개념 한 쪽
현장에서는 각종 건설기계가 용도와 작업 조건에 따라 선택되어 사용된다는 점이 핵심이다. 또한 기계의 단위시간 작업량과 총 소요 일수는 용적변화율, 계수, 사이클타임, 작업효율 등 여러 인자를 적용하여 계산한다는 점이 중요하다.
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출제기준 단원 「건설기계의 분류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기계 1시간당 작업량 계산 | 1 | 계수와 단위 환산을 적용하여 시간당 표준 작업량을 산출하는 법을 묻는다 |
| 백호로 총 굴착량에 대한 소요 일수 산정 | 1 | 버켓 용량·사이클타임·능률·토량변화율을 적용해 총 소요 일수를 계산한다 |
| 불도저의 시간당 토량 환산 계산 | 1 | 전진/후진 속도와 기어변속 시간을 이용해 시간당 사이클 수와 본바닥 토량을 계산한다 |
건설기계는 작업 대상과 현장 조건에 따라 적합한 장비를 분류하여 사용한다는 원칙이 있다. 예컨대 좁은 곳이나 얕은 굴착에는 붐과 체인으로 버킷을 정밀 조작하는 스키머스코우프가 적합하다는 설명이 제공된다는 사실을 기억한다.
기계의 생산성 산정은 버켓 또는 딥퍼의 용량에 체적변화계수, 능률계수, dipper 또는 딥퍼 계수 등을 곱하고 싸이클타임으로 나눈 뒤 시간 단위로 환산하는 방식으로 이루어진다. 각 계수는 한 사이클당 유효 채취량을 조정하고, 3600초 또는 60분 등 시간 단위 환산을 통해 시간당 작업량을 구한다는 점을 원칙으로 한다.
불도저, 백호, 파워 쇼벨, 로드 롤러 등 기계별 계산 패턴은 공통적 구조를 따른다. 기본 흐름은 한 사이클당 물량 산정 → 시간당 사이클 수 산정 → 작업효율·계수 적용 → 일일 운전시간 곱으로 일일 생산량 산정 → 총량을 일일 생산량으로 나누어 소요 일수 산정이라는 순서로 정리하면 혼동을 줄일 수 있다.
단위 변환 실수가 빈번하므로 속도 단위를 m/h로 바꾸거나 싸이클타임의 단위를 초와 분으로 일관성 있게 처리하는 점에 주의한다. 전압(압밀) 횟수나 전진·후진 속도, 기어변속 시간 등 반복 또는 사이클 관련 요소는 분모·분자 위치를 헷갈리지 않도록 공식에 정확히 반영해야 한다.
예시 1 — 백호로 덤프 트럭 적재 횟수 산정: 문제에서 덤프 트럭의 총중량이 8t이고 백호의 버켓 용량이 2.0m³, 흙의 단위중량은 γ가 1.5 t/m³로 주어지고, 토량변화율 L=1.2, 버킷계수 K=0.85, 사이클시간 Cms=25s, 작업효율 E=0.75일 때 기본 단계는 다음과 같다. 먼저 버켓의 이론적 중량 = 2.0×1.5 = 3.0t, 토량변화 적용 후 = 3.0×1.2 = 3.6t, 여기에 계수·효율 등을 반영하여 유효 버켓당 적재량을 산정한다. 최종적으로 총중량 8t를 유효 적재량으로 나누면 적재횟수는 약 몇 회로 도출된다.
예시 2 — 로드 롤러의 시간당 작업량 산정: 유효 전압폭 2.5m, 포설두께 0.2m, 작업속도 3km/h(=3000m/h), 전압횟수를 N으로 두고 효율 E=0.8일 때 공식은 (속도×폭×두께×효율)÷전압횟수이다. 대입하면 (3000×2.5×0.2×0.8)÷N = 1200÷N (m³/h)가 되어 시간당 작업량을 얻는다.
딥퍼의 용량 0.6m³, 흙의 체적변화계수 1.2, 기계의 능률계수 0.9, 딥퍼계수 0.85, 싸이클타임 25sec인 파워 쇼벨의 1시간당 추정표준 굴착 작업량은 얼마인가?
정답 ② · 문제는 주어진 계수와 싸이클타임으로 파워셔블의 시간당 표준 굴착량을 계산하는 문제이다. 계산식은 작업량 = 딥퍼용량×체적변화계수×능률계수×딥퍼계수×(3600/싸이클타임) 이므로 값을 대입하면 0.6×1.2×0.9×0.85×(3600/25)=0.6×1.2×0.9×0.85×144=0.6×1.2=0.72; 0.72×0.9=0.648; 0.648×0.85=0.5508; 0.5508×144=79.3152?
1시간당 작업량은 딥퍼용량에 체적변화, 능률, 딥퍼계수를 곱하고 싸이클타임으로 나누어 계산한다.
0.7m³의 백호우(Back Hoe) 1대를 사용하여 6000m³의 기초 굴착을 시행할 때 굴착에 요하는 일수는 얼마인가? (단, Back Hoe의 cycle time은 24초, dipper 계수는 0.9, 토량 변화율(L)은 1.2, 작업능률은 0.8, 1일의 운전시간은 7시간이다.)
정답 ① · 굴착 기계의 1시간당 작업량(Q) = (버켓 용량) × (dipper 계수) / (토량 변화율 L) × (60 × 60 / cycle time) × (작업능률) 입니다. Q = 0.7 × 0.9 / 1.2 × (3600 / 24) × 0.8 = 63 m³/h 입니다.
1시간당 작업량을 구한 후 1일 운전시간을 곱해 일일 생산량을 산출하고, 총 부피로 나누어 소요 일수를 계산한다.
불도저(bulldozer) 작업의 경우 다음의 조건에서 본바닥 토량으로 환산한 1시간당 토공 작업량(m³/h)은? (단, 1회 굴착 압토량은 느슨한 상태로 3.0m³, 작업효율 = 0.6, 토량변화율 L = 1.2, 평균 압토 거리 = 30m, 전진속도 =30m/분, 후진속도 = 60m/분, 기어변속시간 = 0.5분)
정답 ① · 불도저의 토공 작업량을 구하는 문제입니다. 1사이클 당 시간 = (30m / 30m/분) + (30m / 60m/분) + 0.5분 = 1 + 0.5 + 0.5 = 2분입니다.
1사이클 시간 계산 후 시간당 사이클 수를 구하고, 느슨한 토량에 효율을 곱한 뒤 토량변화율로 나누어 본바닥 토량을 산출한다.
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