한국건설신문 주선영 기자 = 건설기계부품연구원이 건설기계 대표기종인 지게차의 고질적 문제점 가운데 하나인 엔진룸 방열로 인한 성능저하와 고장을 해결하기 위한 본격 행보에 나서 업계가 주목하고 있다.
건품연이 주관기관으로 수행하게 될 이번 과제는 ‘4톤급 지게차 엔진룸 종합 열관리 시스템 및 소음저감 기술 개발’로 정부출연금을 포함해 모두 48억원의 사업비가 수반되며 오는 2020년까지 4년 동안 수행될 예정이다.
건품연이 과제 수행에 나서게 된 것은 자동차에 비해 건설기계가 갖고 있는 구조적 난제 때문이다.
자동차의 경우 엔진의 고속/고부하 운전중 주행 도중 발생되는 바람으로 방열이 가능하지만 지게차는 저속으로 이동하고 주로 정차 상태에서 작업이 이루어지기 때문에 주행풍을 이용해 엔진룸을 식힐 수 없다는 단점이 있었다.
결국 좁은 공간에 엔진이나 유압기기 등 고발열 부품이 밀집돼 성능 저하와 고장이 빈번하게 발생하고 있다. 하지만 현재까지 엔진룸 방열 설계에 대한 체계적인 프로세스조차 정립되지 않아 방열 문제에 대한 정확한 원인 분석과 해결방안 모색이 어려운 실정이었다.
더구나 향후 건설기계 배기규제(Tier-5, Stage-V) 만족을 위한 후처리시스템의 추가로 좁고 복잡한 건설기계의 엔진룸 방열 문제는 반드시 풀어야 할 숙제였다.
건품연이 이 같은 난제 해결을 위해 발 벗고 나섰다.
건품연은 고광섭 원장을 비롯한 현대중공업(주)과 ㈜해송엔지니어링, (주)성신, 한국과학기술원, 인하대학교 등 총 6개 참여기관 관계자가 참석한 가운데 본원 중회의실에서 과제 시작을 알리는 킥오프미팅(과제 착수회의)을 갖고 본격적인 연구개발에 돌입했다.
과제 총괄책임을 맡고 있는 건품연 에코에너지연구팀 유한성 팀장은 “이번 과제의 최종 목표는 4톤급 지게차 엔진룸 고효율 냉각 시스템 및 소음 저감 기술 개발이며 건설장비의 최적 열관리 및 저소음 시스템을 구현하는 것”이라고 밝혔다.
세부 개발목표로 지게차 엔진 발열과 에너지 흐름 및 엔진룸 유로 분석을 위해 컴퓨터 해석 모델을 개발해 지게차의 엔진룸 내부 유동에 대한 개선점을 도출하고 기존의 공랭식 열교환기를 컴팩트한 수냉식으로 전환 개발함으로써 엔진 냉각시스템의 공간 효율성 극대화를 통한 방열 성능을 개선한다는 전략이다.
또한 엔진룸 유로 개선을 통한 유동 저항 감소에 의해 엔진룸 소음의 가장 큰 인자인 냉각 팬의 요구 풍량 또는 팬 회전 속도를 감소시켜 엔진룸 소음의 최소화를 이룰 수 있을 것으로 보인다.
이를 통해 주요 부품의 열화 문제를 해결함으로써 내구 수명 향상과 교체 비용 감소에 의한 유지보수 비용 절감 및 소음 저감 효과를 통한 지게차의 상품성이 크게 개선될 전망이다.
특히 이번 과제가 주목을 받는 이유는 기존 연구개발을 통한 상품개발의 시스템에서 탈피했다는 점 때문이다.
현재 우리나라 건설기계 업계가 갖고 있는 고질적인 문제인 제품 개발 시 엔지니어링 툴을 이용한 정확한 해석과 설계를 통해 제품을 개발하지 않고 시행착오법(try and error method)을 이용해 개발함으로써 부품 자체 및 시스템 전반의 최적화 부분에서 선진국 대비 완성차 상품성이 부족하다는 점이었다.
이 같은 현실을 타개하기 위해 국내 굴지의 건설기계 제조업체인 현대중공업과 국내 최대 건설기계 연구기관인 건설기계부품연구원이 손잡고 연구/개발 검토를 시작했고 그 첫 번째 결과물로 그간 최적화가 어려웠던 지게차 엔진룸의 총합열관리 및 소음저감 연구에 착수한 것이다.
과제가 성공적으로 마무리될 경우 ’15년 기준 국내외 4만 1천대, 매출액 1조1천126억원 수준인 지게차 산업 규모가 매년 1천100억원씩 10% 이상 성장할 것이란 예측이다.
아울러 본 과제에 참여한 관련 중소기업의 기술 경쟁력도 강화돼 건설기계 부품 제조 분야의 동반 성장도 가능할 것으로 보인다.
실제 지게차의 경우 건설 및 일반 산업현장에서의 활용 빈도가 매우 높은 장비로 국내 건설기계 생산량의 50%를 차지할 정도로 비중이 높고 전체 생산량의 60%를 수출하고 있다.
건설기계 업계 관계자는 “이번 과제를 통해 얻은 연구 성과가 굴삭기나 휠로더 등 다른 건설기계로까지 확대 적용된다면 제품의 상품성 향상은 물론 고부가가치 장비 생산에도 큰 힘이 될 것”이라며 건품연의 과제 수행에 큰 기대감을 나타냈다.
