모든 발명과 마찬가지로 Cummins Inc. 엔진은 새로운 컴포넌트, 설계 또는 기술의 실행 가능성을 결정하기 위해 엄격한 테스트를 거칩니다. 2015년에 테스트 셀을 설치한 세이모어 엔진 공장의 엔진 연구 개발 능력과 용량이 크게 증가했습니다. 이제 이 공장의 지속 가능성 리더들은 시험 전지의 연료 배출을 줄이는 임무를 수행하고 있습니다.

세이모어 엔진 공장 및 기술 센터 확장 기념

2015년 커민스는 세이모어 엔진 공장 및 기술 센터의 확장을 축하했습니다. 이 확장에는 광산 및 철도에서 선박 및 발전에 이르기까지 여러 산업을 위한 엔진 연구 및 개발 전용 테스트 전지 12개 추가 설치와 제품 지속 가능성 개선에 대한 대출이 포함되었습니다. 거의 10년이 지난 지금, 지속 가능성 팀은 배출가스를 줄이기 위한 엔진의 "올바른 최초 테스트"를 달성하기 위해 노력하고 있습니다.

테스트 셀이 무엇이며 어떻게 "올바른 처음 테스트"를 달성합니까?

테스트 셀을 사용하면 엔지니어와 기술자가 구매자, 차량 운용자 또는 회사를 위해 커민스 엔진에 대한 새로운 컴포넌트, 엔진 설계 또는 변경의 효과, 효율성 및 내구성을 평가합니다.

훈련받지 않은 눈에는 엔진이 뇌전도(EEG) 캡에 묶인 것처럼 보이며, 끝없이 많은 양의 와이어가 다른 컴포넌트에서 발아하여 엔진의 내구성, 내후성, 내구력, 배출가스 측정 및 성능을 테스트합니다. 엔지니어가 통합하려는 기준에 맞는 새로운 아이디어를 생성하는 데 걸리는 시간을 상상할 수 있습니다. 테스트 중에 엔진을 실행하는 데 걸리는 시간은 성공적일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다.

수많은 측정 채널이 여러 기준을 추적하기 때문에 처음으로 모든 측정값을 완벽하게 읽을 확률이 항상 100%가 되는 것은 아닙니다. 그러나 이것이 바로 세이모어 엔진 공장이 달성하고자 하는 목표입니다.

여러 테스트를 실행하여 미치는 영향

테스트를 다시 실행해야 하는 경우, 이는 또한 연료를 두 번 태워야 한다는 의미이기도 합니다. 평균적으로 세이모어 기술 센터는 한 달에 18개의 테스트 셀을 750-2,000시간 운영하며, 매달 43,000~115,000갤런의 디젤 연료와 동일합니다.

테스트를 처음 올바르게 진행하는 것은 운영상의 합리적이고 품질 데이터를 보장할 뿐만 아니라 연료 소비를 줄이고 온실 가스 배출가스(GHG)를 줄입니다. 이는 세이모어 엔진 공장과 같은 많은 커민스 공장이 달성하기 위해 노력하고 있는 Planet 2050 목표입니다.

기술 센터의 엔지니어와 기술자는 상세한 테스트 계획 미팅, 중요한 매개변수에 대한 테스트 준비 확인, 테스트 내내 자동 정수 데이터 검증을 포함하여 성공적인 테스트를 보장하기 위해 여러 제어 기능을 구현했습니다. 예상되는 허용 오차 범위를 벗어난 매개 변수가 있는 경우 테스트 기술자에게 알림을 받고 테스트가 종료될 수 있습니다.

오늘날 세이모어의 올바른 최초 테스트 속도

재실행을 추적하기 시작한 이래로 세이모어 기술 센터는 평균 96-98%의 적정 최초 속도를 기록했습니다. 궁극적으로, 공장 및 지속 가능성 리더들은 재출자 비율을 1% 이하로 낮출 수 있기를 희망합니다. 이를 달성하기 위해 데이터 품질 협의회는 매주 모여 테스트 결과를 검토하고, 4시간 이상 재실행을 조사하고, 효과적인 시정 조치를 이행합니다.

연료 소비를 줄이고 지속 가능성을 높이기 위해 선제적으로 노력

시모어 기술 센터의 엔지니어들은 올바른 첫 테스트를 통해 연료 소비를 줄이는 것 외에도 애초에 테스트 필요성을 줄이기 위한 혁신적인 솔루션을 찾고 있습니다.

테스트는 가능한 경우 결합되므로 다른 엔진 시스템에 대해 별도의 테스트를 실행하지 않고 이러한 테스트를 결합할 수 있습니다. 또한 연료 연소가 아닌 보정 유체가 작동하는 엔진 시뮬레이션 및 연료 성능 리그를 연구하는 팀도 있습니다.

재생 동력계를 통해 시험 동력을 전기로 변환

시험이 필요한 경우, 이 공장에는 또한 시험에서 생성된 전력을 유용한 전기 에너지로 변환하는 데 사용할 수 있는 두 개의 5 MW 재생 동력계(Regen Dynos)가 있습니다. 실제로 두 Regen Dynos가 모두 작동할 때 엔진 테스트 결과 전체 세이모어 엔진 공장 및 기술 센터에 전력을 공급하기에 충분한 전기가 생성됩니다.

Since the Regen Dynos were installed in 2015, they have generated over 34 million kilowatt hours – an innovative use of energy that would not have been possible without significant investment.

새로운 설계 컨셉을 테스트할 뿐만 아니라 탄소 발자국을 줄이려는 고객을 위해 테스트 셀은 새로운 엔진 기술 연구에 핵심적인 역할을 했습니다. 제조 공장이 더 많은 새로운 혁신을 테스트할수록 배출가스 감소와 더 깨끗한 제조를 위해 이러한 테스트를 구체화할 필요성이 커짐

커민스와 같은 기업들이 가까운 장래에 제품을 위한 수소, 천연가스, 전기와 같은 대체 연료 유형으로 전환함에 따라 기존 비즈니스, 고객 및 경제를 지원하기 위해서는 내연기관의 필요성이 매우 중요합니다. 세이모어 엔진 플랜트 팀의 경우, 엔진 테스트를 통해 현재 제품의 배출량을 개선하고 개선하는 것은 업계의 전환을 통해 사회를 돕는 데 필수적입니다.

미국 전역의 커민스 엔진 플랜트를 형성한 주요 지속 가능성 관행에 대해 자세히 알아보세요.
 

운송 부문의 수소 사용은 처음에는 수소 연료 전지 전기 자동차(FCEV)에 초점을 맞췄습니다. 그러나 최근에는 내연기관(ICEs)으로 구동되는 수소 차량이 특히 중형 및 중장비 트럭 응용 분야에서 점점 더 주목을 받고 있습니다. 하지만 왜?

수소 엔진은 FCEV와 동일한 수소 연료를 사용하여 탄소 제로 경로를 제공합니다. 차이점은 ICE는 차량 제조업체, 차량 운영자 및 운전자에게 친숙한 기술이며 더 낮은 선행 비용을 제공한다는 것입니다.

커민스 수소 엔진 발표

Cummins Inc.는 상업용 차량 및 장비 시장을 위해 특별히 설계된 두 개의 수소 연료 엔진 개발을 발표했습니다. X15H 엔진은 2023년 5월 ACT 엑스포에서 첫 선을 보였고, B6.7H 엔진은 2022년 IAA 교통 전시회에 전시되었습니다. 이 두 엔진은 모두 컨셉 트럭에 표시되었습니다.

수소 엔진 기술은 다음과 같은 "전기 공급이 어려운" 응용 분야를 목표로 합니다.

• 까다로운 듀티 사이클
• 높은 자산 활용도
• 높은 경로 다양성
• 까다로운 환경 조건

엔진을 기반으로 하는 파워트레인은 이러한 극한의 다양한 조건에서 매우 강력한 것으로 입증되었습니다. 이 기술은 또한 그리드를 강조하지 않으므로 특정 응용 분야에서 더 쉽게 채택할 수 있습니다.

고속도로의 수소 엔진

우리 경제의 생명선인 장거리 트럭에 대한 좀 더 구체적인 응용 분야를 살펴보겠습니다. FCEV는 장거리 중장비 트럭 시장에서 배출가스 제로 달성을 위한 장기 솔루션이 될 수 있지만, 수소 엔진은 탈탄소화를 위한 무료 솔루션을 제공합니다.

겉으로보기에는 수소 구동식 트럭이 천연가스 구동 트럭과 매우 유사합니다. 둘 사이의 주요 차이점은 엔진 요구 사항, 특히 하드웨어와 소프트웨어가 순수 수소로 실행되어야 한다는 것입니다. 또 다른 중요한 차이점은 연료 저장 시스템입니다.

천연가스 구동 차량은 Type 4 탄소섬유 연료 탱크를 사용하지만, 주로 250bar 압력으로 천연가스를 저장합니다. 수소 엔진으로 구동되는 차량에는 연료를 700bar로 유지하기 위해 다른 Type 4 탄소 섬유 연료 탱크가 필요합니다. 700bar는 업계 표준 저장 압력이 아니라는 점에 유의해야 합니다. 커민스는 350bar와 700bar 시스템에 대한 수요를 보고 있지만, 700bar 저장 압력이 더 많은 온보드 연료 저장 및 확장된 범위를 가능하게 합니다. 커민스와 NPROXX는 수소 저장 기술 분야에서 지속적으로 혁신하기 위한 합작 투자 발표를 했습니다.

많은 사람들이 알고 있듯이, 차량 범위는 최종 사용자, 특히 모든 신기술에 대한 중요한 특성입니다. 이 높은 압력의 단점은 연료 탱크에 탄소 섬유의 추가 권선이 있다는 것입니다. 이는 천연가스 구동 차량에 비해 시스템의 무게와 비용을 증가시킵니다. 어쨌든 커민스의 대형 수소 엔진은 대부분의 차량 운용에서 500마일 이상 범위에 도달할 것으로 예상되므로 플릿이 쉽게 통합될 수 있습니다.

흥미롭게도, 이러한 연료 탱크는 수소 엔진과 수소 연료 전지 구동 차량에 모두 사용됩니다. 성공적인 수소 엔진 출시는 규모를 구축하고 연료 탱크의 비용 절감을 가속화하여 향후 연료 전지를 더욱 활성화할 것입니다.

업계는 또한 천연가스 엔진에 대한 경험을 활용하고 있습니다. 보다 쉽게 이용 가능한 기술로서, 커민스는 채택을 통해 배우고 연료 탱크, 안전 및 시설 요구 사항에 대한 통찰력을 수집합니다.

수소 엔진 및 차량 운용자

커민스는 수소 엔진 기술의 상업적 생존 가능성에 대해 차량 운영자와 긴밀히 협력하고 있습니다. 광범위한 대화를 나눈 후 OEM 및 최종 사용자들에게 가장 큰 공감을 불러일으킬 수 있는 몇 가지 포인트가 있습니다.

• 수소 엔진은 무탄소 연료를 사용하며 10년 중반 규모의 생산을 할 수 있습니다.
• 이 엔진은 성숙한 엔진과 파워트레인 기술과 광범위한 제조 기지를 활용하여 초기 비용을 낮출 수 있습니다.
• 이 기술은 친숙합니다. 엔진입니다. 엔진처럼 보이며 엔진처럼 들리며 엔진이 적합한 위치에 적합하며 기술자는 엔진 서비스 방법을 알고 있습니다.
• 이 엔진은 차량 운영자가 연료로 조기에 수소로 이동할 수 있도록 합니다. 연료 전지가 대규모로 상용화되기를 기다리면서 엔진으로 수소 연료 경험을 얻을 수 있습니다.
• 수소 엔진과 연료 전지는 동일한 연료 기반 시설과 온보드 수소 저장을 공유합니다. 또한 천연가스 엔진 정비 시설과도 공통점이 있습니다.

요약하자면, 수소 엔진의 상당한 탄소 감축 잠재력과 시장 출시 속도, 낮은 초기 비용 및 기술에 대한 친숙함이 결합되어 수소 엔진을 매우 매력적으로 만들고 있습니다. 이러한 믿음은 타타 모터스, 벌러 인더스트리, 베르너 엔터프라이즈 와 같은 회사들의 최근 발표가 커민스 15리터 수소 엔진에 관심을 표명한 것과 같습니다. 차량이 수소 엔진에 관심이 있다면 가장 좋아하는 OEM에 문의하세요. 현재 엔진 가용성은 논의 중이며 기밀입니다.

수소 엔진 공간에는 미래의 규제 프레임워크와 같이 아직 해결해야 할 몇 가지 알 수 없는 사항이 있습니다. 그러나 커민스와 운송 업계는 제로 배출로 가는 길에 이 기술의 잠재력을 인식하고 있습니다. 당사는 고객과 파트너에게 최상의 저탄소- 제로 탄소 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있습니다.

지구 표면 아래 수백 미터의 암염 광산보다 기계의 혹독한 작업 환경이 더 적습니다. 그러나 현장 커민스 기술자가 전문적으로 관리하는 Cummins Inc. 엔진은 KGHM ZANAM의 임무 이상의 것을 입증하여 뜨겁고 부식성이 있는 조건에서 폴란드의 대형 전문 광산 장비에 동력을 공급했습니다.

문제의 염 광산은 폴란드와 독일에 있으며 작센 안할트의 광대한 K+S Werk Zielitz 광산을 포함합니다. K+S는 칼륨과 마그네슘 제품의 유럽 최대 공급 업체 중 하나이며 염분 생산 분야의 글로벌 리더입니다.

커민스 엔진을 탑재한 KGHM ZANAM 장비는 세계에서 가장 큰 구리 광산 공간 중 하나인 폴란드의 로어 실레지아 지역의 Rudna, Lubin 및 Polkowice의 구리 광산에서도 광범위하게 찾을 수 있습니다. KGHM ZANAM과 커민스의 관계는 2004년 커민스가 설립되기 몇 년 전으로 거슬러 이어지며, 지난 10년 동안 커민스는 1,400개 이상의 엔진을 비즈니스에 공급했습니다.

이 관계의 기본은 루빈에 있는 커민스 지사가 제공하는 서비스 지원입니다. 이 곳에서는 약 20명의 팀이 로더, 덤프 트럭, 지원 차량 및 시추 기계의 조합으로 매일 최대 1,000미터 지하에서 운행되는 600개 이상의 엔진을 다룹니다.

커민스 폴란드의 파벨 스톨키(Pawel Stolecki)는 KGHM ZANAM이 커민스를 비즈니스의 파트너로 대우하고 신흥 엔진 기술을 면밀히 관찰하여 제품을 개발하고 그들이 일해야 하는 고유의 어려운 환경을 위해 제품을 설계하고 구축하기 위해 긴밀히 협력한다고 말했습니다. "예를 들어, 커민스는 로더 또는 덤프 트럭의 일반적인 작업 수명이 약 5년일 정도로 열악한 구리 광산에서 엔진을 더욱 견고하게 만들기 위해 와이어링 하니스, 교류 발전기 및 스타터 모터를 중심으로 솔루션을 개발했습니다.

"이것은 표준 보증 패키지의 범위를 훨씬 벗어난 조건에 대처하기 위해 현지에서 유연하게 업무를 수행하는 전형적인 예입니다."

모든 선견지명이 있는 OEM 업체와 마찬가지로 KGHM ZANAM은 탄소 발자국을 줄이는 방법을 진지하게 검토하고 있습니다. 커민스와는 수소 연료 전지 기술을 장비에 통합할 가능성에 대해 논의해 왔으며, 기계가 일반적으로 작동하는 뜨겁고 제한된 공간을 고려할 때 간단한 작업이 아니었습니다. "지하 광산은 확실히 몇 가지 어려움을 겪고 있습니다" 라고 파벨은 말했습니다. "그러나 배기 가스 배출과 소음을 제거하는 능력에서 엄청난 거꾸로 될 것이며, 우리는 KGHM ZANAM을 통해 기회를 모색할 수 있기를 고대하고 있습니다."

파벨은 커민스 서비스 팀의 KGHM ZANAM의 중요성을 재연했습니다. "운용자에게 기계 가동 중지 시간은 매우 비용이 많이 들기 때문에 커민스의 존재감은 안심할 수 있습니다." KGHM ZANAM의 최신 장비는 스테이지 V 커민스 B4.5로 구동되는 LD4 로더입니다. 2023년부터 주문할 수 있는 커민스는 제조업체와 긴밀히 협력하여 2021년에 시제품을 광범위하게 테스트하고 시험했습니다.

"우리는 LD4이 성공이 될 것이라고 확신합니다. "KGHM ZANAM이 로더를 수출할 것이라는 전망도 흥미롭고 발트해 연안 국가들의 강한 관심이 있었습니다." 파벨은 향후 KGHM ZANAM 로더에서 커민스 B6.7에 대한 역할 가능성도 있다고 말했다.

"KGHM ZANAM은 기계와 장비를 제조하기 위해 혁신과 지식 기반 개발에 의존합니다. "광산 부문을 위한 폴란드의 최대 제조업체 중 하나인 커민스는 항상 동일한 가치를 공유하고 광범위한 고품질 장비를 제공할 수 있도록 동일한 수준의 노력을 보이는 주요 제조업체 및 공급 업체와 협력하기를 기대합니다."

커민스 제임스타운 엔진 공장(JEP)은 최고의 라인 엔진 제조 표준을 마련하고 있습니다. 또한 지역 사회에 긍정적인 영향을 미치고자 하는 커민스의 목표를 진전시면서 전국 플랜트의 표준이 됩니다.

커민스의 Planet 2050 환경 지속 가능성 전략 및 2030 목표의 일부는 시설 및 운영에서 절대 물 소비를 30% 줄이는 것을 목표로 합니다. 인디애나주 콜럼버스의 커민스 중형 엔진 공장(CEP)과 같은 공장은 물 소비를 줄이기 위해 6.7 터보 디젤 엔진 코팅 공정을 제거했습니다. 그러나 JEP 지속 가능성 리더들은 관개용 식수 100%를 제거하고, 소방 시험수의 100%를 재사용하고, 처리된 폐수의 100%를 재사용함으로써 이 목표를 달성하기를 희망합니다. 리버스 삼투압(RO)의 과학을 통해 폐수를 재활용하고 재사용하는 것은 공장 역사상 가장 큰 이니셔티브 중 하나가 될 것입니다.

역 삼투압이 무엇입니까?

역 삼투압은 오염 물질을 제거하여 순수한 물을 배출하는 폐기물 흐름으로부터 분리하는 기술입니다. 이 프로세스는 JEP의 주요 물 절약 업체입니다.
2022년 이 공장은 16M 갤런의 담수를 사용했으며, 2016년 이래로 총 물 사용량이 59% 감소했습니다. 이 16M 중 약 8M 갤런이 처리를 위해 현지 하수 시스템에 폐수로 남습니다. RO 시스템은 배출되는 물의 80%를 재활용하거나 재사용할 수 있는 잠재력을 제공하며, 이는 커민스의 2030가지 물 감축 목표를 달성하기 위한 먼 길을 갑니다.

JEP 기계 책임자 데이브 벌리(Dave Burlee)는 "공장에서 30% - 50%의 물 감축을 원한다면 역삼투증이 그곳으로 이어져 있습니다" 라고 말합니다.
RO 시스템을 최상의 효율성으로 유지하기 위해서 상당한 노력이 필요하기 때문에 이것은 쉬운 일이 아닙니다. 물은 일반적으로 도시 물에서 금속, 칼슘 및 마그네슘을 제거하는 디온화기(DI) 물 공정에서 추출 및 재사용됩니다.

"도시 물은 우리가 꺼낼 필요가 있는 미네랄이 많습니다. RO 시스템의 아름다움이 98%를 제거한다는 것입니다" 라고 Burlee는 말합니다. "우리는 물에서 미네랄이 증발하면 그 모든 것을 규모로 남겨둡니다. 냉각 시스템에서는 미네랄을 원하지 않습니다."

역 삼투압 이전에는 폐수가 어떻게 재생되었을까요?

RO가 도입되기 전에 폐수를 재생해야 했습니다. 이 프로세스는 3~4일마다 처리가 필요한 거대한 유해산 및 가성 폐기물 통을 생성합니다. 지금, 물은 재생될 필요가 있기 전에 몇 주 동안 달릴 수 있는 DI로 공급되고, 재생과 관련되었던 산과 가성물의 소비를 감소시킵니다.

현재 공장 공정에 사용되는 퇴화 물의 80%는 RO 시스템에서 공급됩니다.
"우리 공장은 중장비 제조와 같은 작업장에서 녹색 에너지 솔루션 또는 에너지 보존 조치를 구현할 수 있음을 보여주는 사례 연구입니다.

버리는 단순히 실행 가능한 것 외에도 더 큰 영향이 장기적인 생존과 함께 발생한다는 점을 지적합니다. 기계류 구매 시 투자 수익률(ROI)은 보통 1~2년입니다. 그러나 녹색 에너지 솔루션용 ROI는 일반적으로 8년에서 10년 가까이 가깝습니다.

"장거리 운송을 위한 엔진입니다. 긴 경기를 해야 합니다." 벌리가 말합니다. "이 기술은 커민스의 제조 프로필에 적합합니다. 선행 재무를 극복하는 한 기업은 이러한 것들의 장기적인 이점을 볼 수 있습니다."

목표는 커민스가 운영하는 모든 커뮤니티에 긍정적인 영향을 미치고 환경 선의의 합이 지역 환경 발자국보다 더 큰 것입니다. JEP 공장이 계속해서 혁신, 성장 및 투자를 지속함에 따라 Burlee는 "Net Zero는 우리 제품이 하는 일이나 조립 방식뿐만 아니라 수명 주기에서 연소되는 정도입니다. 모든 원자재를 채굴하는 데 얼마나 많은 에너지가 걸렸습니까? 전체 순환 라이프사이클 사고 방식입니다."