를 줄일 수 있는 방안을 강구하고 있다. 예를 들면, 저회전, 높은 회전력 엔진과 대용량 회전력 컴버터를 매치시키므로써 엔진의 고효율성을 달성하는 방법, 수압 손실을 줄임으로써 변동 용량 피스톤 펌프와 폐회로 하중 센서 시스템의 개발, 대부분의 작업을 소화할 수 있는 충분한 작업율을 확보하면서도 연료 소비를 줄이기 위한 이중 파워 선택 시스템, 이종 자동 트랜스미션 기어 쉬프트 포인트의 선정 모드, 언덕으로 장거리 이동시 연료를 절약할 수 있는 로크 업 클러치 장착된 회전력 컨버터의 사용 등을 제시할 수 있다.
연료 사용을 줄이고 장비의 유휴 시간 동안 발생한 이산화탄소 등의 배출량을 줄이기 위한 장비의 운영 전략이 요구된다. 예를 들어, 유휴 시간 관리 시스템은 특정한 수의 엔진 분당 회전수 이하로 고정 된 운영 시간이 지나면 엔진이 꺼지는 자동 멈춤 장치가 부착될 수 있다. 일부 유휴 시간 관리 시스템은 만약 클러치, 브레이크, 엑셀 패달이 5분 동안 눌러지지 않으면 자동으로 엔진을 멈추는 프로그램을 입력할 수도 있다.
미국 환경보호국이 규정한 비도로용 배기가스 기준인 Interim Tier 4와 Final Tier 4 regulations에 맞추어 제품을 개발하고 있으며, 고압연료 분사 시스템이나 디젤 산화 촉매, 배기가스 후처리, 후처리 장치 재생, Selective catalyst reduction 같은 후처리 시스템의 기술들을 사용하고 있다.
흥미로운 점은 2006년 4월 미국 환경보호국이 미국내 30개 주와 워싱턴 DC에서 엔진 유휴 시간 감소에 관한 규정을 만들어 실행하고 있는 점이다. 예를 들어, 콘테티컷주는 도로를 이용하지 않는 모든 장비를 포함하여 모든 모토 공급원의 유휴 시간을 연속 3분으로
제한한다. 이런 규정들이 비교적 새로운 것이기 때문에, 유휴 시간과 관련한 연료비와 이산화탄소 배출에 대한 일반 대중들을 교육하기 위한 캠패인을 벌어야 한다고 제안하고 있다.
본 조사에서 수집된 자료에서는 유압부품 교체, 컨설팅, 고장 수리, 유지보수, 재활용 문제 등에 관해 직접적으로 연구한 결과들을 발견하기가 쉽지 않았다.
5. 정보조사의 활용계획
국내 건설기계 업체들은 핵심기능부품에 대한 연구개발에 한계가 있는 상황에서 선진 경쟁업체와 경쟁하기 위해서는 보다 건설적이고 공격적인 연구개발이 필요한 시점이다.
본 정보조사 보고서는 건설산업에서 배출해내는 이산화탄소(CO2)를 줄이기 위해 노력하는 건설장비 업체들에게 기술개발에 도움을 줄 뿐만 아니라, 미국 및 캐나다 기반 건설장비 업체들에서 진행하고 있는 친환경 관련 기술에 대한 상세한 정보조사를 제공함으로써 아이디어 뱅크로서 소중한 지침이 될 것으로 사료된다.
친환경 건설장비의 개발에서 실용화에 이르기까지 기술개발에 한단계 더 도약할 수 있는 자료로서의 역할을 기대할 수 있으며, 향후 건설장비의 CO2 배출량 저감을 통해 이룰 수 있는 지구온난화의 진행을 늦출수 있는 대안이 될 것으로 기대된다.
본 조사 과정에서 얻은 모든 기술개발서, 보고서, 및 기술논문 등의 자료는 최종보고서 형식으로 제출할 것이며, 이들 자료 중 일부는 국내에서 얻기 힘든 정보로 자료 수집에 들어가는 시간적, 경제적 절약을 가져올 것이다.
본 보고서의 조사자를 포함하여, 건설장비 과목을 가르치는 모든 이들에게도 아주 유용한 수업 자료로 활용할 수 있다고 사료된다.
목 차│Contents
제1장 서론 01
제2장 건설기계 개요 및 친환경 기술 03
2.1 굴삭기 개략
2.1.1 유압식 프런트 삽 형태 굴삭기
2.1.2 유압식 괭이 형태 굴삭기
2.1.3 휠로더
2.2 건설기계와 친환경
제3장 건설기계와 친환경 규정 17
3.1 비도로용 장비에 대한 미국 환경보호국 표준
3.2 중간 Tier 4와 Tier 4 기술 소개
3.2.1 고압연료 분사 시스템
3.2.2 후처리 시스템
제4장 건설기계 회사별 사례 소개 31
4.1 미국 캐터필러사
4.2 미국 테렉스사
4.3 미국 CNH사
4.4 미국 존 디어사
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.