최상희/부연구위원
항만의 컨테이너 화물처리 과정에서 가장 핵심적인 시설은 항만하역장비이다. 이러한 장비로는 안벽장비로 컨테이너크레인(Container Crane : C/C), 야드장비로 RMGCC(Rail Mounted Gantry Crane), RTGC(Rubber Tired Gantry Crane), 이송장비로 YT(Yard Truck), AGV(Automated Guided Vehicle) 등이 있다.
항만하역장비는 항만환경의 변화, 고객의 요구, 기술의 발전에 따라 고생산성화, 다기능화, 자동화로 발전하고 있다. 안벽장비의 경우 선박의 대형화에 따라 본체 규모의 대형화, 트롤리와 스프레더 장치의 고속화, 하역작업의 분업화를 강조하고 있다. 야드장비의 경우는 4단 6열의 디젤식 소규모 유인장비에서 5단 10열의 전기식 대규모 자동화장비로 변화되어 왔다. 이러한 변화는 터미널 운영사의 생산성 향상을 통한 선사확보, 터미널 운영사의 고생산성 장비 요구, 하역장비업계의 선도기술 개발을 통한 신산업 창출 등 각 주체별로 항만산업에서 경쟁우위를 확보하기 위함이다.
1996년 세계 최초로 네덜란드 ECT(Europe Container Terminal)의 자동화터미널이 등장한 이후로 항만하역장비의 진화가 꾸준히 지속되어 왔다. 과거의 재래식터미널이 노동집약적, 단순 기계적인 하역시스템이었으나 20여년이 지난 현재의 터미널은 기술집약적, 복합산업적 하역시스템으로 발전하고 있다. 즉, 오늘날의 하역시스템은 과거의 기계중심에서 전기, 전자, IT가 융합된 첨단시스템으로 변모되고 있다. 이러한 변화추세를 감안해 볼 때 향후에도 대대수 항만은 보다 진화된 자동화, 지능화를 추구할 것으로 예측된다.
최근 독일의 장비제작업체인 Gottwald Port는 자가하역이 가능한 Lift AGV를 개발하였다. Lift AGV의 개발은 수동적 기능을 가진 기존 AGV를 개선하는 것을 목표로 하였다. 1, 2세대 AGV는 이동속도 향상을 목적으로 개발되었으나, 이번에 개발된 3세대 AGV는 기능향상을 통한 터미널 생산성 증가를 겨냥하고 있다.
Lift AGV는 AGV 상판에 별도의 플랫폼과 플랫폼을 상하로 리프팅할 수 있는 장치로 구성되어 있다.
플랫폼은 20피트 2개 또는 40(45)피트 1개의 컨테이너를 별도로 조작 가능하도록 2개의 독립적 플랫폼으로 구성되어 있다. 또한 ASC(Automated Stacking Ceane)와 AGV가 연계작업을 할 수 있는 작업영역에 컨테이너를 적재할 수 있는 스틸랙(Steel Rack)이 설치되어 있다(<그림 1>, <그림 2> 참조).
컨테이너를 적재한 Lift AGV가 ASC 작업연계영역에 설치된 스틸랙으로 진입 후 AGV에 장착된 리프팅장치에 의해 플랫폼이 상승하고 기 설치된 스틸랙에 자동으로 컨테이너가 적재된다. 스틸랙에 적재된 컨테이너의 양하는 이와 역순으로 진행된다.
<그림 1> Lift AGV(Gottwald)
자료 : Cargo systems <그림 2> ASC와 스틸랙자료 : Cargo systems
Lift AGV는 능동적 하역,적재기능을 가짐으로서 장비대기시간 제거, 스틸랙 적재를 통한 ASC의 작업싸이클타임 감소 등 생산성 향상을 통한 투입 이송장비의 수를 절감할 수 있는 장점이 있다. Gottwald Port는 현재 자체적 테스트를 완료하고 자동화터미널을 대상으로 시범준비 중이며 향후 AGV의 모든 동력계통을 전기식으로 전환하는 친환경적 4세대 AGV 개발을 예정하고 있다. 이외에도 핀란드 Kalmar사에서 개발한 자동화 SHC(Shuttle Carrier)가 있다. 이 장비는 집기, 싣기, 내리기는 가능하나 타 장비로부터 받기 기능이 불가능한 장비로서 현재 버지니아의 APM터미널에서 운영되고 있다.
항만하역장비에 있어 세계적인 장비제작업체의 신제품 개발은 지속적 성장을 위한 연구개발의 결과로 이루어지고 있다. 외국의 신개념 이송장비에 대응하여 국내에서도 차세대 성장동력산업의 일환으로 이송장비의 획기적인 개발이 이루어졌다. 국토해양부의 주관아래 한국해양수산개발원과 (주)서호전기의 주도로 2004년부터 2008년 말까지 총 5년의 연구개발 끝에 자동화 자가하역차량(Automated Lifting Vehicle : ALV) 개발에 성공하였다(<그림 3>, <그림 4>). 동 ALV는 스스로 컨테이너 집기, 싣기, 받기, 내리기가 가능하여 Lift AGV와는 달리 스틸랙과 같은 별도의 구조물이 필요 없는 차세대 이송장비이다.
또한 ALV는 모든 연계작업, 즉 컨테이너크레인과 연계하는 작업, 야드장비와 연계하는 작업에서 대기시간을 제거함으로써 터미널의 전체 생산성을 향상시켜 기존장비에 비해 이송장비의 투입수량을 약 40% 절감할 수 있는 것으로 나타나고 있다. 동 제품은 동력원을 디젤과 전기를 혼합한 복합방식을 채용하고 있으며 2008년 12월 18일에 자동화 시범운영을 성공적으로 마쳤다.
세계 최초로 고성능의 신개념 장비를 개발한 것은 매우 환영할 만한 일이나 단순 장비개발만이 능사는 아니다. 이를 세계적 상품으로 육성하기 위해서는 홍보, 마케팅, 상품화를 위한 개선에 집중해야 한다. 향후 ALV가 국내외 선도상품으로 나아가기 위해서는 전동력원의 전기화, 구조물의 경량화 등 2단계 상품화 개발 보완이 필요하다.
<그림 3> 무인 ALV <그림 4> 유인 ALV
현재 중국의 ZPMC는 2만여명의 연구개발 인력과 적극적 정부지원을 바탕으로 세계 항만하역장비 시장의 70%를 석권하고 있으며, 자체적으로 차세대 자동화 컨테이너터미널을 개발하여 시범운영 중에 있다. 이에 반해 국내 항만기술개발의 경우 전용테스트 부지가 없어 기술개발 이후 신뢰성 확보, 상품화 개발에 매우 어려움을 겪고 있는 상황이다. 항만하역장비 산업은 전기, 전자, IT, 기계산업이 복합적으로 적용되는 융합산업으로서 타 산업에 대한 파급효과와 일자리 창출에 매우 중요한 업종이다. 세계적 기술확보와 하역장비 선도업체를 육성하기 위해서는 정부차원에서 전용테스트 부지와 예산지원이 병행되어야 할 것이다.
<shchoi@kmi.re.kr>
