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진공펌프를 이용한 축압기 연동 유압기기 주유방법
분야
기계
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진공펌프를 이용한 축압기 연동 유압기기 주유방법

보유기관 및 연구자 : 국방과학연구소 황유준 연구원

개발상태
4/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
특허정보

기술개요

• 본 특허는 유압기기에 필요한 작동유를 주유할 때 별도의 가압상태를 유지할 필요없이 유압유를 주입할 수 있는 기술임

적용분야

• 본 특허는 진공펌프를 이용해 유압기기에 필요한 작동유를 안전하게 주입할 수 있는 주유시스템으로 유압기기를 이용하는 유압 중장비 분야에 적용 가능함

∨굴삭기, 덤프트럭 등 건설장비의 유압장치∨공작 기계 분야의 자동머신 장비의 유압, 윤활유 보충 시스템

∨유압 액추에이터 등 산업용 유압장치

 

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< 유압장치기기 >

기술 차별성

• 주유 과정에서 가압에 민감한 구성품을 보호함으로써 보다 안전하게 주유가 이루어질 수 있도록 하는 기술의 개발이 필요함

• 작동유 주유 시 가압장치를 이용하여 가압상태에서 주유하는 대신 축압기와 연동된 진공 펌프를 통한 진공상태로 주유함으로써 별도의 가압상태를 유지할 필요없이 주유가 가능함

2.JPG

구현방법

• 본 특허에 따른 진공펌프를 이용한 유압기기 주유장치는 진공펌프, 제어부, 복수의 밸브, 저유부로 이루어진 주유장치, 주유장치로부터 유압유가 주유되고 유압기기와 배관으로 연결된 축압기를 포함하여 구성됨

• 진공펌프와 축압기는 서로 배관을 통해 연결되고, 축압기에서 유압유와 공기가 각각 충진되는 유압부와 공압부가 서로 다른 배관을 통해 진공펌프와 연결됨. 진공펌프는 대기압과의 압력차에 의해 흡입력이 발생되며, 저유부는 유량계를 더 포함하여 유량계를 통해 주유된 유압유의 양을 제어부에 제공함

• 유압기기에 의한 주유는 주유장치에서 진공펌프를 구동함과 동시에 제1, 제3 밸브를 닫고 제2 밸브를 개방하여 축압기의 유압부 압력을 낮추어 부피를 최소화하며, 이후 제2 밸브를 닫고 제3 밸브를 열어 저유부와 저압의 축압기 유압부의 압력차를 이용해 유압 작동유를 배관을 통해 유압기기로 주유함

• 또한 제1 밸브를 개방하고 진공펌프를 작동하여 축압기 공압부의 압력을 낮추고 공압부 부피가 줄어들도록 하여 저유부의 작동유가 축압기 유압부로도 충전되도록 함

 

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< 주유 동작과정 흐름도 >                            < 주유 시스템 구성도 >

기술동향

• 유압 기술에 대한 기술개발 방향은 에너지 효율 및 신뢰성 향상, 스마트 부품 또는 시스템 제작, 크기와 무게 감소, 환경에 대한 영향 감소, 에너지의 저장 및 회생에 대한 성능 향상 등이 확인되고 있음. 또한 전기 굴삭기와 전기 지게차 등 기존 디젤엔진을 이용하던 유압시스템이 전기시스템으로 변경되고 있는 추세임

• 배출가스 규제 및 온실가스 배출 규제에 따라 내연기관의 효율 증가 및 전동화에 대한 필요성 증가하고 있어, 유압시스템을 가진 일반산업 기계시스템을 전기시스템으로 변경하기 위한 개발이 활발하게 이뤄지고 있음

• 이에 따라 유압의기술은 에너지 효율을 향상시키고, 스마트 부품 또는 시스템을 경량화하고, 에너지의 저장 및 회생에 대한 성능을 높이는 방향으로 발전하고 있음

• 또한, 유압 기기 제품 자체에 대한 품질 및 가격 위주의 시장에서 센서, 정보, 통신 등 IT 융합형 기술과 이를 적용한 제품 위주의 시장이 형성되고 있으며, 이에 대한 기술 수요 또한 증가 하고 있음

시장동향

• 유압기기의 세계 시장규모는 ‘17년에 95억 달러에서 ‘22년에는 198억 달러로 평균 15.8%의 성장률을 보일 것으로 예측되고 있으며, 현재 중국 시장이 전체 시장의 24%('15년 off high-way 발표기준)를 차지하고 있음

• 전 세계 유압 굴삭기에 대한 수요는 2016년 17.1만 대에서 2017년 17.5만 대(1% 인상) 수준으로 증가하고 있는 추세이며, 국내 굴삭기 시장은 수출 위주의 산업으로 세계 굴삭기 시장과 밀접한 관계를 가지고 있음

• 또한, 국내 유압시장은 건설기계 산업의 동향에 크게 영향을 받고 있으며, 실제 건설기계 유압부품은 건설기계 시장이 23%를 유압부품이 차지하고 있음

• 이에 따라 중소형 굴삭기를 활용한 도시 재건축 분야에서 보다 많은 수요가 있을것으로 보여짐

 

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< 굴삭기 시계 시장규모 >

 

• 유압기기는 윤활성과 점도를 갖는 작동유체를 써서 유압펌프로 압력에너지를 작동유에 공급하고, 이것을 배관, 각종 제어밸브, 부속장치를 거쳐 유압모터, 유압실린더 등으로 공급되는 유압동력을 제어하는 장치임

• 이러한 유압기기는 설비자동화(지게차의 상하운동장치, 자동차의 유압브레이크, 동력조향장치, 항공기의 이착륙장치, 선박의 조타장치, NC 공작기계 등)에 이용되며, 중국 및 동남아 지역의 건설기계 산업이 성장함에 따라 해외시장 잠재성이 높을것으로 기대되고 있음

• 본 기술에 따른 유압기기 주유장치 기술을 적용하게 되면, 건설장비와 같은 유압기기에 필요한 작동유를 안전하게 주입할 수 있는 주유시스템이나 산업용 유압장치의 점검에 사용될 수 있을것으로 기대됨