모바일 솔루션 특수차
유연하고 효율적인 컨트롤 밸브 플랫폼: Bosch Rexroth와 함께 미래를 선도하는 현대
한국의 오프 하이웨이 차량 제조사인 현대건설기계는 Bosch Rexroth의 유연한 RS 밸브 플랫폼을 활용하여 휠 로더, 굴착기, 지게차의 작동 유압장치를 표준화하고 있습니다. 전기화가 진행되는 상황에서 컨트롤 블록을 모듈식으로 조립하여 설계 자유도와 기능, 비용 효율성을 끌어올렸습니다.
굴착기, 휠로더, 무거운 지게차의 작동 유압장치를 어떻게 더욱 유연하고 확장 가능하며 효율적으로 만들 수 있을까요? 현대는 Bosch Rexroth의 유연한 RS 밸브 플랫폼으로 지속 가능한 해결책을 찾았으며, 이 플랫폼을 건설 및 자재 취급 생산 부문에 구축했습니다. 필요에 따라 슬라이스 모듈을 결합하고 기능을 통합하기 위한 모듈식 시스템은 지능형 기능의 측면에서 프로세스를 간소화하고, 에너지 효율성을 높이며, 작동 유압장치를 전자화하기 위해 지속적인 노력을 기울일 때 핵심적인 역할을 담당합니다.
15 및 20 크기의 RS 밸브를 전체에 장착하고 있는 현대건설기계의 HL 시리즈 휠로더(사진: 현대건설기계 제공)
슬라이스 디자인으로 유연하게 구성할 수 있는 밸브 블록
모듈식 밸브 플랫폼을 도입하기 전, 이동식 오프 하이웨이 장비의 작동 유압장치는 유형 및 모델에 따라 크게 달랐습니다. 무엇보다 굴착기, 휠로더, 지게차에는 여러 가지 다양한 기능이 필요합니다. 또한 서로 다른 성능 등급에 따라 컨트롤 블록이 크거나 작아야 하며, 컨트롤 블록의 컨트롤 축은 반드시 필수 기능에 맞춰 조정해야 합니다.
일체형 컨트롤 블록은 특정 모델에 맞춰 제조된 부품으로 원하는 기능을 실현하기 때문에 차량별로 다른 요건 스펙트럼을 충족할 수 없습니다. 반면, 현대엔지니어링은 모듈식 RS 플랫폼을 통해 유량 공유(LUDV) 기능으로 개별 컨트롤 블록을 유연하게 구성하고 표준화하여 특정 요건을 충족할 수 있습니다.
현대건설기계의 심강준 유압장치 부품 팀 관리자는 "Bosch Rexroth의 혁신적인 솔루션 덕분에, 자사 플릿의 작동 유압장치에 최첨단 기술과 기능을 유지하고 있습니다"라며, "RS 플랫폼을 도입한 덕분에, 엔지니어링과 조립 프로세스를 간소화하는 동시에 디지털 미래를 향한 방향도 잡아 나가고 있습니다."라고 말했습니다.
초기에 마련한 토대
현대는 지금의 RS 솔루션으로 전환하기 위해 2009년부터 그 토대를 마련해 왔습니다. 불과 2년 만에 현대는 유량 공유 기술(LUDV)이 적용된 Rexroth Monoblock M6이 탑재된 휠로더 모델 열 대를 구비했습니다. 동시에 Monoblock M7 LUDV를 지게차 생산 범위(18t 이상)의 시리즈 생산에 투입했습니다. 이와 같은 두 가지 혁신 조치는 현대가 에너지 효율성과 기능을 향해 중요한 발걸음을 떼었음을 보여 줍니다. 이 단계에서 현대는 이전의 고정 용량 펌프를 가변 용량 펌프로 교체하고 유압시스템은 폐심형으로 변경했습니다. 그 결과, 압력 손실이 감소하여 모델에 따라 10% 이상의 에너지가 절감되었습니다. 유량 공유 기능은 잠시 공급 부족 발생 시 이를 (안전과 관련 없는) 모든 소비자 및 기능으로 고루 분산하여 한 가지 기능이라도 갑자기 중단되지 않도록 방지하기 때문에 기능적인 측면에서 볼 때 두 차량 유형 모두 유량 공유 기능으로 이점을 얻었습니다.
휠로더 구성의 예: 맞춤 기능, 다양한 소비자에 대한 최적의 공급, 점진적인 전자화 및 보조 기능의 기초(사진: Bosch Rexroth 제공)
유량 공유 및 부하 감지 기능의 결합
2019년부터 현대는 M6 및 M7의 두 가지 단일 블록을 유연하게 대체하는 데 RS 밸브 플랫폼을 도입하면서 더욱 혁신적인 발걸음을 떼기 시작했습니다. 한편 이로 인해 표준화된 슬라이스 및 기능 모듈에서 각 컨트롤 블록을 조립할 수 있게 되었고, 다른 한편으로는 유량 공유(LUDV) 및 부하 감지(LS)의 두 분야를 결합할 수도 있게 되었습니다. 예를 들면, RBM 우선순위 모듈을 활용하여 스티어링과 같은 우선 기능을 구현할 수 있습니다. 현대는 더욱 많은 기능을 통합하여 진동 댐핑 시스템(붐 서스펜션), 드리프트 방지 밸브, 가변 또는 고정 탱크 프리로드 밸브, 석유 공급 제어 시스템 등을 구현하고 있습니다.
작동 유압장치를 전기로 제어하여 가능성 확대
모듈식 밸브 플랫폼은 엔지니어링에서 설계 자유도 수준을 매우 높일 뿐만 아니라 동시에 작동 유압장치를 점진적으로 전기화하는 토대를 마련해 줍니다. 이는 유압식 제어 장치 외에도 내부 채널링이 전기유압식(EH) 제어를 가능하게 하기 때문이며, 현대는 전기유압식 제어를 성공적으로 확대하고 있습니다. 예를 들면, eOC 소프트웨어 모듈(전자 개회로)로 덕분에 작업자는 움직이기 시작할 때 변수 흐름과 압력을 특히 세밀하게 제어하여 부하를 감지하지 않고도 유상 하중을 감지할 수 있습니다. 점점 증가하는 전기화 과정에서 계획, 드리프트 방지, 적재 위치로 복귀를 위한 유동 위치 등 새로운 지원 및 논리적 기능이 이미 다양하게 구현되었습니다. 앞으로 더 많은 기능을 계속 선보일 것입니다.
다양한 차량으로 확장 가능한 플랫폼
그 사이, 슬라이스 모듈이 특징적인 RS 플랫폼이 현대의 네 가지 차량 유형에서 검증되었습니다. 맨 처음 시리즈 생산에 함께 투입된 장비는 크기가 다양한 HL 휠로더 시리즈 일곱 대였습니다. 소형 HL930 및 HL940 모델은 15 크기의 모듈을 사용하는 반면, HL955~HL970의 대형 장비는 20 크기 모듈을 사용합니다. 또한, 두 가지 크기로 제공되는 슬라이스 디자인 모듈을 결합하여 다양한 체적 흐름 요건을 충족하거나 이전에는 블록 하나에 통합할 수 없었던 여러 가지 기능을 결합하여 설비 공간과 무게 및 비용을 절약할 수 있습니다. 휠로더 시리즈를 성공적으로 출시한 데 이어, 현대는 HW와 HX 모델 시리즈의 휠 굴착기와 소형 굴착기에도 이 새로운 플랫폼을 도입했습니다.
2022년부터 디젤 구동식 지게차의 18~25톤 중량 등급을 M7 LUDV에서 RS로 바꾸었습니다. 10~16톤 등급에도 장착하기 위한 계약을 Bosch Rexroth와 체결했습니다. 현대는 유량 공유 기술을 소형 트럭으로 확대하고, 현재 110D~250D의 전체 모델을 다룰 수 있는 단일 플랫폼의 이점을 누리고 있습니다. 또한, 여기에서 다양한 공칭 크기의 모듈을 결합하여 서로 다른 흐름 속도 요건에 따라 다양한 밸브 블록을 설계하고 있습니다. 예를 들어, 리프트 기능은 RS20이 나타내고, 틸트 기능은 RS15로 구현하며, 스티어링은 RBM 우선순위 모듈로 뒷받침할 수 있습니다.
굴착기와 휠로더의 기능은 다르지만 Bosch Rexroth의 RS 모듈을 사용하면 전자 제어 옵션을 비롯한 두 장비의 작동 유압장치에 단일 밸브 플랫폼을 구현할 수 있습니다(사진: 현대건설기계 제공).
엔지니어링, 생산, 운영에서 증가하는 효율성
비슷한 장비에 모듈식 RS 밸브 플랫폼을 사용하기로 결정하면 다양한 이점을 누릴 수 있습니다. 모든 장비 유형과 성능 등급에 동일한 모듈식 기술을 활용하면 엔지니어링뿐만 아니라 문서 및 서비스 작업도 간소화됩니다. 동시에, 현대는 표준화 과정에서 더욱 정밀한 설계와 설계 자유도라는 이점을 누리하고 있습니다. 예를 들어, 특성이 균일한 전자 파일럿 밸브를 사용하면 소프트웨어 생성이 간편해집니다. 동시에 생산에 필요한 파이프의 양이 줄어듭니다.
심강준 관리자는 "Bosch Rexroth의 모듈식 솔루션 접근 방식 덕분에 유연성과 표준화라는 시장 요건을 결합하여 고객의 이익을 도모할 수 있게 되었습니다"라며, "그렇게 함으로써, 전체 수명 주기 동안 상당한 시간과 비용을 절감하고 기업의 경쟁력을 전반적으로 더욱 강화하고 있습니다."라고 설명합니다.
RS 플랫폼은 작동 단계에서 필요한 에너지량을 줄여 주므로 디젤 소비량이 줄어듭니다. 예를 들면, 부하를 감지하도록 제어되는 우선권 제어 밸브는 기존의 우선권 제어 밸브에 비해 더 뛰어난 에너지 효율성을 실현합니다. LS 우선권 제어 밸브를 통해 석유를 스티어링 흐름에만 사용하여 이전의 압력 손실을 방지하기 때문입니다. 고객은 작동 시 소음이 눈에 띄게 줄고 "유압장치가 없는 운전석"을 가능하게 하는 전기유압식 제어 장치의 또 다른 이점을 누릴 수 있습니다.
RS20/RS15 밸브 플랫폼: 표준화된 슬라이스 모듈을 경제적으로 결합하여 통합 기능이 탑재된, 에너지 효율성이 뛰어난 확장형 제어 매니폴드 형성(사진: Bosch Rexroth 제공)
미래 실행 가능성 구축
Bosch Rexroth의 RS 모듈식 밸브 플랫폼으로 전환한 현대는 미래 실행 가능성을 향해 한 단계 더 나아갔습니다. 심강준 매니저는 "Bosch Rexroth와의 파트너십은 저희에게 경쟁력 요인입니다"라며, "Bosch Rexroth는 지원 및 솔루션 품질이 탁월합니다. 신속하게 대응하며, 혁신적인 힘으로 설계와 비용 효율성, 기능과 지속 가능성의 모든 측면에서 저희 차량의 미래 실행 가능성을 강화해 주고 있습니다."라고 마무리했습니다.
글쓴이: Olaf Marshall
직위: 이동기계용 유압장치 사업부 커뮤니케이션 매니저
