권양기

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1. 개요
2. 역사
- 2.1. 고대
- 2.2. 20세기
3. 종류
4. 용도
참조

1. 개요

권양기는 로프나 와이어를 감아 물체를 들어 올리거나 이동시키는 데 사용되는 기계 장치이다. 고대 그리스 시대부터 사용되었으며, 아시리아에서도 사용되었을 가능성이 있다. 20세기에는 윈치가 어선에서 어망을 끌어올리는 데 사용되면서 널리 사용되었다. 권양기는 정지형, 가반형, 소형 호이스트, 임업 집재 장치, 수동 권양기, 온보드형 등 다양한 종류가 있으며, 작동 방식, 동력원, 드럼 형태에 따라서도 분류된다. 건설, 토목, 임업, 선박, 자동차, 항공기, 연극 무대 등 다양한 분야에서 활용되며, 엘리베이터, 가동교, 돔 지붕 개폐, 플랜트 설비, 스포츠 시설 등에도 사용된다.

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권양기
개요
종류	기계 장치
용도	물건을 들어올리기 물건을 끌어당기기
작동 방식	손 또는 동력으로 작동
구조 및 작동 원리
기본 구조	드럼 케이블 또는 로프 기어 또는 감속기 브레이크
작동 원리	드럼에 케이블/로프를 감아 물건을 들어올리거나 끌어당김
종류
수동 윈치	핸드 윈치 레버 윈치
전동 윈치	DC 윈치 AC 윈치 유압 윈치
주요 사용 분야
건설 현장	자재 운반 및 인양
자동차 산업	차량 견인 오프로드 차량용 윈치
해양 산업	선박 갑판 설비 어망 끌어올리기
광업	광물 운반
임업	벌목 작업
무대 장치	막이나 무대 설비 올리고 내리기
안전 사항
안전 하중 준수	윈치 종류별 안전 하중 확인 및 준수
케이블/로프 상태 점검	마모, 손상 여부 확인
작동 중 안전 거리 확보	낙하물, 장비 파손 등에 대비
정기적인 유지보수	윤활 부품 교체
관련 용어
호이스트	수직 방향으로만 물건을 들어올리는 장치
크레인	윈치를 포함하는, 더 넓은 범위의 인양 장비
도르래	윈치와 함께 사용되어 힘을 분산하거나 방향을 바꾸는 데 사용

2. 역사

권양기에 대한 가장 오래된 기록은 헤로도토스의 역사에서 찾아볼 수 있다. 헤로도토스는 그리스-페르시아 전쟁 중 기원전 480년 헬레스폰트 해협에 부교를 설치할 때 나무로 만든 권양기가 사용되었다고 기록했다.^[2]

2. 1. 고대

헤로도토스의 기록 이전 아시리아에서도 권양기가 사용되었을 가능성이 있다. 기원전 4세기경 아리스토텔레스는 권양기와 도르래 권상기가 건축용으로 널리 사용되었다고 ''기계학''에서 언급했다(18; 853b10-13).^[2]^[11]

2. 2. 20세기

1903년 아메리카 컵 경주용 요트 ''릴라이언스''는 갑판 아래에 현대식 윈치를 장착한 최초의 보트였다. ''릴라이언스''의 경쟁자들은 갑판 위에 케이프스터(capstan)와 윈드래스를 설치하여 근력에 의존했는데, 이는 곧 어선에서 어망을 끌어올리는 데 사용되는 것을 포함하여 대부분의 용도에서 윈치로 대체되었다.

3. 종류

권양기는 설치 방식, 동력원, 드럼 형태 등에 따라 다양하게 분류된다.

; 정지형

: 주로 구조물에 고정하여 사용하는 권양기이다. 화물, 선박, 차량 등의 승강 및 이동, 리프트, 엘리베이터, 가동교, 놀이기구, 대형 문, 돔 지붕, 플랜트 및 무대 장치 등 다양한 기계 설비에 사용된다.

:* 100V 소형 포터블 정지 타입: 가정용 100V 전원으로 사용할 수 있는 소형 타입이다. (예: 토요 코켄의 베이비 마이티, 유니파의 하야테 권양기)

; 가반형

: 단기간 가설하여 사용하는 권양기로, 이동 및 운반이 편리하다.

:* 소형 호이스트: 매달아 사용하는 방식으로, 건축 현장에서 가벼운 자재나 공구 등을 올리는 데 사용된다. (예: 토요 코켄의 베이비 호이스트, 교세라 인더스트리얼 툴즈의 매달이형 권양기)

:* 임업 집재 장치: 직사각형 썰매 위에 복동 권양기와 엔진을 장착한 것으로, 벌채한 나무를 끌어 모으는 작업 등에 사용된다.

:* 수동 권양기: 전기 공사, 철도 가선 공사, 인명 구조, 산악 구조, 다목적 경하중 용도 등에 사용된다.

; 온보드(탑재)형

: 선박, 사륜 구동차, 임업용 차량, 차량 적재차, 구조용 작업차 등에 탑재되는 권양기이다.

3. 1. 작동 방식에 따른 분류

수동 권양기는 사람의 힘으로 작동하는 권양기이다. 핸드 윈치라고도 불리며, 소형이고 가벼우며 전원이 필요 없어 가격이 저렴하다. 현수막, 샹들리에 등의 조명 기구 승강 장치, 골프장 등의 네트 승강 장치, 소형 선박, 농업 설비, 주차장 로프 권취, 컨베이어 다리 앙각용 등, 정지형에서도 사용 빈도가 적고 경하중인 용도나 소형 경량화가 요구되는 모든 용도에 사용된다.^[7]

레버 윈치는 스풀 대신 자체적으로 물리는 턱을 사용하여 로프나 와이어를 이동시키는 윈치이다. 손잡이를 앞뒤로 움직여 동력을 얻으며, 한 사람이 몇 톤의 무게에 달하는 물체를 이동시킬 수 있다.

스너빙 윈치는 기존의 권양기와 유사한 래칫 메커니즘을 가진 수직 스풀이지만, 크랭크 핸들이나 다른 형태의 구동 장치는 없다.^[7] 라인은 스풀 주위에 감겨 있으며 꼬리 줄을 당겨 조이거나 감을 수 있다. 권양기는 당기는 동작이 멈추면 하중을 받으며, 이를 유지하기 위해 작업자는 약간의 힘만 필요하다. 또한 작업자는 래칫 스풀 주위의 라인 마찰을 사용하여 텐션을 제어하여 풀 수 있다. 이들은 작은 요트와 딩기에서 시트 및 기타 라인을 제어하는 데 사용되며, 더 큰 용도에서는 주 권양기의 텐션을 보조하고 완화하는 데 사용된다.

3. 2. 동력원에 따른 분류

; 전동식

: 전동기를 동력원으로 사용하는 권양기이다.

:* 교류 전동기

:** 단상

:** 삼상

:*** 권선형 (크레인 모터로, 속도 제어가 가능하다)

:*** 농형

: 1단 속도 (일반적인 범용 모터이며, 인버터 제어로 속도 제어가 가능하다)

: 2단 속도 (극 변환 모터)

:* 직류 전동기 (속도 제어가 가능하다)

; 유압식

: 유압 모터를 동력원으로 사용하는 권양기이다. 엔진 스톨 걱정이 없고 조작이 용이하여 산업용이나 대형 윈치에 많이 사용된다.^[8]^[9]

; 공압식

: 에어 모터를 동력원으로 사용하는 권양기이다. 누전이나 전기 불꽃의 위험이 없어 탄광, 광산, 터널 공사 현장 등에서 주로 사용된다.^[8]^[9]

; 엔진식

: 가솔린 엔진이나 디젤 엔진을 동력원으로 사용하는 권양기이다.

3. 3. 드럼 형태에 따른 분류

단동 권양기: 하나의 원동기에 하나의 드럼을 갖는 방식이다. 중량물 인양이나 차량 탑재용 윈치 등에서 가장 많이 사용된다.
쌍동 권양기: 하나의 원동기에 동축으로 같은 회전의 드럼을 격벽 등으로 나누어 여러 개의 로프를 동시에 감거나, 감기와 풀기를 동시에 할 수 있는 방식이다. 대형 지브 크레인의 기복용·주권용, 수문 승강 개폐용, 대형 문이나 가동식 대지붕의 개폐용, 무대나 스튜디오의 매달린 물건 승강 장치 등에서 많이 사용된다.
복동 권양기: 하나의 원동기에 대해 두 개 이상의 권취 드럼 또는 워핑 드럼을 가지고, 클러치 등으로 단독 또는 동시에 로프를 감는 방식이다. 복동형에서는 개별 드럼에 역전 방지 래칫이나 브레이크 기구를 부가한 것도 많이 사용된다. 데릭, 크롤러 크레인, 케이블 크레인, 대형 선박용 윈드라스 장치 및 무어링 윈치, 임업 가선 및 집재 장치, 건설 공사 용도 등에서 많이 사용된다. 대형 선박 윈드라스 장치, 임업용 집재 장치, 송전선 철탑 공사용 윈치에서는 복동에 워핑 드럼을 부가한 3동 또는 4동 윈치가 일반적이다.
워핑 드럼(캡스턴 윈치): 북 모양의 드럼에 로프를 여러 번 감아, 마찰력을 이용하여 로프에 장력을 가하는 방식이다. 안벽이나 선박의 다목적 윈치, 전기 공사 통선 작업, 우물 굴착기, 보링 머신, 소형 말뚝 박기, 중량물의 횡 인취 작업 등에서 많이 사용된다. 주로 유연한 섬유 로프를 저속으로 감는 용도로 사용되며, 와이어 로프에는 적합하지 않다.
마찰 드럼: V형 홈이 있는 드럼을 평행하게 홈의 반 피치만큼 어긋나게 2개 배치하고, 여기에 와이어 로프를 차례로 걸어 그 마찰력으로 로프에 장력을 가하는 방식이다. 로프식 엘리베이터, 고양정 고속 리프트, 인클라인, 케이블카, 특히 중량이 큰 무대 기구 장치의 승강용, 대규모 송전선의 연선 작업 등에서 많이 사용된다. 장대한 와이어 로프의 고속 권취에 적합하며, 유연한 섬유 로프에는 적합하지 않다.

4. 용도

권양기는 다양한 분야에서 사용된다.

건설 현장: 미장공 등의 짐을 올리거나, 리프트, 크레인, 세우기 작업, 횡인 작업, 전선 인입 작업 등에 사용된다.^[3]^[4]
토목 현장: 토사 반출(터널 공사), 암석이나 수목을 끌어 넘어뜨리는 작업, 횡인 작업, 중량물 가선 운반 등에 사용된다.^[5]
임업: 벌목 집재 작업, 임업 가선(가설 로프웨이의 일종) 등에 사용된다.
설비: 아스팔트 플랜트, 대차 횡행, 문이나 지붕 개폐, 수문, 선박 육양, 무대나 스튜디오의 조명 장치나 막 승강, 창고나 공장 등에서 짐 승강, 스포츠 시설 네트 전개 및 수납, 4인승 정도의 소형 엘리베이터 권상기 등에 사용된다.
소방차: 구조 활동(구조 로프 당기기, 중량물 소이동), 사고 차량 제거 등에 사용된다.
차량 적재차 및 레커차: 자력 주행 불가능 차량 싣고 내리기, 고박(타이 다운), 레커차에서는 전복 차량 일으키기나 들어올리기 등에 사용된다.
사륜구동차: 노외 주파성 향상, 타차 구조, 쓰러진 나무 등 장애물 제거에 사용된다. 수목이나 바위 등을 통해 와이어 훅을 자차에 걸어 윈치로 감아 올리면서 급경사나 진흙탕 등을 주파한다.
선박: 선박을 안벽에 계류할 때 본선과 안벽상 계류 기구(비트) 사이 로프를 팽팽하게 당겨 고정하고, 해상 정박 시 닻을 사용하므로 무어링 윈치나 윈드라스 장치(양묘 윈치)가 사용된다. 사다리나 램프웨이 승강, 잡용 크레인이나 양화 장치에도 윈치가 사용된다. 캡스턴도 동력화되어 있다. 범선이나 스포츠 요트에서는 손잡이 핸들과 톱니바퀴 감속기 내장 와핑 드럼이 일체화된 윈치가 다용된다.
활공기 발사: 트레일러나 대형 차량에 장착된 권양기를 사용하여 발사하는 경우가 많다. 항공기 견인에 대한 저렴한 대안으로 많은 유럽 활공 클럽에서 사용된다. 엔진은 주로 가솔린/휘발유, LPG 또는 디젤이지만, 유압유 엔진과 전기 모터도 사용된다. 권양기는 다른 쪽 끝이 활공기에 부착된 1000m에서 1600m의 고강도 강철 와이어 또는 합성 섬유 케이블을 끌어당긴다. 케이블은 짧고 가파르게 상승한 후 약 400m에서 700m의 높이에서 해제된다.^[6]
수색 및 구조 헬리콥터: 헬리콥터가 위험하게 장애물에 접근하거나 해양 골짜기로 들어가는 것을 방지하고, 구조 팀을 내려보내고 대피자를 꺼낼 수 있도록 하는 동시에 헬리콥터가 상공에서 호버링할 수 있도록 권양기를 장착한다. 헬리콥터 권양기는 헬기 벌목 및 차량, 기타 항공기와 같은 대형 화물을 공중 수송하는 데도 사용되지만, 이러한 경우 권양기는 헬리콥터 아래에 느슨한 케이블이 매달린 채 비행하는 위험을 줄이는 데만 사용된다.
제2차 세계 대전 중 적기 침입 방지용 방어 기구, 제1차 세계 대전 중 포병 관측용 카이트 기구: 권양기로 묶어 기구를 이동하거나 적 항공기에 의해 격추되는 것을 방지하기 위해 신속하게 내릴 수 있었다. 사람이 탑승하는 대형 연은 종종 권양기를 사용하여 올리고 내렸다.
대공포병, 전투기 조종사 및 항공기 사수 훈련용 견인 사격 표적: 연습을 위해 표적 예인 항공기 뒤로 내보내고, 이륙 및 착륙을 위해 권양기로 끌어들인다.
1950년대 이전 라디오 안테나: 안테나가 상당히 길었고 사용하기 위해 권양기로 꺼내고 착륙을 위해 다시 권양해야 했다.
무대 장치 이동: 대규모 연극 제작에서 무대 장치를 이동시키는 무대 뒤 기계 장치의 요소로 자주 사용된다. 권양기는 종종 무대 바닥에 매립되어 대형 세트 조각을 무대 안팎으로 이동시키는 데 사용된다.
기타: 글라이더 이륙 예인(끌어당김)용 등 경하중, 사용 빈도 낮은 용도에 인력 수동식 윈치가 다용된다.

참조

_[1] 서적 The Annapolis Book of Seamanship Simon & Schuster
_[2] 논문 Lifting in Early Greek Architecture
_[3] 웹사이트 An epidemic of hidden winch mounts https://www.explorin[...] 2023-08-28
_[4] 웹사이트 Winch License Plate Mounts for Staying Legal https://www.roundfor[...] 2023-08-28
_[5] 웹사이트 How Off-road Vehicles Work https://adventure.ho[...] 2009-10-05
_[6] 서적 Understanding Gliding Morrison & Gibb Ltd, London & Edinburgh
_[7] 웹사이트 m-i-link.com http://www.m-i-link.[...]
_[8] 웹사이트 What is an Air Winch? http://www.falckprod[...] Falck Productions 2012-06-20
_[9] 웹사이트 Overhead Hoists, 1926.554 http://www.osha.gov/[...] U.S. DOL, OSHA 2012-06-20
_[10] 서적 言泉:日本大辞典大倉書店
_[11] 논문 Lifting in Early Greek Architecture
_[12] 서적 The Annapolis Book of Seamanship Simon & Schuster

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