유압식 암석 파쇄기 개요

1.1 유압식 암석 파쇄기 개요

유압식 암석 파쇄기는 유압식 파쇄기 또는 유압식 충격 장치라고도 하며, 유압 충격-진동 기계이다. 고압 유압 오일을 작동 매체로 사용하여, 밸브 제어 시스템과 실린더-피스톤 시스템 간의 피드백을 통해 실린더 본체 내부에서 피스톤의 빠른 왕복 운동을 달성함으로써 유압 에너지를 피스톤의 기계적 에너지로 변환하고, 이를 통해 초isel이 외부에서 작업하도록 구동한다.

유압식 암반 파쇄기의 주요 기능은 충격 및 진동이다. 유압식 암반 파쇄기는 고출력의 충격-진동 특성을 갖기 때문에, 제련, 광업, 철도, 도로, 건설, 도시 공학, 부동산 개발 등 다양한 분야에 널리 활용된다. 이 장비는 암반, 콘크리트, 강철 루어(용기), 슬래그, 동결 토양, 얼음, 콘크리트 포장 도로, 교량 바닥판, 건물 등에 대해 굴착, 파쇄, 철거 및 기타 작업을 수행할 수 있다. 또한, 초isel(초이젤)을 교체함으로써 리벳팅, 녹 제거, 다짐, 말뚝 박기 등의 작업에도 사용할 수 있다.

유압식 암반 파쇄기의 일반적인 적용 분야는 다음과 같다:

(1) 광업 — 채석, 석재 채굴, 터널 굴진, 그리즐 바 파쇄, 2차 암반 파쇄;

(2) 제련 산업 — 용광로 해체기, 루어 슬래그 제거기, 분해기, 탭홀 개방기 등으로 강철 루어 슬래그 제거 및 용광로 내장재 철거용;

(3) 도시 공학 — 수자원, 가스 및 전기 공사에서의 도로 포장 파쇄, 단단한 기초 파쇄, 도랑 굴착, 구멍 뚫기;

(4) 건축 공사 — 노후 건물 철거, 콘크리트 파쇄, 지반 압밀;

(5) 도로 및 철도 — 도로 개통 폭파, 콘크리트 도로 포장 파쇄, 고속도로 보수, 가드레일 말뚝 박기, 도로 교량 철거.

신형 고효율 유압 공구로서, 기존의 공기식 충격 공구에 비해 유압 암석 파쇄기는 일련의 비교할 수 없는 장점을 갖는데, 주로 다음 사항들에 반영된다:

—— 큰 충격 에너지. 유압 암석 파쇄기는 운반 기계가 제공하는 유압 및 유량, 그리고 추진력에 따라 매칭 및 설계될 수 있다. 충격 에너지는 일반적으로 300~10,000줄이며, 현재 세계에서 가장 큰 유압 암석 파쇄기는 단일 충격 에너지 30,000줄을 제공할 수 있다.

—— 높은 작업 효율성. 유압식 암파쇄기의 작업 효율은 일반적으로 60%~65%에 달하며, 우수한 성능을 갖춘 제품은 70%까지 도달할 수 있다. 반면 공기식 공구의 작업 효율은 단지 20%~30%에 불과하다.

—— 에너지 절약. 유압식 암파쇄기의 작동 매체는 재사용이 가능한 고압 유압유이며, 동시에 축압기(어큐뮬레이터)가 장착되어 있다. 반면 공기식 공구의 작동 매체는 압축 공기인데, 이는 압축 과정에서 막대한 열에너지를 소비할 뿐만 아니라, 배기 과정에서도 막대한 에너지를 소산시킨다.

—— 저소음. 표준 유압식 암파쇄기의 소음 수준은 95~98 dB이며, 저소음형은 85~87 dB이다. 공기식 공구는 압축 가스가 배출될 때 발생하는 폭발적 팽창 음으로 인해 소음이 일관되게 100 dB를 초과한다. 오늘날 환경 보호 요구 사항이 점차 강화되는 사회에서 유압식 암파쇄기는 중요한 가치를 지닌다.

—— 우수한 시공성과 낮은 유지보수 비용. 유압식 암파쇄기는 캐리어 기계와 함께 작동하며 다양한 공간 각도에서 매우 쉽게 작업을 수행할 수 있습니다. 암파쇄기는 완전 밀폐 구조로 제작되어 부품의 수명이 길고, 정비가 간단하고 편리하며, 종합 운영 비용이 낮습니다.

1.2 유압식 암파쇄기 개발 연혁

20세기 초반, 사람들은 공압 및 유압 전달을 체계적으로 연구하며 고출력 전달 및 제어가 가능한 유압 장치 개발을 적극적으로 탐구하였다. 1963년 독일 크룹(Krupp)사는 세계 최초의 유압 진동 장치 특허를 출원하였고, 1967년 하노버 전시회(Hanover Exhibition)에서 실용적 가치를 지닌 세계 최초의 차량 탑재형 유압 암쇄기(HM400)를 공개하였다. 이 장치는 콘크리트 도로면 파쇄, 기초 보수, 경질 지반에서의 도랑 굴착, 대형 암반 채석 등 기초 공사 분야에서 최초로 사용되었다. 프랑스 몬타베르(Montabert)사는 1964년 세계 최초의 휴대용 유압 암쇄기(BBH 시리즈) 특허를 출원하였으며, 1969년에는 BRH 시리즈 유압 암쇄기 제품을 설계하였다. 유압 암쇄기의 강력한 기능과 광범위한 응용 전망으로 인해 유럽, 일본 등 여러 국가에서 급속히 주목받았고, 빠르게 발전하였다. 많은 기업들이 유압 진동 장비의 개발·설계·시험에 막대한 투자를 단행하였고, 다양한 크기·유형·기능을 갖춘 유압 암쇄기가 연이어 출시되었다. 적용 분야는 계속 확대되었고, 기술 성능은 지속적으로 향상되었으며, 제품은 끊임없이 업데이트되고 교체되었다. 크룹사는 1985년 유압 암쇄기 진동 감쇠 기술을 도입하였고, 1995년에는 진동 감쇠 시스템을 개선하였으며, 1998년에는 ‘마라톤(Marathon)’ 마모 방지 기술을 발표하였고, 2000년에는 ‘ECO’ 및 ‘마라톤(Marathon)’ 시리즈 제품을 출시하였다. 몬타베르사는 1987년 자체 조정 에너지를 갖춘 BRV 시리즈를 출시하였고, 증가하는 시장 수요에 부응하여 1992년 소형 BRP 시리즈 암쇄기를 출시하였다. 1978년 핀란드에서 설립된 램머(Rammer)사는 짧은 역사에도 불구하고 유압 암쇄기 분야의 주도적 기업으로 자리매김하였다—창립 초기부터 당시 세계 최대 규모의 S600 암쇄기를 출시하였고, 1981년 출시된 S2000은 중량 3톤이었으며, 1986년 출시된 시리즈 제품은 ‘지속 충격 에너지(CBE: Constant Blow Energy)’ 원리를 채택하였다. 1991년에는 초조용 ‘시티(City)’ 시리즈 제품을 출시하였고, 1995년 개발된 ‘시티 프로(City Pro)’ 시스템을 통해 작업자가 타격 대상 재료에 따라 유압 암쇄기 성능을 선택할 수 있도록 하였으며, 동시에 물 분사식 분진 억제 시스템도 도입하였다. 일본의 고난(Konan)사는 1973년 크룹 기술을 도입하여 MKB 유압 암쇄기를 생산하기 시작하였고, 이후 후루카와(Furukawa), 테이사쿠(Teisaku), 토큐(Toku) 등 일본 기업들도 공압 충격 장치를 기반으로 유압 암쇄기 개발에 착수하였다. NPK는 1985년에 설립되었다. 1984년 설립된 수산(Soosan)사는 한국 유압 암쇄기의 급속한 발전을 견인하였다. 이탈리아 INDECO사는 1976년에 설립되었고, 1986년에는 암반 경도에 따라 충격 주파수 및 에너지를 자동 조정하는 ‘지능형 유압 암쇄기(intelligent hydraulic rock breaker)’ 개발을 발표하였다…

현재 전 세계적으로 주요 유압식 암쇄기 제조사가 30개 이상 존재한다. 원산지별로 분류하면 유럽, 일본, 한국, 중국 내수용 브랜드로 나눌 수 있으며, 이 중에서 전 세계적으로 판매되는 브랜드는 극소수에 불과하다. 유럽의 유압식 암쇄기 제조사들은 제조·브랜드·서비스를 일체화한 특징을 지니고 있다. 즉, 생산 제조사들이 강력한 기술 R&D 역량을 갖추고 있을 뿐만 아니라 자체 마케팅 네트워크와 고객 서비스 역량도 보유하고 있다. 각 유압식 암쇄기 제조사는 자사 브랜드 구축을 중시하며, 업계 집중도가 높은 편이다. 최근 몇 년간 업계 내 3건의 주요 인수합병 및 재편이 완료되어, 램머(Rammer, 토요(Toyo) 포함), 아틀라스코프코(Atlas-Copco, 크룹(Krupp) 포함), 두산(DOOSAN) 산하 몬타베르트(Montabert) 등 3대 주요 브랜드가 형성되었다. 일본의 유압식 암쇄기 제조사들도 유럽 제조사들과 유사하게, 일반적으로 자체 마케팅 네트워크를 보유하고 고객에게 동시에 서비스를 제공한다. 각 제조사 역시 자사 브랜드 구축을 중시하며, 업계 집중도가 상대적으로 높다. 전국 규모로 운영되는 기업은 후루카와(Furukawa), NPK, 토쿠(Toku), 테이사쿠(Teisaku), MKB, 토요(Toyo, 이미 램머에 인수됨), 오카다(Okada) 등 7개사뿐이다. 한국의 유압식 암쇄기 제조사들은 제조·브랜드·서비스를 분리하는 특징을 지닌다. 전체 산업 내 분업 체계가 비교적 정교하여 소규모 부품 제조업체가 다수 존재한다. 유압식 암쇄기 유통업체는 약 백 곳에 달하지만, 규모 있는 제조사는 수산(Soosan), 한우(Hanwoo), 대모(Daemo), MSB 등 소수에 불과하다. 표 1-1은 2010년 기준 주요 글로벌 유압식 암쇄기 제조사의 연간 생산량 개요를 제시한다.

표 1-1 2010년 주요 글로벌 유압 록 브레이커 제조사의 연간 생산량 개요(중국 제외)

중국의 유압식 파쇄기 연구는 비교적 이르지 않았다. 이미 1970년대 중반부터 베이징강철·철광학원, 중난광산학원, 창사광산연구소 등 국내 과학연구기관 및 대학들이 이 분야에 진입하였다. 중국 연구자들은 유압 진동 기술에 대해 심도 있는 연구를 수행하여 다수의 연구 성과를 거두었으나, 당시 국내 유압 기술 전반의 발전 속도가 느리고 제조 수준이 상대적으로 낮았기 때문에 제품 개발에서 실질적인 돌파구를 마련하지 못하였다. 1980년대 이후 중국 연구자들은 독자적 연구를 song행하면서 기술을 도입하기도 하였으며, 광업 분야에서 자체 특색을 갖춘 유압 암석 드릴 및 유압 석재 파쇄기의 개발을 주도하였다. 일부 국내 공기압 공구 제조업체 및 건설기계 제조업체들도 연구진에 합류하였는데, 예를 들어 지린 통화 공기압 공구 공장, 상하이 건설기계 공장, 선양 공기압 공구 공장 등이 모두 힘을 모아 제품 연구 및 시험을 진행하였다. 그러나 생산 기술이 뒤처지고 제품 품질이 불안정한 탓에 유압 암석 파쇄기의 개발은 제한적이었다. 1988년 독일 크룹(Krupp) 사가 자사 제품을 들고 중국에 와서 ‘유압 암석 파쇄기 제품 전시회’를 개최하였으며, 국내 과학연구기관 및 기업 관계자 200여 명이 참석하였다. 전시된 제품의 강력한 기능은 참석자들 사이에서 큰 관심을 불러일으켰고, 크룹 제품은 중국 시장에 본격적으로 진출하게 되었다. 이 기회를 포착하여 톈진공정기계연구소와 하얼빈공업대학은 크룹 제품을 분석·연구하였고, 창즈 유압부품 공장과 상하이 건설기계 공장은 자체 제품의 시제작을 시작하였다.

1990년대 중반에 중국의 급속한 경제 성장, 도시의 빠른 변화, 그리고 인프라 투자 증가에 따라 토목공사 분야의 기계화 수준은 지속적으로 향상되었다. 중국 유압식 암파쇄기 시장은 역사상 최고의 발전기를 맞이하였으며, 여러 유명 외국 기업들이 차례로 중국 시장에 진입하기 시작하였다. 국내 기업들도 이에 대응하여 경쟁에 나섰고, 10여 년에 걸친 노력 끝에 안후이 징예(징예), 옌타이 아이더, 장쑤 리보사이트, 창즈 유압 등 몇 개의 유명한 국내 브랜드를 점차 형성하게 되었다.