모터그레이더
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1. 개요
모터 그레이더는 도로 및 토목 공사에서 정밀한 노면을 만드는 데 사용되는 건설 장비이다. 블레이드의 각도, 기울기, 높이를 정밀하게 조절하여 비포장 도로, 자갈길, 기층, 기초 패드 등을 건설하고 유지 관리하는 데 사용되며, 배수로 및 캔트된 표면을 만들 수도 있다. 조향은 스티어링 휠 또는 조이스틱으로 이루어지며, 최신 모델은 디지털 등급 제어 기술을 갖추고 있다. 초기에는 사람이 끌거나 가축이 끄는 방식이었으나, 기술 발전을 통해 자가 추진 방식으로 발전했다. 주요 제조사로는 캐터필러, 코마츠, HD현대건설기계 등이 있다.
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2. 기능
그레이더의 작업 소요시간은 다음과 같이 구한다.
모터그레이더를 제조하는 주요 기업들은 다음과 같다.
토목 공학에서 땅을 대략적으로 파내는 작업인 "조골(粗掘)"은 주로 휠 트랙터 스크레이퍼나 불도저 같은 중장비로 이루어진다. 반면 모터그레이더는 블레이드의 각도, 기울기, 높이를 매우 정밀하게 조절할 수 있어 땅을 세밀하게 다듬는 "정밀 골재" 작업에 특화되어 있다.
모터그레이더는 주로 비포장 도로나 자갈길을 만들고 유지 관리하는 데 사용된다. 도로 공사 시에는 최종 노면을 깔기 전에 넓고 평평한 기층을 만드는 역할을 한다. 또한, 큰 건물을 짓기 전에 땅을 다지거나 자갈로 기초 패드를 만들 때도 정밀하게 땅을 고르는 데 쓰인다. 모터그레이더는 배수나 안전을 위해 기울어진 캔트 표면을 만들 수 있으며, 도로 양옆에 얕은 V자 모양의 배수로를 파는 데도 사용된다.
조향은 스티어링 휠이나 조이스틱으로 이루어지는데, 이를 통해 앞바퀴의 각도와 기울기를 조절할 수 있다. 많은 모델은 앞 차축과 뒤 차축 사이의 차대가 꺾이는 관절 기능을 갖추고 있어 회전 반경을 줄이고, 작업자가 관절 각도를 조절하여 흙이나 자갈을 옮기는 효율을 높일 수 있다. 그 외 부착물의 작동은 보통 유압식이며, 레버나 전기 유압 서보 밸브를 제어하는 조이스틱 또는 전자 스위치로 직접 조작한다.
최근에는 탑콘 포지셔닝 시스템(Topcon Positioning Systems, Inc.), 트림블 내비게이션(Trimble Navigation), 라이카 지오시스템즈(Leica Geosystems) 또는 Mikrofyn과 같은 회사에서 만든 디지털 등급 제어 기술이 모터그레이더에 탑재되기도 한다.[1] 이 기술들은 레이저와 GPS 정보를 결합하여 매우 정확하게 땅의 높낮이를 맞추고, 별도의 기준점 없이도 작업할 수 있게 해준다. 존 디어(John Deere)와 같은 중장비 제조사들도 이러한 기술을 자사 장비에 통합하고 있다.[2]
모터그레이더는 공사 현장에서의 땅 고르기 작업 외에도 도로 공사에서 노상이나 노반의 정지 작업, 제설 작업, 도로 표면이나 광장 등 정밀함이 요구되는 곳의 마무리 작업, 법면의 절취 및 마무리, L형 배수로 굴착 및 성형 등 다양한 용도로 활용된다. 특히 눈이 많이 내리는 지역에서는 앞쪽이나 뒤쪽 측면에 추가 블레이드를 장착하여 제설 작업을 하기도 한다. 이는 제설차로 제설하기 어려운 경우에 사용되거나, 눈 표면을 거칠게 만들어 미끄럼 사고를 예방하는 목적으로도 쓰인다.
차체가 크기 때문에 작은 규모의 작업에는 적합하지 않으며, 주로 대규모 토목 공사 현장에서 사용된다. 도로를 평탄하게 다지는 작업에서는 로드 롤러와 함께 사용되는 경우가 많다.
3. 구조 및 특징
모터 그레이더는 땅을 고르는 그레이더를 자주식으로 만들고, 블레이드(토공판 또는 배토판)라고 불리는 땅 고르기용 기구를 앞뒤 차축 사이에 매단 건설기계이다.
일반적으로 후방에 엔진과 조작 캐빈이 있는 4륜 2축 차체를 두고, 전방으로 긴 프레임(붐)을 뻗어 끝에 조타 기능을 겸하는 1축 바퀴를 설치한 6륜 구조이다. 블레이드는 이 프레임(붐)에 매달려 있다. 이러한 구조 덕분에 바퀴의 상하 움직임이 블레이드에 직접 전달되기 어려워, 불도저에 비해 더 매끄럽게 땅을 고르는 정지 작업을 할 수 있다. 블레이드의 각도, 기울기(피치), 높이를 정밀하게 조정할 수 있어 주로 '정밀 골재' 작업에 사용된다.
모터 그레이더는 비포장 도로나 자갈길의 건설 및 유지 관리에 주로 사용된다. 도로 공사 시 최종 노면을 위한 넓고 평평한 기층을 준비하며, 대형 건물 건설 전 토양이나 자갈 기초 패드를 정밀하게 다지는 작업에도 쓰인다. 또한 배수나 안전을 위해 캔트가 적용된 경사면을 만들거나, 도로 양쪽에 얕은 V자형 배수로를 팔 수도 있다. 블레이드는 보통 지면에 비스듬하게 기울여 흙이나 자갈을 한쪽으로 밀어내며 작업한다. 모터 그레이더의 성능은 블레이드의 폭과 이에 맞는 엔진 출력으로 등급이 나뉜다.
조향은 원형 핸들 또는 조이스틱으로 이루어지며, 일부 모델은 조이스틱으로 앞바퀴의 각도와 기울기(캔트)를 동시에 제어할 수 있다. 운전석 옆의 레버나 조이스틱, 전자 스위치를 조작하여 블레이드의 높이와 기울기 등 다양한 기능을 유압식으로 제어한다. 많은 모델은 앞 차체와 뒷 차체 사이가 꺾이는 관절 구조를 채택하여 회전 반경을 줄이고, 작업자가 관절 각도를 조절하여 흙을 옮기는 효율을 높일 수 있다.
비스듬하게 사용되는 블레이드의 반력으로 인해 차체가 옆으로 밀리는 것을 방지하기 위해, 앞바퀴를 좌우로 기울일 수 있는 리닝 장치(캠버각 조절)가 있다. 또한 엔진부와 앞바퀴를 잇는 프레임이 좌우로 꺾이는 관절 구조는 앞바퀴의 흔들림이나 블레이드의 불필요한 움직임을 줄여 안정적인 정지 작업을 가능하게 한다. 운전실은 지붕과 벽이 없는 개방형과 밀폐형 캐빈 형태가 있다.
최근에는 탑콘 포지셔닝 시스템, 트림블 내비게이션(Trimble Navigation), 라이카 지오시스템즈(Leica Geosystems) 또는 Mikrofyn 등에서 제조한 디지털 등급 제어 기술을 탑재하기도 한다.[1] 이 시스템들은 레이저와 GPS 정보를 결합하여 매우 정밀한 높이 제어를 가능하게 하며, 때로는 기준점 없이도 시공할 수 있는 '무상태(무기준점)' 구조 설정을 지원한다. 존 디어(John Deere)와 같은 건설기계 제조업체들도 이러한 첨단 기술을 자사 장비에 적극적으로 통합하고 있다.[2]
블레이드 외에도 다양한 작업용 어태치먼트를 장착할 수 있다. 대표적으로 스노우 플라우(제설판), 리퍼(땅을 파거나 암석을 부수는 거대한 갈퀴 모양의 발톱), 스카리파이어(파쇄기) 등이 있다. 스노우 플라우는 주로 차체 전방에, 리퍼나 스카리파이어는 차체 중앙 또는 후방에 장착하여 사용한다.
4. 역사
초기의 모터그레이더는 사람이나 가축의 힘으로 끌었다. 프레즈노 스크레이퍼(Fresno scraper)는 말이 끄는 기계로, 주로 모래 토양에서 운하와 도랑을 건설하는 데 사용되었다. 이 기계는 흙을 긁어 옮기고 정해진 깊이로 배출할 수 있었으며, 수작업보다 4배 많은 양을 처리할 수 있어 현대 토공 스크레이퍼 설계의 기초가 되었다. 프레즈노 스크레이퍼는 1883년 제임스 포티어스가 발명했다.
트랙션 엔진, 증기 트랙터, 트럭, 트랙터 등이 등장하는 기계화 시대를 맞이하면서, 이러한 피견인 방식의 모터그레이더는 크기가 커지고 생산성이 향상되었다. 최초의 자가 추진 모터그레이더는 1920년 러셀 그레이더 제조 회사(Russell Grader Manufacturing Company)에서 제작한 '러셀 모터 하이-웨이 패트롤(Russell Motor Hi-Way Patrol)'이었다. 이 초기 모델들은 일반 트랙터에 모터그레이더 블레이드를 부착하는 방식으로 만들어졌다.
1928년 러셀 그레이더 제조 회사를 인수한 캐터필러(Caterpillar Inc.)는 트랙터와 모터그레이더를 하나의 장비로 통합하는 작업을 진행했다. 또한 무한궤도 대신 바퀴를 사용하는 방식으로 개선하여 1931년 최초의 고무 타이어를 장착한 자가 추진 모터그레이더인 '캐터필러 오토 패트롤(Caterpillar Auto Patrol)'을 출시했다.
일본에서는 1940년대 후반부터 모터그레이더 개발이 이루어졌다. 주요 개발 내용은 다음과 같다.연도 제조사 모델명 1948년 일본개발기 (현 미쓰이 E&S) HA56 1950년 이케가이 디젤 그레이더 2SK3형 1952년 동일본중공업 (이후 미쓰비시일본중공) MGII 1952년 미쓰비시일본중공 MGIII 1952년 일본개발기 HA46 1953년 미쓰비시일본중공 LGII
5. 작업 소요 시간
작업 소요 시간 = (통과 횟수 × 거리) / (평균 작업 속도 × 효율)
6. 주요 제조사
참조
[1]
웹사이트
Home
http://www.mikrofyn.[...]
[2]
웹사이트
Motor Grader Technology | John Deere US
https://www.deere.co[...]
[3]
서적
The Caterpillar Century
https://books.google[...]
Motorbooks International
2012-03-07
[4]
문서
JIS規格票についての規格
[5]
문서
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글로벌 세계 대백과
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