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갠트리 크레인

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목차

1. 개요

갠트리 크레인은 대형 컨테이너 선박의 컨테이너를 싣고 내리는 데 사용되는 대형 크레인으로, '컨테이너 크레인'이라고도 불린다. 선박-해안 갠트리 크레인, 풀 갠트리 크레인, 고무 타이어 갠트리 크레인, 휴대용 갠트리 크레인 등 다양한 종류가 있다. 선박-해안 갠트리 크레인은 부두에 설치된 레일을 따라 움직이며, 트롤리와 스프레더를 통해 컨테이너를 수직 및 수평으로 이동시킨다. 갠트리 크레인은 주행, 횡행, 권상/권하의 세 가지 작동 방식을 가지며, 운전실에서 크레인·데릭 운전사가 조작한다. 갠트리 크레인은 하역 작업 시 거더를 들어 올려 선박의 항행을 돕고, 야간에는 조명을 통해 야경 명소로도 활용된다. 과거에는 주요 항만의 상징이었으나, 21세기 들어 지방 항만의 하역 활성화를 위해 지방자치단체가 직접 설치하고 임대하는 방식으로도 활용되고 있다.

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갠트리 크레인
개요
갠트리 크레인의 예시
갠트리 크레인의 예시
종류기중기
설명
정의다리가 달린 기중기의 일종
갠트리 크레인은 교량 크레인과 유사하지만, 움직이는 중간 구조물을 지지하기 위해 추가적인 지지대가 있다.
구조일반적으로 바퀴가 달린 갠트리를 따라 움직이는 호이스트가 장착되어 있다.
일부 갠트리 크레인은 바퀴가 없이 고정되어 있다.
활용
일반적인 용도조립 공장
컨테이너 야적장
스틸 야적장
건설 현장
특정 용도조선소, 철도 야적장, 특수 건설 현장과 같이 대형 중량물을 들어올리고 운반하는 데 사용된다.
유형
풀 갠트리 크레인 (Full Gantry Crane)전체 구조가 레일 또는 다른 표면에 위치
세미 갠트리 크레인 (Semi Gantry Crane)한쪽은 활주로에 의해 지지되고 다른 한쪽은 레일 또는 다른 표면에 위치
실내에서 사용하기에 적합하며, 크레인 아래에서 장애물 없이 자재를 이동할 수 있다.
이동식 갠트리 크레인 (Portable Gantry Crane)바닥 표면에서 들어올릴 수 있도록 설계
일반적으로 풀 갠트리 유형
조정 가능한 I 빔, A 프레임, 삼각대 모델로 제공
조정 가능한 갠트리 크레인 (Adjustable Gantry Crane)높이와 스팬을 조정 가능
컨테이너 갠트리 크레인 (Container Gantry Crane)컨테이너를 적재 및 하역하는 데 사용되는 대형 갠트리 크레인
기타
관련 용어골리앗 크레인 (Goliath crane)

2. 종류

갠트리 크레인은 문형 구조물로 대상물이나 작업 영역을 가로지르는 크레인을 말한다. 광의의 갠트리 크레인은 일반사단법인 일본 크레인 협회의 크레인 종류 및 형식 분류[10]에 "갠트리 크레인"이라는 표현은 없지만, 그 형태상 브리지 크레인이 이에 해당한다.

협의의 갠트리 크레인(일본에서의 통칭)은 항만에서 컨테이너 하역을 하는 크레인 중 육지 쪽 하역을 담당하는 것을 가리킨다. 국토교통성의 항만 하역 기계 공식 분류[11]에서는 궤도 주행식 하역 기계 중 선박과의 하역에 사용되는 브리지형 크레인을 컨테이너 크레인이라고 부른다. 이는 일본 크레인 협회 분류표[10]에 따르면 브리지 크레인 중 갠트리식 브리지 크레인에 해당한다. 최근 국토교통성의 "갠트리 크레인의 표준화 등 검토회"에서는 이를 갠트리 크레인이라고 부르기 시작했다.[12]

2. 1. 선박-해안 갠트리 크레인 (컨테이너 크레인)

선박-해안 갠트리 크레인(Ship-to-shore gantry crane)은 컨테이너 터미널에서 컨테이너선에 컨테이너를 싣고 내리는 데 사용되는 크레인이다. '컨테이너 크레인'이라고도 불리며, 사용될 크레인의 크기에 따라 간격을 두고 설치된 두 개의 레일 위를 따라 작동한다.

최초의 부두 컨테이너 갠트리 크레인은 1959년 Paceco Corporation에 의해 개발되었다.[2]

컨테이너선의 크기가 커짐에 따라 선박-해안 갠트리 크레인은 선박을 효과적으로 적재 및 하역하고, 수익성을 극대화하며, 항구 체류 시간을 최소화하기 위해 더욱 개별화되었다. 한 예로, 한 번에 한 척의 선박을 수용하는 특수 부두가 건설되고 선박의 양쪽에 선박-해안 갠트리 크레인이 설치된 시스템이 있는데, 이를 통해 더 많은 크레인과 크레인 아래의 작업 공간을 두 배로 늘려 화물을 부두에서 운반할 수 있다.[1]

2. 1. 1. 선박-해안 크레인 구성 요소

'''횡방향 이동 체계'''

일반적으로 열 개의 레일 바퀴 두 세트의 조합으로 구성된다. 측면 이동은 육상 쪽 바퀴를 따라 있는 조종실에서 제어된다. 측면 이동 중에는 크레인 옆에서 작업하는 승무원의 안전을 위해 조명과 사이렌이 작동한다. 바퀴는 수직 프레임/지지 시스템 하단에 장착된다.

'''수직 프레임과 브레이스'''

붐, 조종실, 작동 기계 및 들어 올리는 화물을 지지하도록 조립된 구조적으로 설계된 빔 시스템이다. 제한 사항, 요구 사항 및 식별자를 설명하는 표지판이 표시된다.

'''크레인 붐'''

부두에 대해 횡으로 뻗어 있는 수평 빔이다. 육상 쪽 레일 바퀴의 육상 쪽에서 부두 가장자리를 넘어서는 길이까지 뻗어 있다. 수변 쪽 길이는 성공적으로 적재/하역할 수 있는 선박의 크기에 따라 달라진다. 빔은 보관 목적으로 들어 올릴 수도 있다.

'''훅'''

화물을 수직으로 들어 올리고 내리고 붐의 길이를 따라 수평으로 이동하는 장치이다. 컨테이너 크레인의 경우, 스프레더가 부착되어 컨테이너를 지지하고 이동 중에 안전하게 고정한다.

'''운영 케빈'''

운전자가 이동하는 화물을 볼 수 있도록 유리 패널 바닥이 있는 밀폐된 설비이다. 승무원이 조종실을 오르내리는 데 사용되는 엘리베이터는 수직 프레임 부재를 따라 위치한다.

'''저장 장비'''

선박 운영 사이의 임시 보관을 위해, 각 바퀴 세트에서 떨어뜨린 앵커 암에 강철 핀 하나가 고정 핀 어셈블리에 삽입된다. 이 설비는 레일을 따라 측면 이동을 방지하도록 설계되었다. 허리케인 및 기타 비상 정지 상황에서는 고정 어셈블리가 사용된다. 각 바퀴 세트의 양쪽 끝에 두 개의 각진 암이 고정되어 있다. 이 설비는 레일을 따라 종 방향 이동을 방지할 뿐만 아니라 고속 바람으로 인한 상향력으로 인한 크레인의 전복을 방지한다.[14]

2. 2. 풀 갠트리 크레인

타이순, 세계에서 가장 강력한 갠트리 크레인, 중국 옌타이


풀 갠트리 크레인은 선박 엔진과 같이 무거운 물체를 들어 올리는 데 매우 적합하다. 하중이 갠트리 구조 아래에 남아 있고 빔에서 지지되므로, 전체 구조물이 하중에 의해 생성되는 토크에 저항할 수 있고 평형추가 일반적으로 필요하지 않기 때문이다. 이러한 크레인은 대형 선박 구성 요소를 함께 이동하여 선박을 건조하는 조선소에서 주로 사용된다. 풀 갠트리 크레인은 복잡한 케이블 및 부착 시스템을 사용하여 무거운 하중을 지지한다.

주목할 만한 풀 갠트리 크레인으로는 삼손과 골리앗, 그리고 타이순이 있다. 삼손과 골리앗은 벨파스트의 할랜드 앤 울프 조선소에 있는 두 대의 풀 갠트리 크레인이다. 이 크레인들은 140m의 스팬을 가지며 최대 840ton의 하중을 70m 높이까지 들어 올릴 수 있다. 2008년에는 20000ton을 들어 올릴 수 있는 세계에서 가장 강력한 갠트리 크레인인 타이순이 중국 옌타이의 옌타이 라플스 조선소에 설치되었다. 2012년에는 22000ton 용량의 크레인인 "홍하이 크레인"이 중국 치둥시에 건설될 계획이었으며 2014년에 완공되었다.[3]

2. 3. 고무 타이어 갠트리 크레인

상하이항 전경. 고무 타이어 갠트리 크레인과 선박-육상 갠트리 크레인(배경 오른쪽)이 보인다.


고무 타이어 갠트리 크레인은 레일 없이 고무 타이어로 작동하여 트랙이 필요 없다. 이러한 특징 덕분에 정박지에서 야드의 다른 곳으로 컨테이너를 이동하는 데 필수적이다.[14] 이 크레인은 철도, 도로 또는 컨테이너 저장소의 여러 차선을 가로질러 이동하는 데 사용되는 큰 크기로 제공되며, 완전히 적재된 컨테이너를 높이 들어 올릴 수 있다.

개별 컨테이너 또는 수직 컨테이너 스택을 이동할 때는 스트래들 캐리어 형태로 제공되는 더 작은 고무 타이어 갠트리 크레인이 사용된다. 고무 타이어 갠트리 크레인과 같은 휴대용 갠트리 크레인 시스템은 크기가 제한되고 수직 공간을 극대화해야 하며 컨테이너를 장거리로 운반할 필요가 없는 터미널과 항구에서 수요가 많다. 이는 다른 유형의 컨테이너 터미널 장비와 비교했을 때 고무 타이어 갠트리 크레인의 속도는 상대적으로 느리지만 도달 거리가 길기 때문이다.[1]

2. 4. 휴대용 갠트리 크레인

휴대용 갠트리 크레인은 일반적으로 약 9071.85kg 미만의 작은 품목을 들어 올리고 운반하는 데 사용된다. HVAC(냉난방 공조), 기계 이동 및 미술품 설치 산업에서 널리 사용된다. 일부 휴대용 갠트리 크레인에는 밀폐된 트랙이 장착되어 있으며, 다른 크레인은 주행 표면에 I빔 또는 기타 압출 모양을 사용한다. 대부분의 워크 스테이션 갠트리 크레인은 적재될 때 고정되고 하역시 이동하기 위한 것이다. 워크스테이션 갠트리 크레인은 와이어 로프 호이스트 또는 더 낮은 용량의 체인 호이스트를 장착할 수 있다.[1]

3. 구조 (선박-해안 갠트리 크레인 중심)



갠트리 크레인은 에이프런(부두의 가장자리)에 평행하게 설치된 레일 위를 좌우로 이동하기 위해 다리(e) 하부에 전동 주행대차를 갖추고 있다. 거더(d) 안쪽 레일에는 운전실(b)을 갖춘 트롤리(c)가 탑재되어 있으며, 트롤리에서 아래로 내린 권상용 와이어 로프 끝에는 컨테이너를 파악하는 스프레더(f)가 부착되어 있다. 스프레더(f)가 컨테이너를 수직으로 상하 이동시키는 동시에 트롤리(c)가 거더(d) 위를 횡행하여 육지와 선박 내를 왕복함으로써 육지와 선박 내의 하역을 원활하게 진행할 수 있다.

기계실(a)에는 수변전 설비, 전동기 제어 장치, 권상 전동기, 횡행 전동기, 거더 상하 이동용 전동기 등이 설치되어 있다.[12] 전력 사정이 좋지 않은 부두에서는 기계실(a) 내부에 대형 디젤 발전기를 탑재하여 전력을 얻는다. 현재 대한민국 국내에서는 고압 캐브타이어 케이블(j)로 삼상 교류 6600 V를 수전하여 기계실 내부의 수변전 설비에서 삼상 교류 400V(주전동기용), 삼상 교류 200V(보조 전동기용), 단상 교류 100V(운전실 내부 기구용)로 변전하여 사용하는 방식이 주류를 이루고 있다.

최대 인양 하중은 ISO 20-40피트 컨테이너 1개를 들어 올리는 스프레더를 장착한 경우 50ton 정도인 것이 많다. ISO 20피트 컨테이너를 2개 동시에 들어 올릴 수 있는 스프레더(트윈 리프트형 스프레더)를 장착한 경우 대한민국 국내에서는 65ton, 해외에서는 100ton짜리도 있다.

갠트리 크레인 중 컨테이너 하역에 이용되는 것에는 컨테이너를 파악하기 위해 스프레더라고 하는 전용 장치가 달려있다. 이것은 컨테이너 상부 네 귀퉁이에 설치된 모서리쇠의 장원형 구멍에 트위스트 록 핀을 삽입하여 고정함으로써 30ton 이상의 컨테이너를 신속하고 확실하게 파악할 수 있다.

스프레더 외에 훅이나 버킷 등의 매달이 장치를 부착하면 컨테이너 하역뿐만 아니라 선박이나 철강품, 공작기계 등 컨테이너와 형태가 다른 다양한 화물의 하역도 가능하다.

컨테이너선의 대형화에 따라, 양정 48.5m를 넘는 슈퍼 갠트리 크레인, 56m를 넘는 메가 갠트리 크레인과 20피트 컨테이너를 동시에 2개 들어 올릴 수 있는 스프레더도 등장하고 있다.

4. 작동 (선박-해안 갠트리 크레인 중심)

선박-해안 갠트리 크레인은 컨테이너선에서 컨테이너를 싣고 내리는 데 사용되는 컨테이너 터미널의 주요 장비이다.


  • 주행: 크레인 본체가 부두와 평행하게 이동하는 동작이다. 일반적으로 10개의 레일 바퀴로 구성된 두 세트의 조합으로 작동하며, 육상 쪽 바퀴를 따라 있는 조종실에서 제어된다. 주행 중에는 조명과 사이렌이 작동하여 안전을 확보한다.[14]
  • 횡행: 트롤리(스프레더)가 부두와 직각 방향으로 이동하는 동작이다. 크레인 붐은 부두에 대해 가로 방향으로 뻗어 있는 수평 빔이며, 육상 쪽에서 부두 가장자리를 넘어선 길이까지 뻗어 있다. 이 길이는 적재 및 하역할 수 있는 선박의 크기에 따라 결정된다.[14]
  • 권상/권하: 스프레더를 수직으로 올리고 내리는 동작이다. 훅은 화물을 수직으로 들어 올리고 내리며, 붐의 길이를 따라 수평으로 이동하는 장치이다. 컨테이너 크레인의 경우, 스프레더가 부착되어 컨테이너를 지지하고 이동 중 안전하게 고정한다.[14]


숙련된 크레인·데릭 운전사 (건맨)가 운전실에서 선박 내 하역 작업 책임자, 화물 결속 작업자와 신호수와 협력하여 크레인의 모든 동작을 조작한다.[13] 운전자는 이동하는 화물을 볼 수 있도록 유리 패널 바닥으로 된 조종실에서 작업하며, 승무원은 수직 프레임 부재를 따라 위치한 엘리베이터를 통해 조종실을 오르내린다.[14]

한국에서는 항만 하역 작업의 안전을 위해 관련 법규 및 안전 수칙을 준수해야 한다.

5. 기타

갠트리 크레인은 하역 작업을 하지 않을 때는 거더(가로대)를 들어 올려 선박의 항행에 지장을 주지 않는다. 이러한 모습 때문에 기린이라는 별명으로 불린다.[12] 또한 야간 하역 시에는 컨테이너의 가시성을 높이기 위한 조명이 아름다워 야경 명소로 주목받으며 지역 활성화에 기여하고 있다. 육상에서는 보기 힘든 약 1000톤의 크레인이 움직이는 모습은 낭만이 있어, 크레인이 만들어지고 사용되는 모습에 매료되는 팬들도 있다.

과거에는 갠트리 크레인 설치 및 유지보수에 많은 비용이 소요되어 주요 항만의 상징처럼 여겨졌다.[12]

그러나 21세기에 들어서는 지방 항만의 하역 활성화를 위해, 항만을 관리하는 지방자치단체가 직접 갠트리 크레인을 설치하고 항만 관계자에게 임대하는 방식이 활발하게 이루어지고 있다. 이를 통해 민간 항만 이용자는 큰 투자 및 유지 관리 비용을 줄이고 저렴한 사용료로 더 많은 화물을 처리할 수 있게 되었다.

지방자치단체가 설치한 갠트리 크레인 (일부)
항만명설치 주체촬영일
오나하마항 다이켄 부두후쿠시마현2007년 8월 31일
나카세키항야마구치현2006년 2월 24일
타마시마 하버 아일랜드오카야마현2010년 2월 21일
에히메 국제 물류 터미널에히메현2007년 10월 1일
니가타히가시항 사사야마 컨테이너 터미널니가타현2010년 5월 3일


참조

[1] 웹사이트 Knovel – PDF Viewer https://app.knovel.c[...]
[2] 웹사이트 PACECO Container Crane https://www.asme.org[...] American Society of Mechanical Engineers 2019-02-16
[3] 웹사이트 StackPath http://www.offshore-[...]
[4] 웹사이트 ガントリークレーン https://kotobank.jp/[...] 小学館
[5] 웹사이트 ガントリークレーン http://www.weblio.jp[...] 三省堂
[6] 웹사이트 ガントリー https://kotobank.jp/[...] 三省堂
[7] 문서 철탑#형태에 따른 분류
[8] 웹사이트 ガントリークレーン http://www.kptc.co.j[...]
[9] 웹사이트 ガントリークレーンの説明 http://www.pa.thr.ml[...] 国土交通省 東北地方整備局 塩釜港湾・空港整備事務所
[10] 웹사이트 クレーンの知識 http://www.cranenet.[...]
[11] 웹사이트 参考資料 https://www.mlit.go.[...]
[12] 웹사이트 参考資料 https://www.mlit.go.[...]
[13] 문서 스티븐 스필버그 감독의 '우주 전쟁'
[14] 웹인용 Knovel – PDF Viewer https://app.knovel.c[...]
[15] 웹인용 PACECO Container Crane https://www.asme.org[...] American Society of Mechanical Engineers 2019-02-16
[16] 웹인용 StackPath http://www.offshore-[...]


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