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학습자료/과학

크레인의 종류와 탑형 크레인의 원리

대한민국 교육부 2015. 12. 7. 16:02

크레인의 종류와

탑형 크레인의 원리



■ 지레와 도르래의 원리

적은 힘으로 큰 물체를 옮기거나 드는 일을 하기 위해 사람들은 여러 가지 도구를 발명하여 사용하였습니다. 지레의 원리를 이용하여 적은 힘으로 큰 돌을 옮길 수 있었으며, 도르래를 사용하여 큰 물체를 들어 올리기도 하였습니다. 그 중 지레의 원리를 먼저 알아볼까요? 지레의 원리 중 시소를 탈 때 시소의 균형을 맞추기 위해 무거운 사람이 받침점으로부터 가까운 곳에 앉고 가벼운 사람은 받침점으로부터 멀리 앉습니다.


▲ 지레의 원리가 적용된 시소(출처: 에듀넷)


즉, 지레는 받침점으로부터 가까이 있는 무거운 물체를 받침점으로부터 먼 곳에서 작은 힘으로 눌러 물체를 움직이거나 들 수 있는 원리입니다.


▲ 지레의 원리(출처: 에듀넷)


도르래는 고정 도르래와 움직 도르래가 있는데, 그 중 고정 도르래는 힘의 이득이나 일의 원리에 해당하지 않지만 운동 방향을 바꾸어 주는 도구입니다. 그러나 움직 도르래는 작은 힘으로 큰 물체를 들어 올릴 수 있도록 해 줍니다. 고정 도르래와 움직 도르래를 함께 사용하면 움직 도르래는 힘을 반으로 줄어들게 해 주고, 고정 도르래는 방향을 바꿀 수 있게 하기 때문에 일을 쉽게 할 수 있습니다.



■ 탑형 크레인의 원리

탑형 크레인은 아파트, 상가 등 높은 건물을 짓기 위해 설치된 기계로 무거운 건축 자재를 들어 올리는 역할을 하며 360도 회전하여 매우 유용하게 사용되는 도구입니다. 이 크레인에는 지레의 원리와 도르래의 원리가 모두 적용되어 있습니다. 움직 도르래가 4개 설치가 되어 하중의 8배까지 들어 올릴 수 있는 크레인의 구조는 간단하게 평형추와 지브로 구성되어 평형추는 운전실로부터 가깝고 지브의 길이는 깁니다. 지브에 고정 도르래와 움직 도르래가 움직이면서 무거운 건축자재를 들어 올리는 역할을 하게 됩니다.


즉, 운전실 위치가 받침점이 되는 거죠. 건축 자재가 가벼우면 지브의 끝에 도르래가 이동하여 물체를 들어 올리고 건축 자재가 무거우면 도르래가 운전석 가까운 곳에 와서 물체를 들어 올립니다. 크레인이 최대 12톤을 들어 올린다면 지브의 길이는 70m이며, 70m 지점에서는 3톤을 들어 올릴 수 있고, 53m에서는 6톤, 20m 거리에서는 12톤을 들어 올릴 수 있다고 합니다. 그럼 그림으로 크레인의 종류와 그 중 탑형 크레인의 구조에 대해 알아볼까요?


▲ 탑형 크레인(출처: 에듀넷)



[자료출처: 에듀넷]



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