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중소기업 기술로드맵 조회결과

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산업·일반기계

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고성능 소형화 트랜스미션
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

고성능 소형화 트랜스미션 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 고성능 소형화 트랜스미션은 굴삭기와 지게차 등의 일반 산업용 모바일 기계에 적용되어지는 변속장치를 의미하며, 기존의 변속장치에 비해 높은 효율과 작은 크기를 가지기 위해 구동 원리나 구조, 작동 알고리즘을 개선 또는 개발한 시스템을 포함
  • 범위 : 고성능 소형화 트랜스미션의 개발 범위는 산업용 차량에 적용 가능한 변속기 중 소형화가 가능하면서도 기존 이상의 성능을 가지는 변속기와 IoT 기술을 포함하는 변속기 제어 시스템으로 한정
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위(전기유압 액츄에이터) ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
고성능
소형화
트랜스 미션
(HMT)
Variable diameter pulley
or Reeves drive
  • 축의 지름이 다른 풀리를 벨트를 활용하여 연결하고, 지름의 비를 통해 전달 속도와 토크를 변경하는 기술
  • 물리적인 설치 공간 필요 → 소형화 난해
  • 풀리 및 밸트 재질에 따른 전달 동력 제한 → 산업 및 건설 차량에 부적합
Toroidal or roller-based
(Extroid)
  • 엔진과 연결된 곡면을 가진 입력 디스크, 출력 측과 연결된 곡면을 가진 출력 디스크,
    두 디스크 사이를 연결하는 파워 디스크에 의해 구성
  • 파워 디스크의 기울기에 따라 연속적인 비율로 동력 전달이 가능한 기술
  • 디스크 재질에 따른 전달 동력 제한 → 산업 및 건설 차량에 부적합
Magnetic or m
  • 전자석에 의해 전기적으로 기어의 비를 변경할 수 있는 기술
  • 물리적인 설치 공간 필요 → 소형화 난해
Infinitely Variable
Transmission
  • 엔진과 연결된 평면의 입력 디스크, 출력 측과 연결된 평면의 출력 디스크,
    두 디스크 사이를 연결하는 롤러에 의해 구성
  • 롤러의 기울기에 따라 연속적인 비율로 동력 전달이 가능한 기술
  • 디스크 및 롤러 재질에 따른 전달 동력 제한 → 산업 및 건설 차량에 부적합
Ratcheting
  • 입력 측과 출력 측 사이를 연결하는 래칫을 활용하여 필요한 출력을 도출하는 기술
  • 래칫 재질에 따른 전달 동력 제한 → 산업 및 건설 차량에 부적합
Hydrostatic
  • 입력 측과 가변 유압 펌프를 연결하고, 출력 측과 고정 또는 가변 유압 모터를 연결하여 토출되는
    유량에 따른 회전수와 토크를 조절하는 기술
  • 소형화 가능
  • 동력 전달 효율이 낮음(펌프 및 모터의 전효율이 낮음)
Cone
  • 입력 측과 출력 측에 각각 콘 형상의 풀리를 가지고 있으며, 풀리의 접촉면에 따라
    출력 속도와 토크를 조절하는 기술
  • 마찰력에 따른 전달 동력 제한 → 산업 및 건설 차량에 부적합
Planetary
  • 입력 측은 선 기어와 연결되며, 출력 측은 링 기어, 플래닛 기어, 케리어의 조합을 통해 연결
  • 선 기어와 플래닛 기어의 비를 통해 출력 속도와 토크를 조절하는 기술
  • 물리적인 설치 공간 필요 → 소형화 난해

[ 공급망 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
고성능 소형화 트랜스미션 트랜스미션
  • PTO에서 전달되는 엔진의 출력을 조작자가 원하는 속도와 토크를 낼 수 있도록 물리적으로 변환하는 기술
파워팩
  • 변속기 내 정유압 장치에 필요한 작동유를 공급하고 보관, 관리하는 기술
통합제어시스템
  • 변속기의 입력과 출력 상태를 측정하고, 전체 시스템이 최대 효율을 가질 수 있도록 변속기를 제어하는 기술
  • 변속기 내부 상태를 외부와의 통신을 통해 모니터링하고 변속기의 상태를 원격 제어하는 기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

전 세계 트랜스미션 시장규모는 ‘16년 132.20백만 달러에서 ‘21년 176.91백만 달러로 약 1.06%의 성장을 보일 것으로 예측

[ 트랜스미션 관련 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 톤, %)

세계 섬유산업 수요 전망
구분'16'17'18'19'20'21CAGR
세계시장 132.20 140.13 148.54 157.45 166.90 176.91 1.06

* 출처 : Transmission Market Size & Share, Industry Report, 2024
Market research future published a half-cooked research report on global automatic transmission market
성장률 기반으로 17-21년도 추정

나. 국내시장

2017년 건설기계산업 전망에 따르면 내수 판매의 경우 중대형급의 감소세 지속 및 소형급의 불황형 수요 유지로 연간 판매량은 전년 수준을 유지할 전망

  • 2016년 국내 건설기계 산업은 내수 판매 저성장과 수출 부진이 지속되며 생산(-5.0%)과 판매(-5.5%)가 전년대비 모두 감소
  • 특히 2016년 수출의 경우 전년대비 8.9% 감소하여 4년 연속 하락한 것으로 나타남
  • 2017년 국내 건설기계산업은 국내 경기 및 건설투자 부진, 세계 경제의 저성장 기조에 따른 생산, 내수, 수출의 제한적인 증가에 따라 전년 수준의 시장을 유지
4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

현재 출시되어 시장에 널리 적용된 최신 사양의 변속기는 비례 제어 밸브를 사용한 전자동 변속기로 ZF사와 DANA사에서 시장을 주도

  • ZF 사에서는 cPOWER라는 브랜드 명으로 건설기계 및 지게차에서 활용되는 기계-유압식 무단 변속기를 판매(효율 20%향상 및 연료 소비 25% 저감)
  • DANA Rexroth 사에서는 기계-유압식 무단 변속기를 R3라는 브랜드 명으로 판매(연료 소비 20% 저감)
  • Linde Rexroth 사에서는 정유압 무단 변속기를 유압 펌프와 모터, 제어밸브와 함께 건설기계 제조사에 공급
  • ZF 사와 DANA 사를 제외한 유럽 업체의 경우 솔레노이드 밸브와 유압 클러치를 이용한 제품만을 선보이고 있으며, 중국 업체들의 경우 아직 기술적인 수준이 떨어져 무단 변속기의 개발 및 자체 제작을 수행하고 있지 않음 하지만, 기술 선진국과의 기술 격차가 상당히 미미한 것으로 판단
  • 기계-유압식 무단 변속기의 개발은 변속 단수가 많은 농기계 분야에서 개발이 되어왔으나, 현재 일반 승용 차량 및 산업용 차량으로 수요 확대

(2) 국내동향

산업 차량용 변속기를 공급하는 국내 업체로는 금아파워텍, MS정밀, 대일공업이 있음

  • 대호 하이드로닉스의 경우 중장비 유압 부품인 펌프, 모터, 감속기의 부품을 납품하는 업체임 농기계용 기계-유압식 무단변속기에 관한 연구를 수행
  • 유원산업의 경우 선박용 조타기 및 유압 펌프를 제조하는 업체임 농기계용 기계-유압식 무단변속기에 관한 연구를 수행
  • 금아파워텍의 경우 1.5t에서 5.0t급 지게차용 파워트레인을 공급하는 업체로, 굴삭기용 텐덤 피스톤 펌프와 농업 차량용 기어 펌프를 공급하는 업체
  • MS정밀의 경우 일반 차량용 조향 장치 및 현가 장치, 지게차용 변속기를 제조하는 업체
  • 대일공업의 경우 일반 차량용 부품 및 지게차, 오토바이용 변속기를 제조하는 업체
  • 세일공업의 경우 산업 차량용 부품을 제조하는 업체로 변속기용 샤프트, 기어, 슬리브, 하우징 및 조립체를 공급하는 업체임 트렉터용 정유압 변속기를 개발하였며, 트렉터용 변속기를 납품
  • 하이드로텍의 경우 농기계용 정유압 변속기를 제조하는 업체로 트렉터용 정유압 변속기를 개발한 경험 보유
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 고효율 전기/전기유압 액츄에이터 분야 핵심요소기술 선정 ]

고성능 소형화 트랜스미션 분야 핵심요소기술 선정
분류요소기술개요
변속기 설계, 제작 기술 듀얼 클러치 변속기 설계 기술 수동 변속기의 원리를 기반으로 두 개의 클러치를
활용하여 빠른 변속이 가능한 기술
HST 설계 기술 가변 유압 펌프와 고정 유압 모터 또는 고정 유압 펌프와
가변 유압 모터를 활용하여 연속적인 변속비를 가능하게 하는 기술
HMT 설계, 제작 기술 유성 기어 설계 기술 HST와 수동변속기에서 발생된 동력을 더해 Axle에 전달하는 기술
소형화 기술 소형화하는 기술
상태 모니터링 기술 변속기 상태 모니터링 기술 변속기의 구동 상태를 측정하여 상위제어기로 전송하는 기술