R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717TLRP-B077326-04 | |||||
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| 연구사업명 | 교통물류연구 | |||||
| 연구과제명 | 도로화물 운송 효율화를 위한 트레일러 경량화,공기저항저감 및 운송용기 최적화 기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-06-30 ~ 2018-06-29 | |||||
| 연구책임자 | 노홍승 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
24명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 423,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 423,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 6,084,000,000 원 기업 : 1,781,107,000 원 계 : 7,865,107,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국교통연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000063-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
□ 추진배경 ○세계 각국은 운송 과정상 발생하는 물류비용 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 유류비 절감을 위한 각종 기술개발을 활발히 진행 - 특히, 화물운송용 연료소비 절감을 위한 핵심 기술개발 필요성이 대두되면서 운송장비의 경량화, 연비 개선 및 운송 효율화, 공회전 방지를 위한 무동력(보조 동력) 사용 등을 통한 물류비용 절감방안에 관심이 집중 ○우리나라도 고유가시대에 대비하고 BAU 대비 16%로 확정된 물류부문 국가온실가스 감축목표의 달성을 위해서는 국내 수송분담율의 74.1%(톤-km 기준)를 차지하고 있는 화물자동차의 운송 유류비를 감축하는 것이 가장 현실적 방안 - 중장기적으로는 신재생에너지나 수소 등 친환경에너지 사용이나 친환경 운송수단으로의 전환이 불가피할 것으로 사료되나 일시에 모든 화물자동차의 수송수단 전환이 불가능하므로 중단기적으로는 화물자동차 특성을 감안한 화물 운송 유류비를 절감하는 기술개발 필요 □ 연구개발 중요성(기술적 측면) ○(1세부)지금까지 부분적인 컨테이너 트레일러 샤시 경량화 시도는 있었으나 경량구조 설계와 그에 적합한 소재를 적용하는 복합적인 차량경량화 시도 부재 - 전국 1만 대에 달하는 컨테이너 트레일러 샤시 무게를 1톤만 저감한다고 가정시연간 30만 톤(300일 운행 가정 시)의 화물을 현행과 동일한 유류비로 더 운송할 수 있으며, 그로 인해 절감되는 유류비만큼 컨테이너 트레일러 운전기사 수입증진 효과 발생 ○(2세부)국외의 경우 화물차 공기저항 감소장치에 대한 개발 및 인증, 홍보, 지원 등을 적극적으로 추진 중에 있지만 국내에서는 관련 기술에 대한 전무한 실정이며 시중 국산 Cab Roof Fairing, Side Skirts 등이 차량 최적화 검증 없이 모양만 흉내 낸 경우가 많아 실효성에 의문 제기 - 미국 EPA는 Smartway기술 프로그램을 통해 화물차 공기저항 감소장치에 대한 실험을 통해 효과를 검증하고 해당 개발업체에 인증을 부여함으로써 제품의 개발 및 홍보, 판매에 직접적인 지원 ○(3세부) 다양한 온도유지용 운송용기와 다양한 규격의 재활용 포장용기가 있었으나 화물차 운송과 보관, 진열을 함께 고려한 운송용기 기술 개발노력은 부족 - 운송과정에 온도유지에 필요한 에너지 효율은 높이되 적재효율과 운송과정상 화물의 고정능력과 적재편의를 함께 제고할 수 있는 기술 필요 □ 연구개발 중요성(경제·산업적 측면) ○(큰 시장규모) 경량트레일러는 한 해 900억~1,200억 원, 냉장/냉동차 시장은 1,200~3,000억 원, 국내 트레일러 공기저항 감쇄보조장비는 연간 130~170억 원, 국내 트랙터 공기저항감쇄 보조장비는 연간 36억 원대로 추정 ○(짧은 R&D 투자회수기간) 경량트레일러와 공기저항 및 공기와류 저감장치, 무동력/에너지 고효율 온도유지 운송용기 등은 비교적 빠른 시간 안에 기술개발 및 국산화 및 시장적용이 가능 할 것으로 예상되어 투자대비 효과가 큰 과제 ○(물류비 및 온실가스 감축비용 경감) 에너지 목표관리제 등 정부환경시책 추진으로 물류기업의 환경비용 부담이 증가될 것으로 전망됨에 따라 운송과정에서 연비를 개선시킬 수 있는 기술이 개발 및 보급 될 경우 연료비 부담 외에 물류기업의 환경비용 부담 경감가능 □ 연구개발 중요성(사회·문화적 측면) ○(화물차주 근로여건 개선) 화물자동차운전자의 운송거부 사태가 지속적으로 발생하고 있는 상황에서 도로화물 운송을 효율화하고 연비 향상을 목적으로 하는 본 과제의 대상기술이 성공적으로 개발되고 보급된다면 화물차주의 순수입 증대효과를 유발하여 화물차주 근로여건 개선에 기여 가능 ○(운행안전성 제고, 도로유지비 절감 및 적재용량 증대) 화물차 적재용량을 늘리기 위해 불법적으로 구조를 변경하여 안전성 문제와 과적으로 인한 도로 파손 문제가 제기되고 있어 고강도 강판적용 및 구조개선을 통한 경량화 및 적재용량 향상 트레일러 기술을 개발하여 보급하면 안전성, 도로유지비 절감 및 적재용량 증대효과 기대 [최종목표] □ 연구단 최종목표 ○도로화물 운송 시 연료사용량을 절감하기 위하여 친환경 운송장비에 대한 기술개발 타당성을 검토하고 국내 실정에 맞는 새로운 국산기술 개발과 해외 선진기술을 국산화하기 위한 기술개발 - 원가대비 높은 가격에 수입되는 도로운송 연비개선 장비 및 기술 국산화 기술을 확보하고, 5년 내 해외진출이 가능한 기술경쟁력 달성 - 고강도 강판적용 및 구조개선을 통한 10% 경량화 및 적재용량 향상 트레일러 기술을 통해 화물자동차 적재효율을 높이거나 차량의 중량을 기술적으로 감소시켜 운송 중 에너지 소비를 저감하는 국산화기술 확보 - 화물차 운행 중 10% 연료저감을 위한 공기저항 및 공기와류 저감장치 기술을 통해 화물자동차의 차량운행 중 공기저항을 감소시켜 에너지소비를 감소시켜 온실가스 감축목표 달성에 기여하는 국산화 기술 확보 - 운송장비 연비저감을 위한 무동력/에너지 고효율 온도유지 운송용기 기술을 통하여 화물자동차 운송활동과 직간접적으로 관련된 운송용기를 개량하고 에너지를 저감하는 국산화 기술 및 해외시장 진출 기반 확보 □ 세부과제별 최종목표 ○ (1세부) “고강도 강판적용 및 구조개선을 통한 경량화 및 적재용량 향상 트레일러 기술개발”과제는 시장선도형 국산화를 연구목적으로, 5개 연구단계 중 응용연구에 해당하며, 최종산출물은 장비·장치, 성과실용화를 연구지원 목적으로 함 - 주요 수요처는 민간단체(협회, 학회 등)와 민간 기업이고, 실용화 방식은 유료 민간 사업화 방식을 목표로 하며, 실용화 주체는 민간기업 - 연구개발 단계는 세부기술에 따라 TRL7(실용화 단계)까지 ○ (2세부) “화물차 운행 중 연료저감을 위한 공기저항 및 공기와류 저감장치 기술개발”과제는 경쟁형 국산화 및 한국화 기술도입을 연구목적으로 하고, 5개 연구단계 중 개발연구와 사업화연구에 해당하며 최종산출물은 장비·장치 성과실용화를 연구지원 목적으로 함 - 주요 수요처는 민간 기업이고, 실용화 방식은 무상보급 및 유료 민간 사업화 방식을 목표로 하며, 실용화 주체는 민간기업과 공공기관, 중앙·지방정부 - 연구개발 단계는 세부기술에 따라 TRL7~8(실용화 단계)까지 ○ (3세부) “운송장비 연비저감을 위한 무동력/에너지 고효율 온도유지 운송용기 기술개발”과제는 신기술개발, 추격형 국산화, 경쟁형 국산화를 연구목적으로 하고, 5개 연구단계 중 응용연구와 개발연구에 해당하며 최종산출물은 장비·장치 형태이고, 성과실용화를 연구지원 목적으로 함 - 주요 수요처는 민간 기업이고, 실용화 방식은 유료 민간 사업화 방식을 목표로 하며, 실용화 주체는 민간기업 - 연구개발단계는 세부기술에 따라 TRL6(시작품단계)~TRL 8(실용화단계)까지 [연구내용 및 범위] □ 연구단 연구내용 및 범위 ○ (조사분석 및 설계 단계) 국내외 정책·시장·기술 동향 등 기술개발 동향과 국내화물운송체계 등 현황 분석을 통해 수요 및 시장성을 파악하고, 핵심개발기술에 대한 방향성 수립 및 성과목표 설정, 기술별 상세설계 수행 ○ (모듈개발 및 시제품 제작 단계) 핵심개발 기술별로 모듈을 개발하고, 제작 및 실내 시험을 통해 성능을 검증한 후 핵심요소기술들의 통합 및 연계를 통해 시제품 및 관련 매뉴얼 등을 개발 ○ (테스트 베드 구축 및 검증·실용화 단계) 시스템 안정화를 위한 시제품 테스트 및 보완, 현장 적용성 평가 및 기술인증 등을 통해 테스트베드를 대상으로 기술 적용 및 시연을 추진하고 그 효과를 분석하며 개발기술의 실용화 및 기술이전을 추진 할 예정이며 이를 위한 법·제도검토도 함께 수행할 예정 □ 세부과제별 연구내용 및 범위 ○ (1세부) 고강도 강판적용 및 구조개선을 통한 경량화 및 적재용량 향상 트레일러 기술개발 - 고강도 강판 및 구조개선을 통한 경량트레일러 기술은 차체소재/구조, 소재형상, 테스트베드 및 실용화를 대상 . 차체 소재를 대상으로 샤시, 휠, 에어탱크에 적합한 경량소재를 선정 및 적용 . 메인프레임, 액슬/서스펜션, 평판목재두께, 크로스멤버 등의 경량화 구조 설계 및 제작 . 소재 형상변경(그루빙)을 통한 컨테이너 강도 강화 기술개발 및 테스트베드 구축/운영 - 좌우독립형 Stub Axle방식 적재용량 확장 다용도 카고트레일러 기술은 차축, 완충장치, 제동장치, 가변형 적재함, 테스트베드 및 실용화를 대상으로 연구 . Axle shaft 고정 구조물 최적화 설계 및 제작 . 공간 최적화를 위한 완충 Airbag 및 가변형 차축을 위한 Lifting Bag 선정 및 설계 . 적재함 분할 판넬 및 판넬 연결/접철구조의 설계 및 제작 기술 . 테스트베드 및 실용화 방안 - 평판 탈부착식 경량화 컨테이너샤시 기술은 기술현황분석, 기술수요조사, 시장성분석 및 운영방안 도출을 통한 기술수요조사를 내용적 범위로 설정 ○ (2세부) 화물차 운행 중 연료저감을 위한 공기저항 및 공기와류 저감장치 기술개발 - 화물차 운행시 연료소모율 저감을 위한 공기저항 감소기술 연구대상은 side skirt, Boat tail 및 gap fairing 풍동실험과 수치해석을 통해 최적의 시제품 제작 . Side skirt 성능을 수치해석 후, 유동장 결과를 바탕으로 개선점 도출, 시제품 제작 - 화물차 운행 안정성 향상을 위한 기술은 구동 에너지 손실을 줄이고 횡력과 같은 운행 안정성에 영향을 주는 와류의 제어하는 장치(boat tail, gap fairing, vortex generator)의 개발과 평가 그리고 시제품 개발 및 가이드라인 제시까지를 연구 범위로 설정 . 운행 중 유동 박리로 인한 와류 형성과 횡력 발생을 줄일 수 있는 공기와류 저감 장치의 최적화 디자인을 국내 실정에 맞게 설계, 시제품 개발 ○ (3세부) 운송장비 연비저감을 위한 무동력/에너지 고효율 온도유지 운송용기 기술개발 - 접이식 경량 롤 컨테이너는 접이식 구조 설계를 통한 적재율 향상기술, 경량소재 선정 및 적용 기술, 물류장비/기기 호환성과 취급성 향상 기술 및 실용화 기술로 구성 - 접이식 경량 돌리 랙 겸용 컨테이너는 최적화 구조설계를 통한 적재율 향상 기술, 경량소재 선정 및 적용 기술, 운송/보관 및 진열 호환성과 취급성 향상 및 실용화 기술로 구성 - 진열과 운송 겸용 단열 용기는 온도조절 장치 기술과 PCM 장치기술, 진열 및 운송 효율 향상을 위한 기술 및 실용화 기술로 구성 - 유닛로드 멀티용기는 온도조절 장치 기술, 진열 및 운송효율성 향상 기술, 멀티용기와 도킹시스템간 결속 구조 |
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| 색인어 | 한글 | 도로화물운송 | 경량트레일러 | 공기저항감소 | 운송용기 | 물류기술 |
| 영문 | Road Freight Transport | Lightweight Cargo Trailers | Aerodynamic Drag Reduction | Transport Container | LogisticsTechnology | |
| 최종보고서 | 별권1_1세부_도로화물_최종(배포용)_F.pdf 별권2_2세부_도로화물_최종(배포용)_F.pdf 별권3_3세부_도로화물_최종(배포용)_F.pdf 최종보고서_도로화물_최종(배포용)_F.pdf | |||||