지하 채굴 전기 장비의 미래

광업은 문명의 기초에 뿌리를 둔 수세기에 걸친 세계적인 산업으로, 많은 주요 경제에 큰 영향을 미치고 있습니다. 수입과 판매 품목을 기준으로 광업은 전 세계 GDP의 거의 12%를 차지합니다. 채굴은 항상 지구상에서 필요했고 앞으로도 계속 필요할 것입니다.

전통적으로 화석 연료에 의존해 지하 채굴 기계를 가동하는 채굴 산업은 탄소 집약적인 산업으로 알려져 있습니다. 이제 새로운 트렌드가 나타나고 있으며, 지하 채굴 전기 장비는 비교적 새로운 혁신입니다.

점점 더 많은 사람들이 광산업체들에게 지속 가능한 개발에 더 많은 관심을 기울일 것을 요구하고 있습니다. 광산업체들도 지역 사회, 소비자, 정부로부터 압력을 받고 있습니다. 각계각층의 사람들이 온실가스 배출을 줄이고, 대기 질을 개선하고, 광산 근처에 사는 사람들의 건강과 안전을 보호해 달라고 요구합니다.

이러한 맥락에서 배터리로 작동하는 지하 채굴 전기 장비가 디젤 엔진이 장착된 차량을 대체하기 시작했고, 전기 모터가 장착된 장비가 유압 장비를 대체하기 시작했습니다.

표준 디젤 동력 기술에 비해 지하 채굴 전기 장비를 사용하면 몇 가지 장점이 있습니다. 하지만 비용을 절감할 수 있는 잠재력도 있습니다.

배터리 대 가솔린

지하 채굴용 전기차는 동력 면에서 디젤 차량보다 성능이 뛰어날 수 있습니다. 반면에 배터리는 지난 10년 동안 더욱 강력해져 엔진의 성능이 훨씬 더 강력해졌습니다.

따라서 오늘날의 배터리 구동식 지하 채굴 전기 장비는 디젤로 구동되는 이전 장비에 비해 약 2배 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다. 부피가 큰 물건을 운반할 때 지하 채굴 전기 장비는 디젤 트럭보다 10%를 더 빨리 움직일 수 있습니다. 전기 자동차에 관해서는 "토크가 정말 엄청납니다."

그 결과 생산성이 향상될 수 있습니다. 예를 들어 자재를 더 빨리 적재하고, 더 무거운 무게를 운반하고, 더 빨리 이동하는 것을 생각해 보세요.

더 효율적인 지하 채굴 전기 장비

이는 더 작은 지하 채굴 전기 장비가 일반적으로 더 큰 디젤 장비에서 가능한 것보다 더 무거운 하중을 운반할 수 있다는 것을 의미합니다. 예를 들어 디젤 엔진 트럭이 40톤의 물건을 운반할 수 있다면, 같은 크기의 지하 채굴 전기 장비는 50톤을 운반할 수 있고, LHD 채굴기는 50톤을 운반할 수 있습니다.

지하 광산 전기 장비의 크기가 줄어든 결과 터널도 더 작아질 수 있습니다. 따라서 무거운 디젤 장비를 위해 건설된 광산을 굴착하는 것보다 전기 장비를 위한 새로운 광산을 굴착하는 것이 덜 필요합니다. 터널이 작아지면 폐암을 덜 운반하고 많은 에너지와 비용을 절약할 수 있습니다.

채굴 분야의 디지털화에 회의적이거나 심지어 적대적인 사람들은 디지털화를 오해하는 경우가 많습니다. 이들은 디지털화가 변화와 불안정성의 대명사라고 생각합니다.

경제와 사회 전반의 진정한 디지털 혁명은 결국 업무의 질을 개선하는 것입니다. 채굴 작업은 디지털화를 통해 계측화, 네트워크화, 지능화할 수 있는 디지털 기술과 절차를 사용함으로써 '더 스마트'해질 수 있습니다.

가상 시뮬레이션

지속적인 모니터링과 가상 시뮬레이션은 최신 디지털 프로세스 및 제어 시스템이 제공하는 수많은 첨단 기능 중 두 가지에 불과합니다. 예를 들어 광물 처리의 문제 해결은 전통적으로 사전 예방적이라기보다는 사후 대응적인 프로세스였습니다. 하지만 네트워크에 연결된 디지털 시스템과 소프트웨어를 통해 동적 정보에 조기에 액세스하면 신속하게 경로를 조정할 수 있습니다.

자동화된 마이닝

디지털 트랜스포메이션을 통해 완전 자동화되고 통합된 제로 엔트리 광산을 실현할 수 있습니다. 결과적으로 광산은 처음부터 자동화를 염두에 두고 계획되며, 광체에 맞는 공정과 실행 편차가 제거됩니다. 현재의 정보 흐름을 충분히 활용할 수 있다는 점도 큰 장점입니다.

IIoT 기술과 데이터 분석을 통해 적재 시간과 빈도를 최적화하면 연료 소비, 차량 유지보수, 운송 거리까지 줄일 수 있습니다.

마이닝을 위한 클라우드 네트워크

채굴을 포함한 모든 주요 부문은 이미 클라우드로의 전환으로 인해 변화하고 있습니다. 통합 IT 클라우드 지원 플랫폼과 클라우드를 사용하면 광산의 활동을 기업 차원에서 실시간으로 확인할 수 있습니다. 클라우드 지원 기기를 통해 작업자는 실시간으로 협업할 수 있어 지하 로더와 같은 모든 채굴 작업의 안전성과 효율성을 높일 수 있습니다. 또한 클라우드 기반 보안 및 인프라 서비스를 통해 비용을 절감하는 동시에 역량을 향상시킬 수 있습니다.

디지털 혁신은 지하 기계의 스마트화에 초점을 맞추고 있지만, 새로운 하드웨어, 운송 및 장비 기술과 도구는 모든 중요한 작업에 비교할 수 없는 두뇌와 힘을 제공한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

AI를 활용한 마이닝

또한 이러한 새로운 기술은 데이터 분석, AI, 머신러닝을 스마트 광산의 통합 시스템과 통합하여 디지털 혁신 활동과 원활하게 통합될 수 있습니다.

드론 기술은 이미 광업 분야에서 작업자의 잠재적 위험 지역을 비행하여 안전성을 높이는 등 다양한 용도로 활용되고 있습니다. 예를 들어, 프리포트 맥모란은 드론을 사용하여 광석을 채굴하기 전에 더 가파른 경사각을 만들어 채굴 비율을 줄이고 암석을 낭비하는 일을 돕고 있습니다.

사람 대신 드론

지질학자나 지질 공학 엔지니어를 위험한 상황에 투입해야 할 때 드론 분석을 대신 사용할 수도 있습니다. 드론을 사용하여 지뢰를 조사하고, 3D 이미징 및 스캐닝을 사용하고, 사람이 검사하기에 안전하지 않은 지역에서 라이브 비디오 및 실시간 데이터 피드를 제공하는 데에도 드론이 사용되었습니다.

채굴 부문은 지하 채굴 전기 장비의 영향을 계속 받을 것입니다. 새로운 연구에 따르면 2028년 전기화 및 자동화 시장의 가치는 1조 4,150억 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 이 분야의 혁신은 연료 절감, 효율성 향상, 생산량 증가에 의해 주도되고 있습니다.

더 생산적인 마이닝

채굴 작업은 자율 운반 시스템만으로도 30%의 생산성 향상을 기대할 수 있습니다. 전기화를 통해 기계의 환기 및 냉각에 드는 운영 비용을 20~25% 절감할 수 있습니다.

리오 틴토와 BHP 빌리턴 같은 기업들은 광산업에서 효율성과 생산성이 입증된 자율 운반차와 자동화된 점보 드릴 머신을 도입하여 금속을 추출하고 있습니다.

로봇 및 자동화된 채굴은 AI 및 머신러닝 기술 개발과 직접적으로 연결된다는 점에서 매우 매력적입니다. MiningIQ가 설문조사한 채굴 전문가의 77% 이상이 자동화가 가장 중요한 문제라고 답했습니다. 자동화는 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다.

천연 자원의 가치에 대한 전 세계적인 인식이 높아지면서 광산업체들은 환경 성과를 개선해야 한다는 압박을 받고 있습니다. 다행히도 지금까지 설명한 많은 기술 발전으로 채굴 작업에서 연료 사용, 오염, 폐기물 및 물 사용량을 줄일 수 있다는 것은 좋은 소식입니다.

폐기물 관리

환경 친화적인 폐기물 관리와 산성 광산 배수, 광산 부지 복구는 모두 생태계 회복에 도움이 될 수 있습니다.

그러나 '친환경화'는 단순히 유행하는 마케팅 캠페인이나 기업의 단편적인 시도에 그치지 않습니다. 따라서 채굴 기업은 비즈니스 전략을 재고하고 향후 CSR(기업의 사회적 책임) 개념에 부합하는 방향으로 나아가야 할 것입니다.

오늘날 CSR이 강조되면서 '친환경 광산'과 '폐기물 제로 채굴'과 같은 채굴 아이디어가 향후 몇 년 동안 주목을 받을 것으로 보입니다. '친환경 채굴'의 주요 목표는 혁신적인 기술, 보다 효율적인 채굴 운영, 지속 가능한 관행을 통해 광물 추출 및 처리의 환경 영향을 줄이는 것입니다.

폐기물 없는 채굴

광산업체에게 좋은 소식은 '친환경'으로 전환하면 재정적인 이득을 얻을 수 있다는 것입니다. 그린 마이닝 이니셔티브에 따르면, 캐나다 온타리오주에서는 에너지 사용량이 40% 감소하고 연간 1억 4천 4백만 달러를 절약할 수 있었습니다.

"광부들이 매년 수십억 톤의 무기 폐기물이나 부산물을 생산한다는 점을 고려하면 '폐기물 제로 채굴'은 불가능해 보일 수 있습니다. 하지만 더 많은 채굴자들이 폐기물 발생량을 면밀히 검토하면서 새로운 기술을 도입하여 폐기물 발생량을 줄이고 있습니다.

붉은 진흙에서 귀중한 미네랄과 철분을 추출하는 것이 연구 중인 추출 과정 중 하나입니다.

업계가 미래를 내다보면서 가장 유망한 분야로 떠오르고 있습니다. 심해 채굴은 오래 전부터 존재해 왔지만, 수중 기술은 이제 막 이 분야에서 실현 가능한 것을 탐구하기 시작했습니다.

심해 채굴의 미래

우리는 심해의 5%를 겨우 탐사했을 뿐이므로 해저에는 막대한 채굴 잠재력이 존재합니다. 심해에는 채굴할 수 있는 귀중한 금속이 있습니다. 니켈, 코발트, 구리, 마그네슘과 같은 금속은 해저에 흩어져 있는 소프트볼 크기의 폴리메탈 모듈에서 발견될 수 있습니다. 지하 채굴에 사용되는 장비는 다르지만 지하 채굴의 목적은 동일합니다.

지각의 뜨거운 물과 차가운 물을 결합하면 철, 은, 금이 풍부한 굴뚝 지층을 만들 수 있습니다. 태평양에서 발견되는 희토류 금속의 대부분은 수중 지각과 산에 존재합니다.

이 모든 심해 지층은 엄청난 잠재력을 지니고 있으며, 향후 탐사를 위한 거대한 장애물도 똑같이 존재합니다. 또한 국가와 단체가 바다의 특정 부분을 채굴할 권리가 있는지에 대한 논쟁도 벌어질 것입니다. 해양 생태계의 섬세한 특성으로 인해 환경운동가들은 채굴의 영향에 대해 당연히 우려하고 있습니다.

이러한 어려움을 적절히 처리하고 장애물을 해결할 수 있다면 심해라는 새로운 개척지에서 채굴 생산성의 새로운 시대를 열 수 있을 것입니다. 극한의 심해 조건을 견딜 수 있는 장비는 고가의 비용을 들여 구입해야 합니다.

일부 심해 채굴 업체들이 이 기술을 선도하고 있지만, 이 기술은 아직 대규모로 테스트되지 않았습니다.

엔지니어들은 기존 지하 광산 전기 장비에서 디젤 엔진과 가솔린 탱크를 제거하고 배터리로 교체하는 것으로 시작했지만, 이제는 보다 포괄적인 접근 방식을 채택하고 있습니다. 오늘날에는 전체 기계가 배터리와 전기 모터를 중심으로 구성되어 지하 채굴 전기 자동차, 지하 채굴 드릴링 머신 및 채굴용 LHD 머신의 효율성이 더욱 향상되었습니다.