궤도형 덤프트럭과 바퀴형 덤프트럭 비교 - 비포장도로에서의 궤도형 덤프트럭의 공학적 장점
바퀴형 굴절식 덤프트럭(ADT)과 궤도형 덤프트럭(궤도형 운반차 또는 크롤러 운반차라고도 함) 중 어떤 것을 선택할지는 근본적으로 지면 상태에 따라 결정됩니다. 잘 정비된 자갈 운반 도로에서는 바퀴형 ADT가 더 빠르고 톤킬로미터당 운송 비용이 저렴하며 연료 효율도 더 높습니다. 하지만 지반이 무른 경우, 즉 매립지, 파이프라인, 이탄층, 우기철 토공 작업 등에서 흔히 접하는 대부분의 조건에서는 궤도형 덤프트럭이 적재물을 운반할 수 있지만 바퀴형 운반차는 불가능합니다.
| 매개변수 | 바퀴형 ADT (적재 용량 30톤) | 궤도형 덤프트럭 (적재량 15톤) |
|---|---|---|
| 지면 압력(하중 포함) | 180~350kPa | 30~55kPa (6배 낮음) |
| 연약지반 통행성 | CBR 8 미만에서 실패 | CBR 2~3 수준으로 운영됩니다. |
| 최대 등급(하중, 연질) | 8 – 12% (견인력 제한) | 20 – 30% (엔진 제한) |
| 부하 속도(평면) | 25~40km/h | 8~12km/h |
| 지상 피해 | 무른 땅에서의 심한 바퀴 자국 | 최소 - 부하 분산 |
| 최종 구동 방식 | 휠 구동 유성 기어박스 | 트랙 구동 유성 기어박스 |
| 톤-km당 연료 소비량 | (도로 상태가 좋은) 아래쪽 | (트랙 마찰력이) 더 높음 |
손익분기점: 지반의 CBR(캘리포니아 베어링 비율)이 8 미만으로 떨어지면(대략 비가 온 후 젖은 점토 지반과 같은 상태) 바퀴형 ADT는 접지력을 잃고 바퀴가 움푹 패인 곳에 빠지며 운반로 정비가 필요하게 됩니다. CBR이 4 미만으로 떨어지면 바퀴형 ADT는 전혀 작동할 수 없습니다. 반면 궤도형 덤프트럭은 CBR 2~3까지 작업을 계속할 수 있어 운반로 건설 및 유지 보수 비용을 완전히 절감할 수 있습니다. 지반 개량 비용이 궤도형 덤프트럭의 생산성 저하(저속 주행, 회당 적재량 감소)로 인한 손실보다 더 큰 경우, 톤km당 연료비가 더 높더라도 궤도형 덤프트럭이 경제적으로 더 합리적인 선택입니다.
적재 용량에 따른 경사로 저항 — 궤도형 덤프트럭 구동 장치의 크기를 결정하는 하중 시험
궤도형 덤프트럭은 적재물을 싣고 오르막길을 오릅니다. 만재 상태에서 고도를 1미터 올릴 때마다 궤도 구동 장치에 지속적인 토크가 필요하며, 이 토크는 운반 거리 전체에 걸쳐 유지되어야 합니다. 대규모 토공 및 매립 공사에서는 운반 거리가 200미터에서 2,000미터에 달할 수 있습니다. 이처럼 적재물을 싣고 오르막길을 지속적으로 오르는 작업은 덤프트럭 궤도 구동 장치의 핵심 부하 조건입니다.
다져진 자갈 운반 도로에서 구름 저항은 총중량(GVW)의 3~4%입니다. 연약한 점토에서는 8~12%까지 증가합니다. 이탄이나 매립 폐기물에서는 15~20%에 이를 수 있습니다. 20%의 경사에서 15%의 구름 저항이 발생하면 구름 저항력은 경사 저항력과 거의 같아지는데, 이는 총 궤도 구동 토크 요구량이 경사 계산만으로 예측되는 값의 거의 두 배가 된다는 것을 의미합니다. 연약 지반의 구름 저항을 무시하고 경사 저항만을 기준으로 궤도 구동 장치를 설계하는 엔지니어는 기어박스 용량을 30~50%만큼 작게 설계하게 됩니다.
궤도형 덤프트럭은 오르막길에서는 적재된 상태로 높은 토크와 높은 열을 발생시키며, 내리막길에서는 빈 상태로 낮은 토크와 엔진 브레이크를 이용하여 내려옵니다. 이 내리막길 주행은 냉각 시간으로 작용하며, 트랙 구동 오일 온도는 내리막 관성 주행 동안 낮아집니다. 이러한 자연적인 열 순환은 운반 작업에 특유한 것으로, 불도저에서는 경험할 수 없는 트랙 구동 장치의 열적 휴식을 제공합니다. 열 용량 산정을 위한 유효 작동 사이클은 50~60%로, 덤프트럭이 교대 근무 시간 내내 연속적으로 작동함에도 불구하고 불도저(75~85%)보다 낮습니다.

적재량 대비 중량비 — 궤도형 덤프트럭이 바퀴형 트럭보다 톤당 더 높은 토크가 필요한 이유
바퀴형 덤프트럭은 일반적으로 공차중량과 동일한 적재량을 운반합니다. 예를 들어 30톤 트럭은 30톤을 운반하므로 총중량(GVW)이 두 배가 됩니다. 궤도형 덤프트럭은 공차중량의 60~901톤에 해당하는 적재량을 운반합니다. 18톤 트럭은 15톤을 운반하므로 총중량이 831톤 증가합니다. 궤도형 덤프트럭은 궤도 하부 구조 때문에 적재량 톤당 무게가 더 무겁습니다. 궤도 하부 구조는 동일한 바퀴형 주행 장치보다 30~501톤 더 무겁습니다.
적재량 대비 중량 비율이 낮다는 것은 궤도형 덤프트럭이 톤당 더 많은 자중을 이동시켜야 한다는 것을 의미하며, 이는 단위 생산 용량당 궤도 구동 장치에 필요한 토크를 증가시킵니다. 평평하고 단단한 지면에서는 이러한 이유로 궤도형 덤프트럭이 바퀴형 ADT보다 효율성이 떨어집니다. 하지만 바퀴형 ADT가 전혀 작동할 수 없는 연약한 지면에서는 비교 자체가 무의미해집니다. 궤도형 덤프트럭은 100%의 생산성을 보이는 반면, 바퀴형 ADT는 0%의 생산성을 보입니다.
궤도형 덤프트럭이 바퀴형 운반 트럭의 한계를 극복하는 5가지 활용 사례
궤도형 덤프트럭은 다목적 운반 차량이 아닙니다. 이는 바퀴형 트럭이 제 기능을 하지 못하거나, 바퀴형 트럭을 운용하기 위한 비용(운송 도로 건설 및 유지 보수)이 궤도형 트럭 도입으로 인한 생산성 감소 비용을 초과하는 다섯 가지 특정 조건에서 탁월한 성능을 발휘하는 특수 장비입니다.
폐기물 CBR: 1~3. 바퀴 달린 트럭은 즉시 가라앉습니다. 궤도형 덤프트럭은 지반 개량 없이 활성 매립지 셀을 가로질러 덮개 재료를 운반합니다. 궤도 구동 방식은 모든 운반 작업 중 가장 부식성이 강한 환경, 즉 매립지 침출수가 밀봉재와 하우징 표면을 부식시키는 환경에서 작동합니다.
새로 매립된 준설토는 다져지기 전까지는 지지력이 거의 없습니다. 궤도형 덤프트럭은 표면에 매립토를 고르게 펴면서 무게를 분산시켜 다져지지 않은 지층을 뚫고 지나가지 않도록 합니다. 궤도 구동 장치는 매 주기마다 포화된 모래와 물에 부분적으로 잠긴 상태로 작동해야 합니다.
파이프라인 운반 경로는 농경지, 습지, 삼림 지대를 가로지르는데, 이러한 지역에서는 운반 도로 건설이 금지되거나 비현실적입니다. 궤도형 덤프트럭은 지표면 교란을 최소화하면서 파이프라인, 되메움재, 장비를 해당 경로를 따라 운반합니다. 한국 에버파워 유성 기어박스 파이프라인 장비 전체 제품군에 서비스를 제공합니다.
토탄 지지력은 10~25kPa로, 바퀴 달린 차량이 지탱하기에는 훨씬 낮습니다. 트랙 폭이 넓은(500~700mm) 궤도형 덤프트럭은 20~30kPa의 지반 압력을 달성하여, 토탄 채굴이 활발한 지역에서도 지반 붕괴 없이 자재를 운반할 수 있습니다.
열대 지역 건설 현장에서는 몬순과 우기 동안 바퀴 달린 운반 차량이 몇 주 동안 운행을 멈춰야 합니다. 하지만 궤도형 덤프트럭은 포화된 토양에서도 계속 운행할 수 있어, 악천후로 인해 바퀴 달린 차량 운행이 중단될 때에도 공사 일정을 유지할 수 있습니다. 톤당 추가 연료비는 날씨로 인한 공사 지연 위약금 면제로 상쇄됩니다.
궤도형 덤프트럭 운행에 특화된 세 가지 궤도 구동 장치 고장 유형
한 번에 60~120미터를 밀어내는 불도저와 달리, 궤도형 덤프트럭은 연약한 지반에서 최대 토크에 가까운 상태로 200~2,000미터를 오르막길로 이동합니다. 이러한 오르막 저항과 연약한 지반에서의 구름 저항이 합쳐져 적재된 상태로 주행하는 동안 3~15분 동안 궤도 구동 오일 탱크에 지속적인 열이 발생합니다. 특히 더운 기후에서 장거리 운송을 할 경우, 적재된 상태로 주행을 완료하기 전에 오일 온도가 110°C를 초과할 수 있습니다. 오일막 임계 온도 이상으로 반복되는 열 순환은 기어 톱니 표면의 피로를 가속화합니다.
매립지 침출수(pH 5~8, 용해된 금속 및 유기산 함유)와 해수(복원 현장)는 트랙 구동 하우징, 씰 면 및 체결 나사산을 부식시킵니다. 이러한 환경에서 2,000~4,000시간 이상 작동하면 하우징 표면이 부식되고, 씰 립 재질이 열화되며, 부식으로 인해 체결면이 약해지면서 볼트 토크가 감소합니다. 구조적으로는 건전해 보이는 기어박스 하우징도 부식이 심한 부위에서 벽 두께가 20~30T 감소할 수 있습니다.
굴삭기로 적재된 궤도형 덤프트럭은 종종 적재물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 불균형적인 적재 현상을 보입니다. 예를 들어 15톤의 적재량을 60/40으로 분산시키면 한쪽 궤도에는 9톤, 다른 쪽 궤도에는 6톤이 실리게 되어 총 50톤의 하중 비대칭이 발생합니다. 무게가 더 많이 실리는 쪽 궤도는 정격 하중의 120~130톤으로 작동하는 반면, 무게가 덜 실리는 쪽은 70~80톤으로 작동합니다. 수천 번의 운반 주기 동안, 무게가 많이 실린 쪽은 베어링과 기어 마모가 불균형적으로 누적되어 결국 한쪽 궤도 구동 장치가 고장 나더라도 다른 쪽은 40~60톤의 잔여 수명이 남아 있는 경우가 발생합니다.
덤프트럭용 궤도 구동식 유성 기어박스 - 자주 묻는 질문
한국의 에버파워는 6톤급 덤프트럭부터 30톤급 굴절식 궤도 운반 트럭에 이르기까지 10,000~80,000Nm의 토크를 제공하는 궤도형 덤프트럭 구동 유성 기어박스를 공급합니다. 매립 및 복구 작업에 적합한 부식 방지 옵션도 제공합니다. 장비 모델과 현장 조건을 알려주시면 최적의 사양을 추천해 드리겠습니다.
편집자: Cxm