포크레인은 어떻게 그렇게 큰 힘을 내나요?

Question

공사현장을 보면 사람이 하기 힘든 일을 장비가 많이 도와주죠.

특히 포크레인, 굴삭기, 집게차같은 차량은 큰 힘을 쓰고 일반 차랑은 다른 구조를 가졌는데요.

그런 차량의 움직임과 힘은 동력이 무엇이죠?

차량에 다른 동력원이 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

관련 건설 장비는 주로 유압 시스템으로 적용 되어 있습니다.

유압은 기름의 압력으로 실린더 안의 피스톤을 강하게 밀어내면서 힘을 발생 시킵니다.

여기에는 파스칼의 원리가 적용되어 액체에 압력을 가하면 이 압력의 힘은 모든 방향으로 똑같이 전달되는 원리입니다.

따라서 작은 힘이라도 큰 힘을 낼 수 있습니다.

조금 더 쉽게 비유 하자면 유압식에 버금가는 기계식 장비는 더 크고 두꺼운 톱니바퀴와 지렛대가 필요하게 됩니다.

이러한 부품을 갖추려면 기계 전체가 무겁고 차량은 더욱 커야 하기 때문에 비효율적 이라고 볼 수 있습니다.

하지만 유압식은 아주 적은 면적으로도 위와 같은 원리로 효율적으로 힘을 낼 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

포크레인,굴삭기,집게차 같은 중장비는 디젤 엔진을 동력원으로 사용합니다. 이 엔진이 힘을 내어 유압 펌프를 구동하고 그 펌프가 유압유를 고압으로 밀어내어 유압실린더와 모터를 작동시킵니다. 유압 시스템 덕분에 작은 힘으로도 큰 힘과 높은 정밀한 제어가 가능해져서 무거운 물체를 들어 올리거나 땅을 파는 작업이 수월해집니다. 일반 차량과 달리 유압 기계장치가 힘 전달의 핵심이 되어 차량의 강력한 움직임을 만듭니다. 이렇게 엔진의 동력은 유압으로 바뀌어 큰 힘으로 이어지는 원리입니다.

Answer 3

포크레인이나 굴삭기가 큰 힘을 내는 핵심은 엔진의 힘을 그대로 쓰는 게 아닌, 유압이라는 힘을 활용한 시스템이기 때문입니다.

엔진이 디젤로 돌아가면서 펌프를 돌리게 되면, 그 힘으로 기름을 아주 높은 압력으로 밀어내게 됩니다. 이 압력이 실리더 안에서 피스톤을 밀어주면서, 작은 힘이 매우 큰 힘으로 바뀌는 구조입니다. 주사기 두 개 연결해서 한쪽을 누르면 반대쪽이 강하게 밀려나는 원리랑 비슷합니다. 그래서 사람이 들기 힘든 것들도 유압 실리더 힘으로 쉽게 들어올릴 수 있게 됩니다.

저는 이런 유압 기술이 기계중에서도 가장 작은 힘을 큰 힘으로 바꾸는 대표적인 공학적인 응용이라고 생각합니다.

Answer 4

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

포크레인이나 집게차가 큰 힘을 내는 핵심은 유압 시스템입니다.

유압은 작은 힘으로도 매우 큰 힘을 만들어낼 수 있어 무거운 흙이나 바위를 쉽게 들어 올릴 수 있는데 포크레인에 있는 디젤 엔진이 유압펌프를 돌려 고압의 유압유를 만들고 이 압력이 유압 실린더를 움직여 큰 힘을 발생시킵니다.

일반 자동차는 엔진의 힘을 바퀴에 전달해 주행하는 것이 목적이지만 굴삭기는 엔진의 힘을 유압으로 변환해 작업 장치를 움직이는 것이 가장 큰 차이입니다.

그렇기 때문에 포크레인에 별도의 동력원이 있는 것이 아니라 엔진과 유압 시스템이 결합되어 강력한 작업 능력을 발휘하는 구조입니다.