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굴삭기의 최신 하이브리드 동력장치에 대한 성능분석 및 최적화

전문가 제언: ○ 에너지 고갈과 환경오염이 심각한 문제로 대두되면서 건설기계분야에서도 에너지소비와 배기가스를 줄이기 위한 노력을 집중하고 있다. 하이브리드 자동차 개발과정에서 축적된 에너지절감 및 연료효율 증대기술을 바탕으로 하이브리드 굴삭기를 개발하고 있다.

○ 하이브리드 굴삭기는 엔진에 두 개의 모터와 축전장치를 갖춘 하이브리드 시스템을 탑재하고 있으며, 디젤엔진을 최적 연비의 회전수에 고정시키고 과부하 작업 시 전기모터가 엔진 출력을 보완한다. 연료소비는 기존모델에 비해 25% 줄이고, 이산화탄소 배출도 1시간당 10kg을 절감할 수 있다. 가격은 기존 기계의 1.5배로 고가이지만 연간 2천 시간을 운용할 경우, 5~6년 사용하면 회수할 수 있다.

○ 일본 Komatsu사는 2009년에 20톤 하이브리드 굴삭기를 개발하여 700대를 판매하고, 금년에는 30톤급 하이브리드 굴삭기를 개발 출시할 예정이다. 중국과 유럽시장을 중심으로 보급이 확대되고 2020년까지 전 세계 굴삭기 시장의 30%가 하이브리드 굴삭기로 전환될 전망이다.

○ 우리나라는 2014년까지 상용화를 목표로 약 180억 원을 투입해 두산인프라코어의 주관으로 국내외 7개 기관과 공동으로 개발하고 있는 하이브리드 굴삭기는 22톤 급으로 기존 장비보다 이산화탄소는 35% 줄이고 연비는 35% 높일 예정이다. 현대중공업은 대용량 모터·인버터를 적용하여 하이브리드 건설기계를 개발하고 있고, 볼보건설기계도 하이브리드 중장비용 엔진기술을 활용하여 하이브리드 굴삭기를 개발하고 있다.

○ 향후 유압굴삭기의 에너지절감 차원에서 중점적으로 고려하여야 할 사항은 첫째 주요 구성부품의 성능 향상, 둘째 유압시스템의 개선, 셋째 디젤엔진, 유압시스템 및 부하사이에 동력의 적절한 배분기술 등을 접목하여 하이브리드 굴삭기를 개발하여야 하며, 이를 통해 연료 소비와 배기가스는 줄이고 에너지 효율을 극대화 할 수 있다고 생각한다.

저자: Dongyun Wang, Cheng Guan , Shuangxia Pan, Minjie Zhang, Xiao Lin
자료유형: 학술정보