크레인의 정의와 종류

 

 

 

크레인의 정의 

 

크레인이란 동력을 사용하여 하물을 달아 올리고 상하·전후·좌우로 운반하는 기계 또는 기계장치를 말한다. 운동으로는 하물을 올리고 내리는 권상·권하 운동과 수평으로 이동하기 위한 주행, 횡행, 선회, 인입 등의 운동이 있으며 이러한 운동이 서로 조합되어 3차원 공간 내에서 하물을 취급, 운반하는 것을 목적으로 하는 설비라고 정의하고 있다.

▶건설기계관리법 시행령 (제2조 별표1 건설기계의 범위중 제7호)

무한궤도 또는 타어어 식으로 강재의 지주 및 선회장치를 가진 것. 다만 궤도(레일)식인 것을 제외한다 라고 규정함.

▶산업안전 기준(제100조)

크레인이라 함은 동력을 사용하여 중량을 매달아 상하 및 좌우(수평 또는 선회를 말한다)로 운반하는 것을 목적으로 하는 기계 또는 기계장치를 말한다 라고 정의함.

▶한국산업규격(KSB 0127)

크레인이란 하물을 동력 또는 인력에 비하여 달아 올리고 상하·전후 및 좌우로 운반하는 기계라고 정의함.

▶일본 안전보건위생법

이동식 크레인이란 동력을 사용해 하물을 달아 올려 이것을 수평으로 운반하는 것을 목적으로 하는 기계장치로 원동기를 내장하여 불특정의 장소에 이동시킬 수 있는 방식의 것을 말한다. 도로상을 자유로이 이동할 수 있는 트럭크레인, 휠크레인, 무한궤도 크레인이 있고 노선상을 이동하는 철도크레인, 수상을 이동하는 플로우팅크레인도 이동식 크레인이라 한다.

향후당면과제를 살펴보면,

 

21세기 건설산업을 주도할 첨단개발 장비로서 우선적으로 하나를 꼽는다면 크레인을 들 수 있다. 이는 각종 하물의 운반과 하역을 용이하게 하여 각종 건설현장과 산업현장에서 기대치보다 많은 활약을 나타내 보인 결과라고 할 수 있다. 우리나라 역시 크레인의 개발 역사를 가지고 있는데 최초의 크레인이라 할 수 있는 거중기(擧重機)는 1794년 정조 18년에 다산 정약용에 의해 제작된 것으로서 독특한 발상과 형태로 수원성 축성의 가장 상징적인 기구로 평가받고 있다. 현재 크레인 산업은 건설산업의 전반적인 침체로 인하여 여타 건설기계와 마찬가지로 기술개발에 주춤하고 있지만 앞으로 건설산 업의 시장증대에 따른 인간과 환경 친화적으 로 개발이 추진될 전망이다.

 

또한, 산업구조 현대화는 크레인 산업의 발전를 꾀하게 되었는데 이를 보면, 1970-80년대는 산업 전반에 있어 작은 톤 수의 크레인 산업의 수요가 증대되었으나 1990년대에 들어서면서 큰 톤수의 수요가 증가되고 있는 실정이다. 그러나 산업용 크레인은 아직도 작은 톤수급의 수요와 생산이 증가되고 있지만, 산업용 크레인에서 선박용과 건설용 크레인은 중·대형급인 50톤급 이상의 수요와 생산이 증가되고 있는 실정이다.

 

우리나라의 크레인 산업은 선진국에 비해 크레인 설계 및 생산기술의 낙후로 대부분이 수입, 조립·생산하는 실정에서 벗어나지 못하고 있다. 국산 크레인이 최초로 제작된 1976년도부터 최근까지의 연도별 크레인 등록현황을 분석해 보면 우리나라의 크레인 보유 증가추세를 알 수 있다.

 

1976년도의 크레인 등록현황은 954대에 불과하였다. 주로 크롤러(무한궤도)형이었고 타이어식은 50톤 전후이었다. 20년이 지난 1995년도의 총 등록대수는 6,547대로 약 7배가 증가되었으며, 1999년도말 현재 등록 총대수는 6,953대로서 1995년도 대비 약 8% 증가추세를 나타내고 있다.

 

1995년에는 주로 독일, 이태리, 미국 등에서 200-300톤급이 수입되었으나 1996년에 와서는 500톤급 대형 크레인의 수입이 증가되는 추세이다. 그러나 크롤러형은 일본에서 100-150톤급도 수입되고 있다.  최근 2-3년도에 크레인 보유증가 추세를 살펴보면 국내 제작보다 수입의존도가 더 높게 나타나고 있는데 이 증가요인이 수요·공급불균형 상태에서 수입이 증가되었는지 생각해 보아야 할 것이다.

 

크레인의 종류

 

트럭크레인 Truck T/M		샤시(케리어) 위에 회전부와 유압식 신축붐으로 구성되어 있으며, 주행이 뛰어나 중거리와 단기간 사용에 편리하다. 국내에 8톤~160톤까지 있으며, 25톤과 50톤은 대부분 삼성중공업 제품이며, 그 외 기종은 일본에서 수입되였으며, 일부 미국제품이 있다.
전지형크레인 All Terrain A/T		Off-Load용 케리어에 고속 주행을 할 수 있게 제작되여 있으며 크레인 운전석에서 운전할수 있어 험지 사용이 편리하다.케리어 부분에 잭업장치를 갖고 있어 상부회전체부분을 수평으로 유지 할 수 있고, 독일에서 대부분 수입되였으며, 일부 영국, 일본, 불란서,이태리에서 수입되였다
험지형크레인 Rough Terrain R/T		하부와 상부가 크레인 운전석에서 조정이 되며, 험지에서 사용되도록 후레임이 견고하게 제작되였다. 최근에는 주행속도가 시속 50km 가능하여 좁은 도심에서도 사용이 가능하게 되었다.대부분 일본에서 수입되였으며, 25톤이 주력을 이루고 있다
산업용크레인 Industrial		하부와 상부가 크레인 운전석에서 조정이 되며, 공장등 협소한 지역에서사용되도록 제작되였다. 운반기계의 성질에 가깝고, 중량물 자재작업에 적합하다. 대부분 미국에서 수입되였으며, 1.5~15톤이 주력이다
크롤라크레인 Crawler		하부가 무한궤도로 구성되여 있어, 험지에서 사용이 용이하여기초공사에 많이 사용되고 있다.크레인 어태치먼트 (오가/함마/바이브로)를 설치하여 기초작업을 하는데 주로 사용되며, 대형(150톤)은 교량설치나플랜트 현장에 많이 사용된다. 대부분 일본에서 수입되였으며 초대형은 독일과 미국에서 수입되였다.
앵글크레인 Lattice Boon		샤시위에 회전부를 갖고 있으며 고정식 격자 모양의 용접붐으로 구성되여 있으며 필요한 붐길이를 지상에서 조립하여 현장에서 장기간 사용되는 부두나 대형공사장에서 사용되고 있다.대부분 일본(P&H)과 미국에서 수입되였으며 붐을 최초에 앵글로 제작하였으므로 앵글크레인이라고 국내에서 불리어지고 있다.
타워크레인 Tower		고층아파트와 건물을 지을 때 자재를 운반하기 위하여 제작되였으며 T형과 러핑형으로 크게 나누어 지고, 용량은 모멘트로 결정되며, 후크 높이와 짚길이로 제품의 사양을 선택한다. 대부분 유럽에서 수입되였으며 국내에서 기술제휴로 한양과 현대, 대우에서 제작하고 있다.
파일드라이버 Pile Driver		크로라 크레인에서 개발된 제품으로 붐 대신에 백-스테이지를 설치하여 보다 무거운 어태치먼트를 안전하게 사용하도록 개발되였으며, 많은 기능을 추가하기 위하여 고출력 엔진과 4개의 윈치드럼으로 구성되여 있다. 주행하는 주행모타의 능력으로 성능을 구분한다. 모두 일본에서 수입되였으며 최근에는 크로라 크레인을 개조한 드라이버도 많이 있다.
카고크레인 Cargo		중형 트럭에 물건을 상하차 하기 위하여 만들어 졌으며 용량은 장착트럭으로 분류하여 5톤, 8톤, 11톤이라고 칭하고 있다. 인양능력은 대부분 3 tm 모멘트를 갖고 있으며, 도달높이로 사양을 결정한다. 국내에서는 수산중공업,광림기계에서 제작하고 있으며 일부 외국에서 수입장착되고 있다.
렉카 Wrecker		차량이 사고가 났을 때 구난하기 위하여 개발된 품목으로초기에는 카고 크레인과 크레인 겸용으로 제작공급되였으나 지금은 구난과 견인 전문용으로 만들어지고 있다.   대부분 승용차용 5톤급과 화물차용 10톤,그리고 대형 및 콘테이너 트랙터용으로 20 톤이며 기아지동차와 수산중공업에서 제작 공급되고 일부대형은 일본과 이태리로부터 수입되고 있다.

 

[크레인의 분류 방법]

 

크레인은 구조, 달기기구 운동형태, 구동방식, 선회능력, 설치방식 등에 따라 분류할 수 있으며 KSB0127에는 무려58종으로 분류하고 있지만 일반적으로 그 사용목적과 용도에 따라 제작되며 일반적으로 다음과 같이 분류된다.

 

1) 구조에 의한 분류

천장크레인, 케이블크레인, 지브크레인(타워크레인), 갠트리크레인

 

2) 달기기구에 의한 분류

혹크크레인, 크래브 버킷(crab bucket)크레인, 마그넷트크레인, 장입크레인, 전극취급용크레인, 레이들크레인, 천장형스태커크레인, 단조형크레인

 

3) 운동형태에 의한 분류

기초 고정크레인, 클라이밍크레인, 기초 이동식크레인, 반경형크레인

 

4) 구동방식에 의한 분류

수동(인력)식 크레인, 전동식크레인, 유압식크레인

 

5) 선회방식에 의한 분류

선회크레인, 제한 선회크레인, 풀 서클(full circle)선회 크레인, 비선회크레인

 

6) 윈치방식에 의한 분류

지지식크레인, 현수식크레인

 

 

부위별 명칭 및 기능

 

 

주요부위	주요기능	비고
Boom	중량물을 드는 직접적인 Part로서 중량물의 무게와 높이에 따라 Main Boom에  Fixed Fly Job And Superlift,Luffing Fly Jib,Extension 장착함
Outrigger	중량물을 들기위하여 바닥에 지지하는 leg로 각 지지점이 넓으면 넓을수록  견인력이 커진다
Cab	50Ton급을 초과하는 크레인은 운전석과 조정석이 분리되어 있음
Counterweight	Crane의 전복을 막고 인양력을 높이기 위하여 저항력에 상응하는 Weight

 

 

크레인의 용어

 

1) 크래브(Crab) 또는 트롤리(Trolley)

크레인 거더 위에 위치하고 있으며 하물을 들어올리는 권상장치와 이동 할 수 있는 횡행장치 등의 설비를 적절하게 배치한 것을 말한다.

 

2) 호이스트(Hoist)

원동기 및 달기기구 등을 사용하여 화물을 권상 및 횡행 또는 권상동작만 을 행하는 것. 즉 상하·횡행 또는 권상 동작만을 행하는 것, 즉 상하·횡행 동작만을 하는 양중기를 말하여 정치식 호이스트, 모노레일식 호이 스트와 이중레일식 호이스트로 나뉘어 진다.

 

3) 지브(Jib), 붐(Boom)

크레인에서 주로 사용되는 용어로써 흔히 혼용하여 사용하고 있다. 지브는 회전식크레인 등에서 짐을 매달기 위해 돌출한 암(arm)을 말하며 붐과 지 브는 같은 개념의 용어이다. 그러나 일반적으로 붐은 하중을 도르래(활차), 로프등을 개입시켜 지지하고 기복, 굽힘에 따라서 작업반경을 바꾸는 기둥 모양의 구조물을 지칭한다. 지브는 붐에 연결하여 후크 최대높이와 작업반 경을 증가시키는 수평 또는 경사 구조물을 칭하는 경향이 있으며 제작사 마다 다소 달리 표현하고 있다

 

4) 지브의 길이(Length)

지브의 길이는 붐 후트 섹션 지지점인 후트 핀 중심에서 붐 헤드섹션의 포인트 핀 중심까지의 거리를 말한다. 기계식 크레인에서는 일반적으로 기본 지브(하부붐과 상부붐)의 중간에 중간지브(연결지브)를 끼워 길이를 바꾼 다. 이 때 지브의 길이를 가장 짧게 하면 기본 지브의 길이가 되고 중간지 브를 넣어 최대로 길게 하면 최대 지브의 길이가 된다. 유압식 크레인의 신 축 지브에서는 지브 실린더의 힘으로 지브를 신축하여 길이를 변화시킨다. 이 때도 가장 짧게 줄이면 최소지브의 길이라 하고 최대로 뽑았을 때의 길 이를 최대 길이라고 한다. 보조지브를 붙인 경우의 최대 길이는 보조 지 브부착 최대의 길이라고 한다.

 

5) 지브의 경사각(Angle)

지브 하부의 후트핀의 중심과 상부 포인트 핀 중심을 연결한 선이 수평면 과 이루는 각을 말하여 일반적으로 지브의 경사각은 30 ∼80 에서 사용된다.

 

6) 작업반경(Working Radious)

크레인의 선회 중심에서 포인트 핀 중심 수직선까지의 수평거리를 말한다. 지브의 길이가 같을 경우, 경사각이 작아질수록 작업반경은 크게 되고 경 사각이 커지면 작업반경은 작아지게 된다. 여기서 주의할 점은 작업반경은 선회중심에서의 거리이지 후트핀에서의 거리가 아니므로 착오하여 계산하 면 안전사고이 위험이 따르게 된다.

 

7) 최대정격 총하중(권상하중: Hoistng lode)

이동식 크레인의 구조 및 재료에 대해 견딜 수 있는 최대의 하중(荷重)으 로 지브의 길이를 짧게 하고 경사각을 최대로 한 때(최소작업반경 때)에 걸 리는 하중에 견딜 수 있는 최대의 하중이다. 이 하중에는 후크, 후크블록, 그래브 버킷등의 총 중량이 포함되어있다. 권상하중이 30톤 트럭크레인이 란 아우트리거(크레인의 측면 전도를 방지하기 위해 설치한 다리)로 지지 하고 지브를 최단길이, 경사각을 최대로 하여 달아올림 기구(후크등)를 포 함한 30톤의 하중을 걸어 올릴 수 있는 트럭크레인이라는 것이다.

 

8) 정격하중(Safe working load)

이동식 크레인의 구조 및 재료에 대해 경사각 및 지브의 길이에 응하여 견딜 수 있는 최대의 하중(정격 총하중)으로부터 후크, 그래브버킷 등의 달아 올림기구의 중량에 상당하는 하중을 제외한 하중을 말한다. 그런데 각 경 사각 및 각 지브의 길이에 따라 그때 그때의 정격하중이 정해진다. 카다로 그에 표시되어 있는 '성능표' '성능곡선'의 하중수치는 정격하중으로 표시하 지 않고 '정격 총하중'으로 표시된 것도 있다. 이런 경우는 각각의 하중 수 치로부터 달기 기구의 중량을 뺀 것이 정격하중이 된다. 지브를 갖지 않은 크레인은 매달기 중량에서 후크 등 달기기구의 중량을 뺀 하중, 즉 실제로 후크에 걸수 있는 하물의 최대 하중을 말한다.

 

9) 정격속도(定格速度)

이동식 크레인에 정격하중을 걸고 들어올려 선회등의 작동을 하는 경우 각각의 최고속도를 말한다.

 

10) 안정도(安定度)

▶전방안정도(Forward Stability)

이동식 크레인의 전방 안정도는 일반적으로 안정 모멘트를 분자로 하고 전도 모멘트를 분모로 표시한다. 전도모멘트는 하중과 지브의 중량에 관계되며 전방 안정도의 값은 클수록 안정하다. 크레인의 종류에 따라 정격하중의 1.15-1.25.배에 상당하는 하중을 걸어서 안전시험에 합격하도록 되어 있다. 전방안정도를 산출하는 식은 아래와 같다.

WB : 크레인 자체 중량

L : 전도 지점부터 중심까지의 길이

W1 : 크레인 전부장치(지브 및 부속품)

L1 : 전도지점부터 크레인 전부장치 중심까지의 거리

W+w = 하중(W)와 달기기구(w)의 합 안정모우먼트(-) = WB ×L

L2 : 전도지점부터 하중까지의 거리 전도모우먼트(+) = W1×l1+(W+W)+L2

전도상태 :

WB ×L = W1×L1+(W+w)+L2

 

▶후방 안정도(Backward Stability)

권상용 와이어 로프가 절단되었을 때와 같이 하중이 걸리는 방향과 반대방향으로 힘이 작용할 때의 안정성을 표시하는 것으로 이동식 크레인에서는 아우트리거가 장착된 경우 아우트리거를 제거하고 후크 블록 등 달기기구를 장착하지 않고 최속 작업반경(지브 최단길이, 최대경사각)의 상태에서 크레인 중량의 15%이상이 지브축의 전도지점(전도할 때 지면에 접해 있는 점)에 남아 있도록 정해져 있다. 그런데 규정이상의 평형 추(counter weight)를 취부하면 무부하시의 후방 안정성을 나쁘게 하고 권상용 와이어 로프가 끊어지거나 비상시 로프를 떼어낼 때 상당히 위험하게 된다.

 

11) 스팬(Span)

주행하는 크레인의 레일 중심각의 수평거리를 말한다. 다만 주행레일이 한쪽에 두 줄이 있는 경우 그 두 줄의 중심을 취하고 이동식 케이블크레인의 경우에는 수직하중을 받는 바깥쪽 레일 중심각의 수평거리를 말한다.

 

12) 양정(Lift)

각 경사각, 각 지브길이에서 후크, 그래브, 버킷 등의 달기기구를 유효하게 올리고 내리는 것이 가능한 상한과 하한과의 수직거리를 말한다.

 

13) 주권,보권(主卷, 補卷)

크레인은 보통 한 개의 달기기구를 부착하고 있지만 여러 개의 달기기구를 갖는 크레인도 많이 있다. 이 경우 일반적으로 최대 정격하중울 매달기 위한 달기기구의 권상장치를 주권이라 하고, 다른 정격하중을 매달기 위한 것을 보권이라한다.

 

3. 크레인의 운동

 

가. 권상(권하)

권상이란 화물을 달아올리는 것을 말하고 권하란 하물을 내리는 것을 말한다. 권상된 화물은 당연히 권하하게 되므로 이들의 운동을 단지 권상만으로 표현하는 경우가 있다.

 

나. 주행

주행이란 크레인 또는 이동식 크레인의 기계 전체가 이동하는 것을 말한다. 천장크레인이나 교형크레인은 2본의 레일상에 설치되어 있으므로 이 레일상을 이동하는 것, 이동식 크레인에서는 지상, 작업대위 또는 수상을 이동하는 것을 주행이라 한다.

 

다. 횡행

크레인 거더의 레일을 따라 트롤리가 이동하는 것을 횡행이라고 하며, 보통 횡행운동 방향은 주행방향에 직각이다. 지브크레인이 수평지브를 따라 트롤리가 이동하는것도 횡행이라 한다.

 

라. 선회

수직축을 중심으로 하여 지브 등이 회전하는 운동을 말한다. 선회하는 고정식 지브크레인 등에 주행을 하게 하든가 또는 횡행을 하게 하면 하물을 이동시킬 수 있는 범위는 확대된다.

 

마. 기복

크레인의 지브가 그 지브를 중심으로 하여 상하로 운동하는 것을 말한다. 지브크레인의 예를 들면 지브경사각이 크게 되도록 운동하는 경우는 지브가 올라가고 그 반대의 경우는 지브가 내려간다.

 

바. 인입

달아올린 하물을 그 높이를 바꾸지 않고서 지브의 기둥쪽으로 끌어당기거나 밀어내는 운동을 말한다. 달아올린 하물을 상하운동시키는 경우에는 인입이 아니라 지브의 기복운동으로 한다.