건설기계어태치먼트의산업과 Technological Review of Attachments for Construction Equipments 신대영 이신옥 황운규 이강원 D. Y. Shin, S. Lee, U. K. Hwang, and K.W. Lee 1. 어태치먼트의정의어태치먼트 (Attachment) 는그림 1에서보이는것과같이일반적으로굴삭기의붐 (boom) 이나암 (arm) 과같은건설기계의장치 (equipment) 에부착되는버켓, 브레이커, 드릴, 그랩과같은모듈을지칭한다. ISO 6746-2의국내번역본인 KS F ISO 6746-2 1) 에따르면어태치먼트는특수사용목적으로장비에장착할수있고선택적으로조합할수있는부품을칭한다. 종류의어태치먼트가있지만본해설에서는상대적으로활용도가높은어태치먼트위주로요약하였으며, 이중에서도가장대표적인어태치먼트부품들의자세한구조및기능은 5. 어태치먼트대표제품소개 에더자세히설명되어있다. 표 1. 어태치먼트목적별분류및기능설명 그림 1. 어태치먼트, 장치, 기본장비 2. 어태치먼트의종류및기능어태치먼트는주로토공작업을위해부착되는버켓, 브레이커, 쉬어, 드릴, 그랩, 컴팩터등이일반적이나이외에도산림작업용로그그래플, 로그스플리터, 제설작업용스노우블로워, 스노우플로우, 폐기물처리및정리용스크랩매그넷, 브룸등그종류가매우광범위하다. 표 1은어태치먼트의종류를목적별로분류하고그에해당하는대표적인모듈들의기능과적용장비를나타내고있다. 이외에도더많은 3. 어태치먼트의시장동향어태치먼트는백호로더, 스키드스티어로더등에도모두부착가능하지만일반적으로건설기계시장에서가장큰비중을차지하는굴삭기에부착되는모듈이대부분을차지한다. 그러므로어태치먼트시장을살펴보려면굴삭기시장의동향을파악할필요가있다. 그림 2는지난 7년간의국내굴삭기생산및판매현황을나타낸것으로내수보다는수출의비중 유공압시스템학회지제 8 권제 2 호 2011. 6 43
이높고, 2009년세계금융위기시기를제외하고는꾸준히성장세를보이는것을알수있다. 유압브레이커의세계최대생산국인우리나라는글로벌시장점유율 20% 를기록하고있으며해외에수출하고있는국내기업이 100여개에달한다 4). 그림 2. 굴삭기생산 판매현황 2) 굴삭기가건설기계시장을대표하는품목이라면, 어태치먼트를대표하는품목은브레이커 (Breaker) 이다. 브레이커의생산및판매현황은그림 3과같으며그동향이굴삭기의시장동향과매우흡사하다. 어태치먼트의천공, 시공용기계부품은굴삭기장착율 30% 를기준으로산출했을때 90억7천만불에달하는거대시장이다 3). 그림 4. 유압브레이커매출현황 2) 유압브레이커에비하면그수가적지만역시국내어태치먼트시장을대표하는또다른품목인크라샤에관한동향은그림 5와같다. 마찬가지로 2011년시장예측은굴삭기시장예측에의거해직접산출하였다. 유압브레이커와마찬가지로크라샤역시내수보다는수출에의존하는부분이크며다소차이는있지만굴삭기, 브레이커의시장동향과비슷한것을확인할수있다. 그림 3. 유압브레이커생산 판매현황 2) 본해설에서는대표적인어태치먼트인브레이커와크라샤의시장동향을분석해보았다. 실질적으로브레이커는어태치먼트시장의절반가까이차지하며어태치먼트산업의움직임을가장잘반영한다. 그림 3 에나온 2011년유압브레이커시장예측은그림 2의굴삭기시장예측을토대로직접산출하였다. 브레이커시장현황을살펴보면국내어태치먼트시장의포화로인해내수보다는수출이주도하는실정이다. 유압브레이커의매출현황을내수와수출로구분해나타내면그림 4와같다. 2011년매출예측은 2011년굴삭기판매예측에의거해직접산출하였다. 2010년브레이커국내매출규모를보면내수가 176억원, 수출이무려 1억천백만불에달하는것으로나타난다. 그림 5. 크라샤생산 판매현황 2) 그림 6. 크라샤매출현황 2) 44 유공압시스템학회지제 8 권제 2 호 2011. 6
2010년기준크라샤매출현황은내수 104억원, 수출 232만불로그림 6과같다. 2006년에서 2008년사이에호황기를맞이한후금융위기와함께주춤했다가다시호조되는것으로나타난다. 4. 어태치먼트의기술동향건설기계의부속품인어태치먼트는건설기계의주부품보다상대적으로기술개발이미흡한실정이다. 어태치먼트기술개발은주로어태치먼트와장비를이어주는착탈장치, 어태치먼트구동용유압회로와관련하여활발하게이루어졌다. 또한가장많이사용되는브레이커와같은제품은상대적으로개발성숙도가높은편이다. 어태치먼트부품은건설기계기술개발동향을따라최적화, 저소음, 지능형에관해연구개발이이루어지고있다. 표 2. 어태치먼트기술개발동향 린 ISO TC 127( 토공기계분야 ) Plenary Meeting 에서제안한국제표준안 굴삭기용유압브레이커의용어및상용사양 (Terminology and Commercial Specifications of Attachments for Excavators - Part1 : Hydraulic Breakers) 이다 4). 국내유압브레이커생산기업인수산중공업, 에버다임, 대모엔지니어링과한국기계연구원, 한국생산기술연구원이공동작성한이표준안을제정하기위해 ISO에서 Working Group이구성될예정이다. 국내기술을기반으로국제표준을제정하는것은앞으로어태치먼트기술을이끌어나갈수있는훌륭한기반이될것이다. 브레이커와달리기타어태치먼트들은저소음과지능형에관한연구개발이부족하므로선행연구개발이이루어질필요가있다. 5. 어태치먼트대표제품소개본절에서는가장대표적인어태치먼트제품들의기본구조와기능에대해서간략하게해설한다. 표 2는대표적인어태치먼트부품들의기술개발동향을정리한것으로펄버라이져, 컴팩터, 그랩등을제외하고는이미상당수가대형화되어있는것을볼수있다. 또한최적화에관한연구도이미대부분이개발완료단계이며브레이커와같은경우는이미저소음과지능형기술도성숙한편이다. 브레이커의글로벌시장점유율에서앞서는국내선도업체들이향후관련기술개발의지표가될가능성이높다. 이를반영하는것이한국건설기계산업협회가 2011년 4월열 그림 7 퀵커플러 (Quick Coupler) 의주요부품및기능그림 7은유압실린더를이용한그립의움직임으로굴삭기어태치먼트의쉬운탈부착을가능하게해주는퀵커플러의구조와핵심기술에대해설명하고있다. 최근굴삭기작업자들에게필수장비로인식되는 유공압시스템학회지제 8 권제 2 호 2011. 6 45
어태치먼트탈부착장치는많은관심을받는기술개발영역이며이미다양한종류의부품들이상용화되어있다. 종종업계에서는작업능률을높이기위한신속한탈부착을부각시키는경우가있는데커플러의주된목적은튼튼하고신뢰성있는링크역할이라는점을잊지말아야한다. 특히작업자의안전에밀접한영향이있어유압이차단되거나누설되는경우에도그립의위치를유지할수있는안전구조의연구가중요하다. 그림 8 브레이커 (Breaker) 의주요부품및기능 다음은어태치먼트중가장많이상용되는브레이커를소개한다. 기본적으로브레이커는피스톤왕복운동에의한타격으로암반이나건물을파쇄하는데쓰인다. 그림 8은브레이커의핵심기술을나열하고있다. 그림 9의멀티프로세서및펄버라이져는대구경유압실린더를통한링크구조의지렛대의원리를이용, 전단력으로철근을자르거나압축력으로암석을부순다. 멀티프로세서, 펄버라이져와같은기구는해체작업에적합하여철거및증축공사에자주사용된다. 이와비슷한기능을가진그림 10의쉬어및스틱쉬어역시대구경유압실린더를통한지렛대원리를이용한전단력으로철근을자르는것을주된목적으로한다. 쉬어 (Shear) 라는단어에서알수있듯이굴삭기액츄에이터를가위처럼사용할수있게만들어주는툴이다. 어태치먼트중에는브레이커, 쉬어와같이파쇄나절단의목적이아닌집기및상 하차의목적을지닌그랩과같은모듈도있다. 그림 11(a) 에소개되는멀티그랩은유압실린더를이용한그립으로나무나돌을잡아작업을수행할수있어제방공사, 채석작업, 조경공사, 고철처리등에매우적합하다. 그림 11(b) 의우드그랩역시같은원리로원목의상 하차작업, 흉관매설및이동작업, 침목및기타하역작업에적합하다. 마지막으로소개되는그림 12의컴팩터는편심유압모터를이용해발생시키는진동을평판으로전달해평면을다지는데쓰이며토양이나부스러진지반을견고히하는작업에매우유용하다. (a) 멀티프로세서 (Multi-processor) (b) 펄버라이져 (Pulverizer) 그림 9 대표분쇄기의주요부품및기능 46 유공압시스템학회지제 8 권제 2 호 2011. 6
(a) 쉬어 (Shear) (b) 스틱쉬어 (Stick Shear) 그림 10. 대표절단기의주요부품및기능 (a) 멀티그랩 (Multi-grab) (b) 우드그랩 (Wood Grab) 그림 11. 그랩 (Grab) 의주요부품및기능 6. 결론이상어태치먼트의정의, 대표제품에대한해설과관련시장및기술개발동향에대해서정리해보았다. 지난몇년간어태치먼트세계시장에서국내유압브레이커업체들이크게선전하였는데앞으로중국과같은후발주자와의격차가좁혀지지않도록기술과품질에관한꾸준한연구개발이필요하다. 브레이커를중심으로어태치먼트연구개발이많이활성화되어있지만저소음및지능형과관련된많은영역에서여전히연구개발이필요한실정이다. 이외에도어태치먼트부품의내구성강화등기본적인부분도끊임없이연구되고개선될필요가있다. 또한시스템부착후의성능을고려하여어태치먼트를설계할수있도록산 학 연의협력을통해적극적이고꾸준한선행연구개발이이루어질필요가있다. 유공압시스템학회지제 8 권제 2 호 2011. 6 47
[ 저자소개 ] 공학박사. 신대영 ( 책임저자 ) E-mail: dyshin@kitech.re.kr Tel: 053-580-0140 1962년 8월 6일생. 2000년한양대학교정밀기계공학과박사과정졸업. 1991년한국생산기술연구원입사, 유공압시스템학회, 대한기계학회등의회원, 그림 12. 컴팩터 (Compactor) 의주요부품및기능참고문헌 1) KS 한국산업규격 2003. KS F ISO 6746-2 (2003): 토공기계 - 치수및기호의정의 2) 산업일보, " 어태치먼트내수시장탈피수출선다변화모색 ", 01/02/2008 3) 한국건설기계산업협회, 건설기계산업동향결산 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 4) 국토일보, 건설기계협회, 유압브레이커국제표준제정, 04/19/2011 이신옥 E-mail: shinokee@kitech.re.kr Tel : 053-580-0142 1985년 11월 23일생. 2008년 Purdue University 기계공학학사, 2010년동대학원기계공학전공석사. 2011년한국생산기술연구원메카트로닉융합연구그룹연구원입사 황운규 E-mail: ukhwang@everdigm.com Tel : 043-530-3355 1976년 10월 28일생. 2003년홍익대기계공학과대학원박사과정졸업. 2003 ( 주 ) 에버다임입사현유압기계사업부선행개발팀차장, 국립충주대학교항공기계설계학과겸임교수 이강원 E-mail : ggang@kitech.re.kr Tel : 053-580-0101 1960년 7월 5일생. 1999년한양대학교대학원졸업 ( 공학박사 ). 1983년대우조선공업 ( 주 ) 기술연구소대리, 1989년한국생산기술연구원입사현수석연구원, 대경지역본부장 ( 현 ), 한국반도체디스플레이장비학회수석기술이사, 한국진동소음학회정회원 48 유공압시스템학회지제 8 권제 2 호 2011. 6