저는 근래 건설업의 지속 가능한 개발에 대해 찾아보며 이를 추구할 수 있는 방안에 대해 블로그에 글을 소개하고 있는데요. 그 중 최근 디젤 장비를 대체할 수 있어 친환경적 대안으로 주목받고 있는 배터리 건설 장비에 대해 알게 되었습니다. 디젤 장비의 주요 문제인 대기 오염과 소음 문제를 해결할 수 있기에 배터리 건설 장비로의 변화는 필연적이라고 보는데요. 이번 글에서는 배터리 건설 장비의 종류와 기존 디젤 장비와 비교하고 여러 나라에서 사용하고 있는 사례, 이에 대한 종사자의 입장에서 느낀점에 대해 알아보고자 합니다.
1. 배터리 건설 장비의 종류
배터리 건설 장비는 디젤 장비와 비교해 기능적인 다양성이 크게 확대되고 있는데요. 건설 현장에서 실제로 사용되는 대표적인 배터리 건설 장비에 대해 살펴보고자 합니다.
1.1 전기 굴착기 (Electric Excavators)
배터리 구동 굴착기는 전통적인 디젤 엔진을 배터리로 대체한 장비입니다. 작은 도시 프로젝트부터 대형 공사 현장까지 적용이 가능하며, 높은 토크를 유지하면서도 무공해 작업이 가능합니다. 최근 볼보와 캐터필러는 이미 상용화된 전기 굴착기를 시장에 출시하였습니다.
1.2 전기 휠로더 (Electric Wheel Loaders)
휠로더는 일반적으로 중장비 중 하나인데요. 주로 흙이나 자갈을 이동시키는데 사용되는데, 배터리 휠로더는 기존 디젤 휠로더와 비교해 소음이 적고 현장에서 배출되는 유해 가스가 없어 실내 작업에도 적합합니다.
1.3 전기 지게차 (Electric Forklifts)
지게차는 물류와 건설 현장에서 자재를 운반하는데 중요한 역할을 합니다. 배터리 기반 지게차는 이미 많은 창고와 건설 현장에서 쓰이고 있으며, 특히 실내 공간에서의 활용도가 높은 장비입니다.
1.4 전기 덤프트럭 (Electric Dump Trucks)
건설 현장에서 대형 자재나 폐기물을 운반하는 덤프트럭 역시 배터리 기반으로 전환되고 있습니다. Komatsu는 이미 전기 덤프트럭을 개발해 자사의 제품 라인에 추가했으며 이 장비는 큰 적재 용량을 유지하면서도 무공해 운송이 가능하다는 점에서 주목받고 있습니다.
1.5 전기 타워 크레인 (Electric Tower Cranes)
고층 건물을 건설할 대 타워 크레인 장비는 필수적인데요. 배터리 기반으로 운영되는 타워 크레인은 기존 크레인보다 에너지를 덜 소모하면서도 무게를 효율적으로 들어 올릴 수 있어 비용 절감과 친환경 건설에 기여합니다.
1.6 전기 도로 포장기 (Electric Pavers)
도로 포장 작업에 필수적인 도로 포장기는 아스팔트나 콘크리트를 도로에 균일하게 배치하는 작업을 담당합니다. 배터리로 작동되는 전기 포장기는 소음이 적고 공해를 유발하지 않아 도심지에서 특히 유용합니다.
2. 배터리 건설 장비와 디젤 장비의 비교
2.1 에너지 효율성
배터리 건설 장비는 전기 에너지를 직접적으로 사용하므로 에너지 효율성이 높습니다. 디젤 엔진은 연료를 연소하는 과정에서 상당한 열과 에너지를 낭비하는데, 전기 낭비는 이러한 에너지 손실도 최소화합니다. 또한 전기 장비는 필요할 때만 에너지를 사용하므로 대기 상태에서의 에너지 낭비도 없습니다.
2.2 유지보수 비용
배터리 건설 장비는 디젤 엔진에 비해 유지보수가 간단하고 비용이 적게 듭니다. 디젤 엔진은 정기적인 오일 교체, 필터 청소 등이 필요하지만 전기 장비는 복잡한 유지 보수 절차가 필요 없기 때문인데요. 줄어든 절차는 장비 가동 시간을 늘리기에 장기적으로 봤을 때 경제적인 사용입니다.
2.3 작업 환경
배터리 건설 장비는 소음과 진동이 상대적으로 적기 때문에 작업자의 피로도를 줄여 작업 환경을 개선할 수 있습니다. 또한 디젤 장비는 소음과 배기 가스로 인해 도시 내에서 작업할 때 많은 제약이 따르는데요. 전기 장비는 도심이나 실내에서 작업을 할 때에도 디젤 장비에 비해 훨씬 유리한 점이 많습니다.
2.4 작업 성능
배터리 건설 장비는 순간적으로 높은 출력을 필요로 하는 작업에서 뛰어난 성능을 보입니다. 전기 모터는 디젤 엔진에 비해 빠르게 최대 토크에 도달할 수 있어 효율적인 작업이 가능합니다. 다만 장시간 지속적으로 높은 출력을 요구하는 작업에서는 디젤 엔진에 비해 배터리의 한계가 있을 수 있습니다.
2.5 충전 시간
배터리 건설 장비의 가장 큰 단점 중 하나는 바로 충전 시간입니다. 디젤 장비는 연료를 주입하는데 몇 분이면 충분하지만 배터리 건설 장비는 충전하는데 시간이 많이 소요되기 때문입니다. 빠른 충전 기술과 교체형 배터리 시스템이 계속해서 발전하여 문제를 해결하고 있지만 디젤 장비에 비해 유동적으로 사용할 수 없다는 것은 풀어나가야 할 숙제입니다.
3. 배터리 건설 장비의 사례
여러 선진국에서 배터리 건설 장비를 건설 현장에서 사용하는 사례를 살펴보려 합니다. 환경을 주도하는 노르웨이와 영국 런던, 그리고 직접 방문했던 한국의 사례를 소개해드릴께요.
3.1 노르웨이 오슬로의 무공해 건설 현장
노르웨이는 전 세계에서 가장 친환경적인 국가 중 하나로 알려져 있는데요. 그중에서도 수도 오슬로의 경우 2025년까지 모든 공공 건설 현장을 무공해로 전환하겠다는 목표를 세웠습니다. 이를 위해 오슬로에서는 전기 굴착기, 전기 휠로더, 전기 덤프트럭 등 다양한 배터리 건설 장비를 도입하고 있습니다. 오슬로의 한 공공 주택 건설 현장에서는 대표적으로 Volvo의 중소형 전기 굴착기를 사용했고, 환경 보호의 일환으로 긍정적인 평을 받았습니다.
오슬로에서는 대대적인 무공해 프로젝트를 통해 기존에 발생하던 건설 현장 배출가스를 획기적으로 감소시켰습니다. 배터리 건설 장비는 디젤 장비와 달리 탄소 배출이 전혀 없기에 오슬로의 기후 목표 달성에 큰 역할을 한 것입니다. 물론 초기 투자 비용이 디젤 장비보다 높았지만, 장기적인 계획을 세우고 있는 만큼 모두 총 운영비용이 절감될 것이라 예측하여 수도 오슬로를 넘어 이를 확산시킬 전망입니다.
3.2 영국 런던 도심의 친환경 건설 프로젝트
영국 런던은 대기 오염과 소음 공해 문제로 고통받는 대표적인 대도시인데요. 이러한 문제를 해결하기 위해 배터리 건설 장비를 도입하여 환경적으로 친화적인 도시 건설 프로젝트를 추진하고 있습니다. 런던의 도심지에 Caterpillar의 전기 휠로더가 활용되고 있습니다. 런던 도심의 여러 복합 건물 프로젝트에 적용되어 장기적인 작업 수행도를 높이고, 충전 인프라와의 연계성을 강화해 충전 시간을 줄임으로써 가동률을 높였습니다. 특히나 소음 감소로 인해 주민들의 삶의 질이 향상되면서 그들로부터 긍정적인 피드백을 받을 수 있었고 이후 다른 도시에서 배터리 건설 장비를 활용한 모범 사례로 소개되었습니다.
3.3 대한민국 인천 국제공항의 스마트 건설 기술 시범 사업
대한민국 역시 스마트 건설 기술을 바탕으로 배터리 건설 장비를 현장에 도입하고 있습니다. 특히 인천 국제공항은 확장 공사 과정에서 전기 장비와 자동화 시스템을 적용한 대표적인 사례입니다. 먼저 공항 확장 공사 현장에서는 Komatsu의 전기 덤프트럭이 대규모 토사를 운반하는 작업에 사용되었는데요. 이 덤프트럭은 대형 배터리를 사용해 장시간 작업이 가능하며 디젤 덤프트럭과 유사한 성능을 발휘하면서도 배출가스가 없는 장점이 있습니다.
물론 공항 주변의 항공 소음이 상당하기에 건설 현장의 소음과는 별개지만, 현장 소음을 줄임과 동시에 공항 내 작업 환경 개선에도 기여했습니다. 전기 덤프트럭이 배출 가스가 없는만큼 공항 내 승객과 근로자 모두에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있었습니다. 특히 인천 국제공항은 다른 나라의 공항과는 달리 자동화 기술과 배터리 기반 장비의 융합을 통해 최첨단 건설 현장을 구현하고 있는데요. 스마트 관리 시스템을 통해 장비의 가동 상태를 실시간으로 모니터링하고 효율적인 배터리 충전과 교체 시스템을 구축했습니다.
도심에서 친환경을 추구하며 작업을 하는 것도 중요하나 공항에서의 작업 역시 마찬가지라고 생각합니다. 수많은 비행기와 차들이 모이는 만큼 도시 내에 대기 상황이 가장 안좋은 구역 중 하나로 뽑힐 것입니다. 특히 공항에서 일하는 수많은 근로자들은 비행기와 차 사이에서 대기 오염을 겪으며 일을 할 것이 분명할텐데, 그러한 오염도를 조금이라도 줄이는 것이 공항 전체에 긍정적인 영향을 미치는 것이라 생각됩니다. 특히 인천 공항에 갈 때마다 쾌적하다는 느낌을 많이 받았는데, 공항 내 건설 현장이라는 환경까지 생각하며 노력하고 있는 행보를 보니 자부심을 느낄 수 있었습니다.
4. 종사자의 입장에서 배터리 건설 장비에 대한 느낀점
배터리 건설 장비 역시 아직은 부족한 점이 많습니다. 많은 건설 현장이 아직 충전 시설을 갖추지 않고 있으며 배터리 사용 시간도 제한적입니다. 충전을 차마 하지 못했는데 갑작스레 공사 일정이 잡힐 수도 있으며 생각보다 공사가 오래 걸려 시간이 지체될 가능성도 있습니다. 환경을 보존하는 것도 중요하지만 장비의 문제로 인해 공사 기간이 길어져 공사비가 늘거나 완성물에 문제가 생기면 안되기 때문입니다. 하자가 생겨 매번 보수를 해야한다면 그저 디젤 장비를 사용하는 것과 크게 다르지 않다고 생각합니다.
건설업 종사자의 입장에서 보았을 때 공사는 언제나 변수가 많은 것이라 생각됩니다. 따라서 이러한 각기 다른 변수마다 배터리 건설 장비를 사용했을 때 분명한 대안이 있어야만 디젤 장비를 완전히 대체할 수 있을 것이라 믿습니다. 정부와 기업 차원에서는 장기적인 이익을 따져 장비 도입에 대해 긍정적으로 바라보며 지원해야 하고, 관심을 가지고 친환경적인 건설 현장으로 탈바꿈할 수 있도록 노력해야 할 것입니다.