DT 힐로드(DT HiLoad)는 덤프 트럭 적재함을 주문생산하는 업체이다. 다양한 하중과 압력을 견딜 수 있는 맞춤형 적재함을 설계하기 위해 DT 힐로드는 FEA 분석 소프트웨어 아바쿠스(Abaqus)를 활용하였다. 이를 통해 적재함의 중량을 줄이면서 내구성능과 적재량을 늘릴 수 있었다.

 

■ 자료제공 : 다쏘시스템코리아, 02-3270-7800, http://www.3ds.com/ko

 

트럭 적재함을 주문 생산하는 세계 굴지의 기업인 DT HiLoad Australia(DT 힐로드 오스트레일리아)의 선임 엔지니어인 레이 썬(Ray Sun)은 설계 기준에 대해 “광업용 덤프 트럭은 때로는 굉장히 험한 길을 운행해야 한다. 광산용 덤프 트럭은 때로는 지나칠 정도로 무거운 화물을 적재 및 운반해야 하기 때문에 거듭되는 피로와 마모를 경험하게 된다. 따라서 차체를 설계할 때 강도와 내구성이 최우선적인 사항이”라고 말했다.

 

중요한 설계 기준이 또 하나 있다. 적재함은 되도록 가벼워야 한다는 것이다. 가벼울수록 더 많은 화물을 적재할 수 있고, 연료도 절약할 수 있으므로 효율성과 생산성을 개선할 수 있어 운영하는 전체 트럭 대수도 줄일 수 있다.

 

 

픽업 트럭에 화물칸처럼 광업용 트럭에도 적재함이 있다. DT HiLoad의 적재함은 예술작품 같다. 운전석의 위까지 돌출된 날렵한 형태의 전면 벽면은 운전석 보호용 캐노피로 마무리되어 뱃머리가 연상되는 우아한 유선형 구조를 이루고 있다.

 

하지만 외형이 멋지다고 해서 트럭 적재함이 잘 팔리는 것은 아니다. 트럭 적재함은 고객이 원하는대로 적재 하중과 사용 환경을 주문 제작을 할 수 있어야 한다. DT HiLoad의 고성능 덤프 트럭 적재함인 Hercules는 전 세계의 거의 모든 트럭 제조사와 모델에 장착되어 석탄부터 금과 다이아몬드에 이르는 다양한 광산에서 사용되고 있다.

 

적재함의 작업 환경은 현장에 따라 크게 다른 경우가 많다. 썬은 “모든 고객과 광산마다 운송 조건이 다르다. 예를 들어 화물 구성, 현장 접근성, 도로 표면이 매우 다양하다. 따라서 각 작업 현장에 사용하기 적합한 적재함이 다르다. 게다가, 광산에서는 과도한 중량을 적재해서 적재함에 하중과 피로가 가중되는 경우가 다반사라”고 전했다.

 

적재함 설계는 결코 간단한 일이 아니다. 이 회사가 납품하는 최대 규모의 트럭은 최대 적재 하중이 38만kg이고 전체 트럭 길이가 50피트에 육박하는 Caterpillar 797F이다. 썬은 이렇게 말했다. “무거운 화물로 인해 차체가 받는 변형은 주요 관심사이다. 방향 전환, 시동, 제동 때마다 매번 상황이 다르기 때문”이라고 말했다.

 

강도와 수명을 저하하지 않으면서 트럭 적재함의 무게를 줄이려면 하중이 가해지는 적재함을 대상으로 한 컴퓨터 시뮬레이션이 필수적이다. 2003년 창립한 DT HiLoad는 줄곧 유한요소분석(FEA) 기술을 사용해 왔는데, DT HiLoad는 다쏘시스템 시뮬리아의 아바쿠스 소프트웨어를 선택하여 사용하고 있다.

 

 

썬은 “사업 초기부터 FEA 공급 업체로부터 Abaqus를 소개받아 사용해 왔다. 그 회사는 DT HiLoad에 가장 적합한 분석 소프트웨어로 Abaqus를 추천했다. Abaqus를 사용하면 시뮬레이션 하는 대상을 완벽하게 분석할 수 있다”라고 말했다. 게다가 Abaqus가 솔리드웍스와 호환되어 DT HiLoad의 제품 개발 공정에 원활하게 통합될 수 있다는 것도 이점으로 작용했다.

 

DT HiLoad는 멜버른에 본사가 있는 Simuserv Pty Ltd의 퍼스지점을 통해 Abaqus 소프트웨어를 구입했다. Simuserv의 이사인 게르트 디겔만(Gerd Diegelmann)은 “Simuserv는 2002년부터 다양한 산업 분야에 고품질의 시뮬레이션 컨설팅 서비스를 제공해 왔다”고 말했다. 썬은 “Abaqus Unified FEA 제품군은 일반적인 엔지니어링 작업뿐 아니라 정교한 엔지니어링 작업에도 이상적이며, 강력하고 완벽한 솔루션이다. 직원들에게 Abaqus를 사용하도록 권장하고 필요한 지원을 제공하고 있다. Simuserv는 DT HiLoad가 FEA를 최대한 활용하는데 필요한 지원을 아끼지 않고 있다. DT HiLoad가 분석의 정확도에 확신을 갖게 된데도 Simuserv의 도움이 컸다. Simuserv가 퍼스에 지점을 두고 있어서 협력하는데 전혀 불편함이 없다는 점도 만족스럽다”고 말했다.

 

현재 DT HiLoad는 Abaqus로 트럭 적재함을 설계하고 있는데, 앞으로 서비스를 포함한 다른 업무에도 이 시뮬레이션 소프트웨어를 활용할 계획이다. “조만간 Abaqus를 마모 관리 프로그램(Wear Management)에 사용할 생각”이라고 썬은 말했다. 마모 관리 프로그램은 강화판의 필요성을 줄이고 차량 운행 비용을 절감하는데 효과적이다.

 

 

트럭 적재함 설계에서 중요한 작업은 강성이 적재함 전반에 고르게 분산되도록 설계함으로써 압력이 집중되는 부분을 최대한 없애고 누적 피로를 최소화하는 것이다. 썬은 “트럭 적재함의 성능을 시뮬레이션하지 못했다면 고품질의 트럭 적재함을 만들 수 없었을 것이다. 시뮬레이션은 각기 다른 사용 조건에 가장 적합한 설계를 하는데 중요한 역할을 한다”라고 말했다.

 

DT HiLoad 트럭 적재함의 독창적인 설계 개념은 기존의 덤프 트럭 적재함 설계 방식과 크게 다르다. DT HiLoad의 Hercules 곡선형 트럭 적재함은 유연하면서도 내구성이 뛰어난 철판으로 만들어져 경쟁사 제품보다 더 우수한 피로 관리 능력을 발휘한다. 썬은 “DT HiLoad의 적재함은 유연하기 때문에 동적/정적 하중을 적재함 전체로 분산시킨다”고 설명했다.

 

엔지니어들은 트럭 적재함 전체를 시뮬레이션 하는데 일부 영역에는 더 많은 관심을 기울여야 한다. 썬은 이렇게 말했다. “가로 빔과 후방 지지 레일은 시뮬레이션에 가장 중요한 부분이다. 그 이유는 전면 바닥부의 벽면과 곡선 형태의 캐노피가 유연한 구조물의 역할을 하여 과도한 하중을 완화하기는 하지만 화물을 운반하려면 적재함에 어느 정도의 강성이 필요하기 때문이다.”

 

빔과 레일로 구성된 메인 프레임이 더 많은 하중과 피로 상황에서 강성을 유지한다. “빔과 레일은 적재함에서 가장 하중을 많이 받는 부분”이라고 썬은 말했다. Abaqus 분석 작업을 통해 경량화한 후에도 여전히 필요한 수준의 강성이 유지되는지 다시 한번 확인할 수 있다. 관심을 기울여야 할 또 다른 부위는 적재함의 전면 벽면이 트럭 바닥과 만나는 부분이다.

 

시뮬레이션은 비선형적이고 가장 하중이 많이 걸리게 되는 적재 중 하중을 위주로 진행된다. 분석에 적용될 하중은 서비스 보고서와 특정 고객의 의견 및 요청 같은 현장 데이터뿐만 아니라 현재 전 세계에서 사용되고 있는 1000대 이상의 트럭을 제조하면서 DT HiLoad가 얻은 경험을 토대로 결정된다. 이러한 시뮬레이션을 통해 DT HiLoad의 엔지니어는 트럭 적재함 각 지점의 유연성과 강성을 확인하고 보강이 필요한 지점의 피로 하중을 계산할 수 있었다.

 

 

DT HiLoad는 Abaqus를 이용한 시뮬레이션으로 최근에 Hercules 트럭 적재함을 보완한 Phase X를 선보였다. DT HiLoad는 트럭 적재함 무게를 무려 50%나 줄일 수 있었다. 새로운 모델은 연료비를 줄이고 강한 내구성을 가지고 있고, 무엇보다도 트럭에 더 많은 화물을 적재할 수 있었다. 썬은 이렇게 말했다. “적재량 증가는 고객에게 가장 중요한 부분이다. 더 적은 수의 트럭으로 동일한 양의 자재를 운반할 수 있다면 연료비와 경비를 크게 절감할 수 있기 때문이다. 이것은 트럭의 투자수익(ROI)을 더욱 빠른 시일 내에 크게 늘릴 수 있는 것을 의미한다.”