타워크레인의 생산기술 수준 향상

타워크레인의 생산기술 수준 향상

 

  건설기계산업연구원 원장 김인유 

 

 

도시의 고도화가 가장 핵심적인 트렌드 중 하나가 되면서 타워크레인은 건설현장에서 독보적인 존재의 가치가 되어가고 있다.

UN 경제사회국(the United Nations department for economic and social affairs)에 따르면, 전 세계의 인구는 2050년까지 980억 명에 달할 것으로 예상한다. 동시에 도시에 거주하는 사람들의 비율도 증가하고 있고, 전 세계 인구의 66%가 도시지역에 살고 있을 것으로 예상된다. 유럽의 경우는 80%이다. 이는 공간제약으로 인해 도시 건물이 고층화를 의미하고 있으며, 이는 타워크레인에 좋은 뉴스이다. Self-erectors과 Flat-tops에서부터 low-tops과 luffers 이르기까지, 타워크레인은 비용효과는 말할 것도 없이 효용성에서도 높은 인기를 끌고 있다.

 

크레인 제조업체인 Manitowoc에서 일하는 세계 최고의 선회크레인(slewing cranes) 관리자인 Thibaut Le Besnerais는 “건물을 높게 짓고 큰 작업 범위를 제공하고, 장기간 작업의 경우, 타워크레인이 비용적인 면에서 가장 효과적인 해결책이다. 이는 전기로 작동하여 비용은 적게 들고, 잘못될 가능성이 작고 유지관리비용마저도 적게 든다.”는 것이다.

Le Besnerais는 전 세계적으로 luffing jib 타워크레인의 인기가 높아져 왔다고 말했다. 유럽에서는, 전통적인 Hammerhead and Flat-top) 타워크레인의 사용이 제한된 곳(주거지역이나 학교 상공을 오가는 것을 피하기위해)에서는 Luffer가 다른 유형의 타워크레인보다 매력적인 대안이 되어 왔다. 결과적으로, 많은 Luffing jib 크레인이 만들어졌거나, 이제 막 시장에 출시될 예정이다. 독일 제조업체인 Jost Cranes는 두 개의 새로운 Hydraulic Flat-top Luffing cranes을 출시했다(JTL268.16과 JTL68.4s). Jost에 따르면, JTL268.16는 오늘날 시장에서 가장 강력한 유압식 러퍼이고, 16톤의 수용력을 가지고 있다. JTL68.4s는 4톤을 들어올리고 4m 서비스 불능 반경을 가지고 있다.

 

■ 이점

 

유압식 러퍼 컨셉의 장점은 러핑과 suspension ropes의 중량이 낮아 조립이 용이하고 물류절감에 기여하는 것이다. 또한, 지브도 밀집 도시지역에서 작업하기에 적합하여 작업의 편리성을 가지고 있다.

영국은 그것들이 상공을 나는 것을 피할수 있다는 것 덕분에, Jost의 유압식 및 종래의 크레인에 대해 주요시장이 될 것이라고 했다. 실제로, Jost는 전세계의 새로운 표준과 정부규제의 출현으로 제약을 극복하고, 작업반경 이탈, 풍속의 영향과 크레인 조종사 안전 등의 제약을 극복할 수 있을 것으로 예측했다.

이탈리아의 타워크레인 제조업체인 Recom은 가장 최신 모델로 RTL315 luffing jib tower crane을 선보였다. 총 20톤의 수용력을 가지고 있고, 이 크레인은 6m에서 3.3톤의 수용력과 65m에서의 2톤 수용력을 가진 65m의 지브를 가지고 있다.

Recom은 고강도 강철과 안전한 볼트 연결 덕분에 더 높은 자립고(free-standing heights)에 도달할 것이라고 말했다. RTL315 모델은 Svendborg 브레이크와 Lebus 드럼이 장착된 80kW 윈치를 가지고 있어, 새로운 조종석은 조종사에게 더 넓은 공간을 제공하고, 가시성을 향상하게 시켜준다. 조종석 내부에는 Grammer의 좌석과 W Gessman의 조이스틱, 그리고 ABB의 제어시스템이 있다.

   

 

한편, 스페인회사인 Jaso Tower Cranes는 최근 회사의 규모를 확장했는데, 세 개의 새로운 luffing jib tower crane모델을 추가했다. 타워의 후미에 유압식 램을 사용한 결과로, 이 회사의 J118HPA는 Jaso로부터 이 크레인 설계에 대해 혁명가로 불린다. 이것은 45m 도달범위와 6톤의 수용력을 가지고 있다. Jaso의 J265PA는 60m 도달범위와 18톤의 수용력을 가지고 있고, 빠르고 다재다능하다고 한다.

한편, J438PA는 좁은 공간에서도 동력을 공급하기 위해 특별하게 설계되었다. Double fall configuration에서 65m 도달 범위와 32톤의 수용력을 가지고 있고, Single fall configuration은 16톤의 수용력을 가진다. 회사는 “새로운 모델의 지속적인 개발은 우리 성공의 열쇠이다. 전문연구와 개발팀 덕분에 우리는 기술집약적 크레인을 개발하면서 고객의 니즈와 시장의 새로운 요구를 수용할 수 있다.”라고 말했다.

 

■ 높은 인양능력

 

Le Besnerais가 주목한 또 다른 트렌드는 고용량(higher capacity) 타워크레인에 대한 수요이다. 그에 따르면, 이러한 수요는 주거 및 사무실을 위해 사전제작된 구조물의 사용 증가로 인해 기인된 것이며, 이러한 조립식 구조물이 커지면서, 우리 고객들은 고용량 타워크레인을 요구하고 있다”고 말했다.

사전제작된 구조물을 사용하는 것은 건설 속도를 높이고, 타워크레인은 각 작업현장에서 더 짧은 시간만 사용하면 된다는 것을 의미한다. 현장에서 타워크레인을 1년 넘게 사용하는 것은 20년 전만 해도 꽤 일반적인 일이었는데, 요즘은 드문 일이다. 결과적으로, 설치 및 해체 비용을 절약하기 위해서 서로 조립되고 분리되기 쉬운 단순한 설계를 하게 되며, 간단해질수록 현장에서 보내는 시간은 줄어들고 확인해야 하는 요소는 더 적어지며 더 안전해진다.

Le Besnerais에 따르면, Manitowoc의 크레인 제어시스템(CCS)는 더 빠른 설정을 위해 calibration time(보정시간)을 줄이기 위해 설계되었다. 그는 “우리는 2015년도 말에 100에서 200톤 수용력범위 내에 있는 몇몇 작은 용량의 MDT 모델에 크레인 제어시스템(CCS)를 도입하기 시작했다. 그리고 나서 2016년에 더 큰 규모의 MDT Topless 타워크레인으로 출시되었습니다. 2017년에 우리는 우리의 Traditionally-shaped Classic Hammerhead with Cat-head Tower cranes 모델인 MD 509, 559, 569, 689 등에 크레인 제어시스템(CCS)을 확장 도입하였다.

미국 기반의 크레인 제조업체 Terex Cranes는 2016년 말에 SK452-20 hammerhead crane를 출시했다. 이 크레인은 최대 20톤 수용력과 80m 지브를 가지고 있고, 크레인 제어조건에 최신 기술을 적용했다. 빠른 크레인 설치와 쉬운 작동, 그리고 매끄러운 크레인 작업을 가능하게 했다고 한다. Terex의 부사장 겸 타워크레인 총책임자인 Marco Gentilini는 “빈번한 변속이 가능한 모터 덕분에 속도와 부하 차트 및 제어 기술 향상이 이루어졌다.”고 말했다. “기존 SK415-20과 부품의 호환성은 고객에게도 부품관리에 도움이 된다는 것이다.”

 

 

스위스 제조업체 Wolffkran은 140톤 클래스인 flat-top tower crane model을 새로 교체하겠다고 발표했다. The Wolff 6020 Clear는 2008년에 출시된 6015 Clear를 대신한다. Wolff 6020은 더 큰 tip load를 가지고 있고, 다른 최신 신모델의 설계 세부 개선사항을 통합했다고 Wolffkran가 발표했다. 두 버전(6톤 수용력을 가진 6020.6 Clear와 8톤 수용력을 가진 6020.8 Clear)으로 사용할 수 있고, 각각 세 개의 타워크레인 연결옵션을 가지고 있다. 세 옵션은 1.5x1.5m UV 15, 2m TFS20 그리고 UV 20이다. Wolffkran의 제품 담당 매니저인 Gerd Tiedtke는 “이전과 비교해서, 6톤 버전은 지브 반경 60m일 때 팁에서 1.5톤이 아닌 2톤을 들어 올릴 수 있고, 8톤 버전의 tip load capacity는 1.5톤에서 1.8톤으로 증가되었습니다.”라고 말했다. 두 모델 모두 two-fall 로프 작동을 위해 설계되었다. 6톤급인 신형28kW 호이스트 윈치인 Hw628.1 FU 형식은 부분 부하 시에 108m/min인 호이스팅 속도로 사이클 시간을 단축시킨다고 한다. A45kW Hw845 FU 호이스팅 윈치는 8톤 버전에 설치되어 있다.

 

■ 더 빠른 설치

 

Wolffkran은 일부 설계 요소를 변경하여 더 빠르고 쉽게 조립하면서 더 작은 볼트를 사용할 수 있었다. 운송방법에서도 카운터 지브에 세 개의 지브 부분을 고정시킬 수 있는 특별한 지지대를 설치하였다. 크레인 소유자는 종종 그들 소유의 평행추 슬랩(counterweight slabs)을 가지고 있어서 더는 공급하지 않는다. 또한, 부식으로부터 크레인을 더 잘 보호하기 위해 난간, 플랫폼 및 커버를 포함해 이전 모델에서보다 아연으로 도금된 부품이 더 많다.

이탈리아를 기반인 Recom사의 경우, 16~32톤 사이의 수용력을 가진 세 가지 모델의 new range of low-top cranes를 출시할 계획이다.

Moritsch는 트롤리, 로프, 모터를 사용해 이동 및 완전설치를 가능하게 함으로써, 설치시간을 단축할 수 있는 새로운 시스템을 통합하고, 새로운 크레인에 flat-top과 tie-bar 크레인의 장점을 결합할 것이라고 말했다. 또한, 카운터지브는 핸드레일이나 플랫폼과 같이 물건 제거 없이도 운반을 위해 접을 수 있는 새로운 시스템을 갖출 것이다.

 

■ 회사 규모 확장

 

Recom사는 회사 규모 확장을 위한 전담 엔지니어 15명을 고용했다. Moritsch는 “이렇게 숙련된 팀을 통해, 의사 결정 및 시장 출시 시기가 우리 예상보다 더 빨라지는 중입니다. 올해 우리 판매량은 우리가 맞는 방향으로 나가가고 있음을 입증했습니다.”라고 말했다.  

   

 

이탈리아에서도, Raimondi Cranes는 MRT234 flat-top tower crane를 출시했는데, Raimondi의 가장 기술적으로 진보한 flat-top tower crane으로 여겨진다.

이것은 최대 70m길이의 지브를 가지고 있고, 4개의 와이러로프로 12톤을 들어 올릴 수 있다. 최대 반경일 때, 이 크레인은 ultralift mode에서 2.25톤을 들어 올릴 수 있고, 70에서 28m까지 8개의 다양한 지브 길이 구성을 가지고 있다. MRT234는 45 또는 55kW 호이스팅 윈치와 사용할 수 있다.

Raimondi Cranes의 기술이사인 Domenico Ciano는 “우리는 고객이 요구해왔던 용량을 만족시키기 위해 최신크레인을 원했습니다.”라고 말했다. “우리가 가진 또 다른 우선 사항으로는 작업시간이 덜 들면서 잠재적 오류와 현장에서 필요로 하는 기술자 수를 줄이는 순조로운 설치해체작업을 보장하는 것이었습니다. 이를 실현하기 위해 우리는 지브 연결 시스템을 개선하기 위해 노력했고, 현장에서 부속품을 설치할 필요 없이 각 지브 요소들을 조립하기 위한 준비를 했습니다. 이는 모든 지브를 단 2명의 작업자가 단 몇 시간만에 조립할 수 있다는 것을 의미합니다.”

그는 덧붙여 “필요한 경우, 전기 캐비넷에 트롤리가 연결되자마자 바로 사용될 수 있도록 한 번에 모든 지브를 설치할 수 있습니다. 이것은 우리가 트롤리와 훅 블럭을 지브에 설치하고, 지면에 rope paths를 완성하고, 우리가 지브를 카운터지브에 연결할 때 호이스팅 로프 설치를 쉽게 만드는 시스템을 준비할 수 있기 때문에 가능한 일입니다.”라고 말했다. Raimondi에서 실시된 연구 및 개발은 사용자의 경험에 중점을 두었고, 실리콘밸리에서 생산된 새로운 기술을 활용했다고 한다.

Ciano는 말했다.“현대적인 접근은 주변환경과의 향상된 상호작용 수준을 가진 기계를 설계하기 위한 것이며, 사람들이 더 빠르고 더 안전하게 작업할 수 있도록 합니다. 이를 위해, MRT234는 Raimondi의 Deluxe R16 cabin 및 인간과 기계를 연계한 V3.0 제어시스템과 함께 이용 가능하다. Ciano는 “캐빈 내부에서 V3.0 human-machine interface는 모든 정보가 명백히 보이면서 조종사가 작업하는 동안 변수를 쉽게 확인할 수 있다는 것을 의미합니다. 또한, 유지보수팀이 크레인을 신속하게 확인하고 설치할 수 있게 합니다.”고 말했다.

새로운 장비의 개발 과정 동안 현재 Ramondi는 prototyping software를 사용하고, material prototypes이 만들어지기 전에 가상프로타입(virtual prototypes)을 만들고 수정할 수 있게 한다. Ramondi의 조종사의 이익을 위한 새로운 기술활용은 그 업계에서 또 다른 트렌드와 비슷하다. 런던에서 개최된 ITC Tower Cranes Conference에서, 대부분의 프레젠테이션내내 나온 하나의 맥락(thread)으로 기술에 대한 주제가 있었다. 그리고 건설현장의 관리자뿐만 아니라 조종사에게 이익을 가져다주는데 종종 중점을 두었다. Manitowoc Cranes의 타워크레인 부문 엔지니어링 담당부사장인 Eric Pommier는 기술 사용을 통해 어떻게 안전성과 효율성이이 증가되고 있는지에 대해 설명했고, 이는 타워크레인 조종에 관한 모든 측면에 맞춘 것이다. 조종실로의 접근성(Access to cab), 크레인 설치를 위해 사용되는 디스플레이, 실제 크레인 작동에 관한 지원, 크레인의 유용성 극대화와 연결성, 텔레매틱스 및 데이터 로깅의 잠재력을 포함한다.

 

■ 조종실로의 편리한 접근성

 

호이스트를 사용하여 조종실로 접근하는 문제는 Arcomet그룹의 일원인 프랑스 타워크레인회사 Matebat의 이사인 Pierrick Lourdain가 담당했다. 2017년이 시작된 이래로 프랑스는 50m이상 설치된 모든 크레인은 조종사를 위한 리프트를 제공해야 한다고 규정했다. 2019년에는 이 규제가 더욱 강화되어 높이가 30m이상인 모든 크레인에 대해서도 의무적으로 리프트를 설치하게 되었다.

Lourdain에 따르면, CCS는 크레인 시장의 60~70%에 적용될 것이다. 그는 이러한 유형의 규제가 유럽 전역에도 도입될 가능성이 있고, 임대회사의 경우 이를 비즈니스 기회로 볼 필요가 있다고 주장했다. 크레인 임대업자는 리프트에 투자하고 이를 고객들에게 청구할 수 있다. 그는 이것이 2019년까지 매년 프랑스에서는 4,200만 유로, 이탈리아와 독일, 영국, 벨기에와 스위스에는 9,500만 유로에 달하는 임대사업을 할 수 있다고 말했다. Lourdain 견해에 따르면, 30m 높이의 크레인에 대해서는 규제가 적용되지 않는다. 이런 경우 마스트에 부착된 호이스의 범위가 단지 15m이고 호이스트는 지상에서 시작하면 조종실 수준에 도달할 수 없기 때문이다.  

 

  

빌딩정보모델링(Building Information Modelling-건축물에 발생하는 정보를 통합 관리하는 기술. 설계부터 시공, 유지, 관리, 폐기에 이르는 건물의 전체 라이프사이클을 시물레이션해 볼 수 있고, 건물의 고도화와 대형화에 따라 2차원 도면으로는 표현의 한계를 느껴 등장함)에 대해, 이스라엘 기반의 Skyline Cranes &Technology의 총책임자인 Aviv Carmel은 Skyline이 수 년동안 프로젝트에 BIM을 사용해왔다고 밝혔다. 그에 따르면, BIM이 제공하는 다양한 도구(도면, 그래픽디자인, 관리를 위한 소프드웨어)를 통해 현장관리자가 확신을 가지고 계획 및 결정 할 수 있었고, 동시에 예상치못한 비용을 절감했다. 예를 들어, 이 기술은 설계상의 작은 불일치점을 찾아내고 사용자에게 요소가 모두 정확하게 맞는 상태가 아닌 지점을 경고할 수 있다. Carmel은 그의 회사인 Carmel Design에 의해 발전된 몇몇 타워크레인 혁신을 주제로 발표했다. 여기에는 조정 가능한 핀, Folding climbing system, Skyline Feeder crane system, 타워크레인용 LED 조명기반 광고 배너가 포함되어있다. Select Plant Hire에서 Lifting solutions leader인 Mark Herlihy(O’Rourke 소유의 플랜트 대여 및 타워크레인 임대업체)와 Terex Cranes의 EMEA(유럽,중동,아프리카)의 팀장인 Cristian Badin은 두 회사가 크레인을 BIM에 결합시키기 위해 어떻게 협력했는지 설명하면서 BIM에 관한 토론을 계속했다. Herlihy는 BIM과 현장 외 제조업이 업계를 크게 변화시킬 수 있다고 제안했던 광범위한 디지털 엔지니어링 전략에서 중요한 역할을 하면서 혁명이 일어나고 있다고 말했다. "3D 모델링이 가져다주는 모든 이점 외에도, 디지털 엔지니어링은 이제 여러분이 진행 상황에 대한 실시간 업데이트를 받을 수 있게 해줍니다," 그리고 "디지털 엔지니어링은 일단 건물이 지어지면 고객에게 넘겨줄 수 있는 지능형 도구를 제공하고 있다."라고 Herliy는 말했다.