크레인

크레인(Crane)은 하물을 들어올려서 상하·좌우·전후로 운반하는 기계장치이다.

역사

기계장치 중에서도 가장 먼저 고안된 것으로, 약 5,000년 전 고대 이집트에서 피라미드를 만들 당시에 중량물 운반 용으로서 사용되었다. 처음에는 인력 또는 축력이 사용되었으나 나중에는 수력이 사용되었으며, 19세기 중엽부터는 증기기관의 발달과 더불어 증기 동력이 사용되어 지금 현재의 모델인 모빌 크레인(mobile crane)도 나타났다. 19세기 말 경부터 전력이 사용되기 시작하면서 중량물 운반용 크레인이 급속히 발달하여 오늘날과 같은 여러 종류의 근대적인 크레인이 되었다. 우리나라 역시 크레인의 개발 역사는 조선시대로 최초의 크레인이라 할 수 있는 거중기는 1794년 정조 18년에 다산 정약용에 의해 제작된 것으로서 독특한 발상과 형태로 수원성 축성의 가장 상징적인 기구로 평가받고 있다. 우물을 팔 때에 설치한 도르레와 두레박도 크레인 장치이고 우리민족의고유민속놀이인 차전놀이에서도 크레인의 붐에 해당하는 것이 등장하기도 한다.

용어

• 크래브(Crab) : 크레인 거더 위에 위치하고 있으며 하물을 들어 올리는 권상장치와 이동할 수 있는 횡행 장치 등의 설비를 적절하게 배치한 것을 말한다. 트롤리라고도 부른다.
• 호이스트(Hoist) : 원동기 및 달기기구 등을 사용하여 화물을 권상 및 횡행 또는 권상동작만 을 행하는 것. 즉 상하·횡행 또는 권상 동작만을 하는 것, 즉 상하·횡행 동작만을 하는 양중기를 말하여 정치식 호이스트, 모노레일식 호이스트와 이중레일식 호이스트로 나누어진다.
• 지브(Jib) : 크레인에서 주로 사용되는 용어로써 흔히 혼용하여 사용하고 있다. 지브는 회전식 크레인 등에서 짐을 매달기 위해 돌출한 암을 말하며 붐과 지브는 같은 개념의 용어이다. 그러나 일반적으로 붐은 하중을 도르래, 로프 등을 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 제작사마다 다소 달리 표현하고 있다.
• 지브의 길이(Length) : 지브의 길이는 붐 후트 섹션 지지점인 후트 핀 중심에서 붐 헤드섹션의 포인트 핀 중심까지의 거리를 말한다. 기계식 크레인에서는 일반적으로 기본 지브의 중간에 중간지브를 끼워 길이를 바꾼다. 이때 지브의 길이를 가장 짧게 하면 기본 지브의 길이가 되고 중간지브를 넣어 최대로 길게 하면 최대 지브의 길이가 된다. 유압식 크레인의 신축 지브에서는 지브 실린더의 힘으로 지브를 신축하여 길이를 변화시킨다. 이때도 가장 짧게 줄이면 최소지브의 길이라 하고 최대로 뽑았을 때의 길이를 최대 길이라고 한다. 보조지브를 붙인 경우의 최대 길이는 보조 지브 부착 최대의 길이라고 한다.
• 지브의 경사각(Angle) : 지브 하부의 후트핀의 중심과 상부 포인트 핀 중심을 연결한 선이 수평면과 이루는 각을 말하여 일반적으로 지브의 경사각은 30 ∼80 에서 사용된다.
• 작업반경 : 크레인의 선회 중심에서 포인트 핀 중심 수직선까지의 수평거리를 말한다. 지브의 길이가 같을 경우, 경사각이 작아질수록 작업반경은 크게 되고 경사각이 커지면 작업반경은 작아지게 된다. 여기서 주의할 점은 작업반경은 선회 중심에서의 거리이지 후트핀에서의 거리가 아니므로 착오하여 계산하면 안전사고의 위험이 따르게 된다.
• 권상하중(Hoistng lode) : 이동식 크레인의 구조 및 재료에 대해 견딜 수 있는 최대의 하중으로 지브의 길이를 짧게 하고 경사각을 최대로 한때에 걸리는 하중에 견딜 수 있는 최대의 하중이다. 이 하중에는 후크, 후크블록, 그래브 버킷 등의 총중량이 포함되어있다. 권상하중이 30t 트럭크레인이 란 아우트리거로 지지하고 지브를 최단길이, 경사각을 최대로 하여 달아올린 기구를 포함한 30t의 하중을 걸어 올릴 수 있는 트럭크레인이라는 것이다.
• 정격하중(Safe working load) : 크레인의 권상하중에서 훅크, 그래브, 버킷 등의 달기구의 중량을 뺀 하중을 말한다.

따라서 위치에 따라 부하능력이 변화하는 것은 그 위치에서의 권상하중으로부터 달기기구의 중량을 뺀 하중을 말한다.

• 정격속도 : 이동식 크레인에 정격하중을 걸고 들어 올려 선회 등의 작동을 하는 경우 각각의 최고속도를 말한다.
• 전방안정도(Forward Stability) : 이동식 크레인의 전방 안정도는 일반적으로 안정 모멘트를 분자로 하고 전도 모멘트를 분모로 표시한다. 전도 모멘트는 하중과 지브의 중량에 관계되며 전방 안정도의 값은 클수록 안정하다. 크레인의 종류에 따라 정격하중의 1.15-1.25.배에 상당하는 하중을 걸어서 안전 시험에 합격하게 되어 있다.
• 후방 안정도(Backward Stability) : 권상용 와이어 로프가 절단되었을 때와 같이 하중이 걸리는 방향과 반대 방향으로 힘이 작용할 때의 안정성을 표시하는 것으로 이동식 크레인에서는 아우트리거가 장착되었을 때 아우트리거를 제거하고 후크 블록 등 달기구를 장착하지 않고 최소 작업 반경 상태에서 크레인 중량의 15% 이상이 지부 축의 전도 지점에 남아 있도록 정해져 있다. 그런데 규정 이상의 평형 추를 치부하면 무 부하 시의 후방 안정성을 나쁘게 하고 권상용 와이어 로프가 끊어지거나 비상시 로프를 떼어낼 때 상당히 위험하게 된다.
• 스팬(Span) : 주행하는 크레인의 레일 중심각의 수평거리를 말한다. 다만 주행 레일이 한쪽에 두 줄이 있는 경우 그 두 줄의 중심을 취하고 이동식 케이블크레인의 경우에는 수직하중을 받는 바깥쪽 레일 중심각의 수평거리를 말한다.
• 양정(Lift) : 각 경사각, 각 지브 길이에서 후크, 그래브, 버킷 등의 달기구를 유효하게 올리고 내리는 것이 가능한 상한과 하한과의 수직거리를 말한다.
• 주권,보권 : 크레인은 보통 한 개의 달기구를 부착하고 있지만 여러 개의 달기구를 갖는 크레인도 많이 있다. 이 경우 일반적으로 최대 정격하중을 매달기 위한 달기기구의 권상장치를 주권이라 하고, 다른 정격하중을 매달기 위한 것을 보권이라고 한다.

참고자료

• 소나무, 〈(스크랩) 크레인의역사〉, 《다음카페》, 2013-03-06

같이 보기

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