済州島は韓国で最も特徴的な農業景観を持つ島であり、同時に石除去機械にとって最も過酷な環境の一つでもあります。この島は、約180万年にわたって漢拏山から噴出した玄武岩質の溶岩流によって形成された火山岩盤の上に位置しています。済州島の土壌はすべて、深さは様々ですが、玄武岩の基盤岩の上に存在します。耕作、車両の通行、根の侵入といった農業活動による攪乱は、玄武岩の基盤岩とその上の土壌層との境界を徐々に破壊し、生育期間を通して角張った玄武岩の破片を地表に絶えず運び出します。

本土と済州島の両市場で砕石機を販売する韓国の農業機械販売業者は、一貫した傾向を報告している。江原道の花崗岩では3～5シーズンは問題なく稼働し、その後大規模なメンテナンスが必要となる機械が、済州島の玄武岩では同じ稼働時間で1～2シーズン以内に故障してしまうのだ。超硬チップの摩耗が早くなり、ギアボックスが過熱し、出力品質が低下する。済州島の玄武岩の稼働環境向けに設計されていない機械は、所有者を苛立たせるような結果をもたらす。これはオペレーターのミスによるものではなく、そもそもその岩石の種類や稼働条件に合わせて設計されていないためである。

このガイドでは、済州島の玄武岩の鉱物学的特徴、なぜそれが韓国本土の花崗岩よりも砕石設備に負担をかけるのか、済州島での石材除去作業を確実に行うために実際に必要な機械仕様、そして韓国の済州島の農家が柑橘類、野菜、その他の農産物生産のために年間石材除去サイクルをどのように管理しているかについて説明します。

済州島の玄武岩 ― 韓国本土の岩石との違いとは？

済州島の玄武岩は、韓国本土の高地農業地帯に多く見られる花崗岩とは鉱物学的に異なる。済州島の玄武岩特有の性質を理解することで、済州島の作業員が江原道の花崗岩で同じ機械を稼働させた場合と比べて、機械の性能にどのような違いが生じるのかを説明できる。

鉱物学：緻密で、粒子が細かく、研磨性がある

韓国本土の花崗岩は、主に石英、長石、雲母などの鉱物からなる粗粒結晶岩で、個々の鉱物粒子は肉眼で確認できます。これらの鉱物間の粒界は、衝撃荷重を受けた際の優先的な破壊面となります。そのため、衝撃破砕は花崗岩に対して特に効果的です。ローターの歯が石に衝突すると、応力波が結晶構造を伝播し、石は既存の粒界に沿って優先的に破砕され、比較的予測可能なエネルギー消費量で、粒度分布の整った角張った破片が生成されます。

済州玄武岩は組成が異なります。火山噴出岩（地表で急速に冷え固まった溶岩）である済州玄武岩は、非常に細かい、あるいはガラス質の基質を持っています。鉱物粒子は肉眼では見えず、顕微鏡でしか確認できません。石英含有量は花崗岩よりも低いですが、済州玄武岩中のシリカは、個々の石英粒子としてではなく、基質全体に微結晶相として分布しています。この細かく均一な微細構造は、石材の粉砕において2つの影響をもたらします。

内部の破断面が少ない。 済州島産玄武岩は結晶構造が微細であるため、粗粒花崗岩に比べて応力波が作用する大きな粒界が少ない。そのため、石材を破砕するには、既存の大きな粒界に沿って破砕するのではなく、均一に緻密な微細構造内で破砕を開始させるのに十分な応力を発生させる必要がある。これは、単位体積あたりの衝撃エネルギー、すなわち、より大きな歯面接触力、より大きな超硬チップ応力、そして加工する材料1立方メートルあたりの発熱量の増加を必要とする。

切削工具の摩耗が激しくなる。 済州玄武岩のシリカ含有量は、花崗岩の石英とは組成的に異なりますが、鉱物学的には硬度が同等です（どちらの場合もケイ酸塩相のモース硬度は約7）。このシリカが玄武岩の基質全体に均一に微細に分布しているため、超硬チップが岩石を通過する1ミリメートルごとに、より粗粒の花崗岩のように軟らかい鉱物相と交互に接触するのではなく、ケイ酸塩物質と連続的に研磨接触します。同等の作業条件下では、済州玄武岩の歯の摩耗速度は韓国本土の花崗岩よりも明らかに高く、韓国のオペレーターによる比較報告では、通常1時間あたり30～60%速い摩耗が見られます。

気泡構造 ― 気泡と不規則な密度

済州島の玄武岩は、ほとんどの火山性玄武岩と同様に、気泡を含んでいます。気泡とは、冷却中の溶岩に閉じ込められたガスの泡で、岩石全体に球形から細長い空洞を形成します。気泡の含有量は、済州島の玄武岩の露頭によって大きく異なります。農業地帯の中には、気泡が少なく密度が高く、全体的に均一に硬い玄武岩が見られる場所もあれば、気泡が豊富な玄武岩が見られる場所もあり、そこでは岩石は実質的に固体物質のマトリックスで囲まれ、その気泡が岩石体積の20～40%を占めることがあります。

このばらつきは石材破砕において重要です。なぜなら、気泡の多い玄武岩の破片を破砕するのに必要なエネルギーは、同じ外形寸法の密度が高く気泡の少ない破片を破砕するのに必要なエネルギーとは異なるからです。済州島の石材破砕機は、同じ工程で両方のタイプの破片に遭遇するため、機械のトランスミッションとローターは、結果として生じる衝撃荷重の変動を吸収する必要があります。これは、より均一な本土の花崗岩地帯と比較して、ギアボックスが処理しなければならない衝撃荷重を増幅させることになります。

年間発電量 ― 石の除去を繰り返す必要がある理由

韓国本土の花崗岩質の高地農地では、霜柱による地盤の隆起が、毎年地中の石を地表に押し上げる主なメカニズムであり、これは冬の寒冷なプロセスである。一方、冬の気温が温暖すぎて霜柱による隆起が顕著に起こらない済州島では、主な石生成メカニズムは農業による攪乱である。耕作、車両の通行、生物活動などが、玄武岩の基質と土壌の境界面を破壊し、生育期間を通して角張った玄武岩の破片を徐々に地表に露出させるのである。

済州島の農家は、亜熱帯気候の影響を受けた済州島では一般的なように、年間2回の作付けサイクルを実施しており、集約的に耕作された畑では、各サイクル前に石の除去作業が必要だと報告している。主な作付けシーズン前の春の除去作業は通常、より大規模な作業であり、2回目の作付け前の秋の軽度の除去作業は、1回目の作付け作業で発生した石を処理する。この年2回の除去作業は、年間1回の作業を行う本土の高地と比べて、済州島における機械の年間稼働時間を2倍にする。そのため、済州島では機械の耐久性と高温下での安定した稼働が、本土以上に重要となる。

済州島の玄武岩で標準的な石破砕機が失敗する理由

済州島における砕石機のトラブルの大部分は、以下の3つの故障モードに起因する。それぞれが、済州島の玄武岩の操業条件の特定の特性に直接関連している。

故障モード1 — 超硬合金歯の早期摩耗

済州島の玄武岩は超硬チップの摩耗率が高いため、本土の花崗岩条件向けに設計されたメンテナンススケジュールを超えて摩耗が加速します。本土の標準点検間隔（100時間ごとに歯を点検し、摩耗限界に達したら交換）に従っているオペレーターは、済州島の玄武岩では本土の130～160%の速度で歯が消耗することを発見しました。歯は予想よりも30～60時間早く交換限界に達し、本土のスケジュールで運用しているオペレーターは、シーズン途中で歯が摩耗または破損していることに気づき、粉砕品質が不均一になり、最悪の場合、破損した超硬チップの破片が回転室を循環して隣接する歯に二次的な損傷を与えることになります。

解決： 済州玄武岩では、点検間隔を60～80時間ごとに短縮してください。重石採掘セッション後は毎回、歯を点検してください。済州での採掘作業中は、交換用歯を現場に携行してください。韓国渡辺はTHOR超硬歯を安山市に在庫しており、翌日国内発送が可能ですが、現場に予備セットがあれば、済州島の遠隔地で歯の交換が必要になった場合の物流遅延を回避できます。

故障モード2 - ギアボックスの熱過負荷

済州島の玄武岩は、処理する立方メートルあたりのエネルギー要求量が大きいため、同じ作業速度で本土の花崗岩を処理する場合と比べて、破砕機の稼働1時間あたりに発生する熱量が多くなります。済州島の操業シーズンである春と秋は、島の温暖で湿潤な海洋性気候と重なります。春の伐採ピークシーズン（4月～5月）の済州島の平均最高気温は18～24℃で、江原道の7月～8月の操業時の30～38℃よりも穏やかです。しかし、済州島の高い湿度は、周囲温度だけから予想されるよりも空冷部品の有効冷却能力を低下させ、玄武岩の処理による発熱量の増加は、ギアボックスにかかる総熱負荷を増大させます。

専用のオイル冷却回路を持たない石破砕機（ギアボックスの熱管理に飛沫潤滑に頼っている）は、済州島の玄武岩を破砕する際に、本土の花崗岩を破砕する場合よりも早く油温限界に達します。熱過負荷の初期兆候としては、ギアボックスが触ると通常よりも熱くなること、粘度低下したオイルがギア歯の接触面で油膜強度を失うため異音が発生すること、そしてオペレーターが性能低下に気づいて冷却のために停止するまでの作業時間が徐々に短くなることなどが挙げられます。熱過負荷サイクル（熱くなるまで作業し、冷却のために停止し、再開する）は、冷却不足の機械が熱設計仕様を超える条件下で稼働する際の動作パターンです。

解決： アクティブオイル冷却とは、専用のオイルポンプ、熱交換器、冷却回路を備え、周囲の環境条件とは無関係にギアボックスから熱を除去するシステムです。この仕様の違いこそが、済州島の玄武岩で石破砕機が熱回復停止なしに連続稼働できるかどうかを決定づけるのです。

故障モード3 - 可変密度小胞による衝撃荷重損傷

済州島の玄武岩は密度が一定ではなく、同じ岩石内でも高密度で気泡の少ない部分と低密度で気泡の多い部分が交互に現れるため、衝撃時にギアボックスとローターアセンブリに不規則な衝撃荷重のピークが発生します。歯が気泡の少ない高密度の玄武岩に当たると、同じ外形寸法の気泡の多い部分に当たる場合よりも瞬間的な力が大幅に大きくなります。ギアボックスのベアリング面、ローターシャフトの溶接部、PTO駆動軸のユニバーサルジョイントは、済州島の稼働シーズン中にこれらの不規則な衝撃ピークによる疲労損傷を蓄積し、その損傷速度は、より均質な本土の花崗岩で同じ稼働時間を過ごした場合よりも速くなります。

解決： 定格使用荷重を上回る余裕のあるベアリング仕様と衝撃荷重容量を備えた堅牢なギアボックス設計に加え、衝撃荷重発生時にもベアリングの動作温度とオイル粘度を設計パラメータ内に維持するオイル冷却システムを採用しています。これは後から機械に追加できる機能ではなく、ギアボックスハウジング、シャフト、ベアリングアセンブリの基本設計仕様です。

済州玄武岩採掘作業に必要な機械仕様

上記の済州玄武岩の破壊モードに基づくと、済州における信頼性の高い石材除去に必要な機械仕様は、3つの点で具体的に定められています。これらは保守的な推奨事項ではなく、岩石の種類と作業条件によって規定される工学的要件です。

THOR 2.4とTHOR 3.0の済州島作戦における比較

済州島の柑橘類とハルラボンの果樹園は、主に島の低い斜面（勾配5～15%）と谷間に位置しています。済州島の柑橘類果樹園の列間隔は、品種と樹冠管理システムによって3.5mから5.0mまで変化します。これらの列間隔では、 THOR 2.4 石破砕機 （2.4m、最低180HP）が標準モデルです。2.4mの草丈は3.5mの畝間隔を楽にクリアでき、済州島の柑橘園の大部分はTHOR 2.4トラクターが通行できる十分なスペースがあり、傾斜の急な果樹園ではキットドローバー牽引モードが利用可能です。

済州島の広大な露地野菜畑やニンニク畑（済州島南部と西部の沿岸平野の平野農業地帯）では、 THOR 3.0 石破砕機 （幅3.0m、最低出力230HP）は、畝間隔の制約なしに、1回の作業で25%高い日次処理能力を実現します。済州島で50ヘクタール以上の商業規模の野菜畑の除草契約を請け負う業者にとって、THOR 3.0の処理能力の高さは、主要な選定基準となります。

作物タイプ別済州農業用石材管理

シトラス・アンド・ハラボン・オーチャーズ

済州島の柑橘類生産は、主に温州ミカン、ハルラボン、チョンヘヒョン、レドヒョンなどの高級品種を中心に、島の低地斜面や風雨から守られた谷間に集中しています。既存の果樹園では、3.5～5.0m間隔で列が区切られ、樹木の位置は固定されています。既存の柑橘園における年間の石管理は、列間の通路、つまりトラクターの通行、点滴灌漑、マルチング作業が行われる通路に重点を置いています。

済州島の柑橘類の畝間に毎年蓄積される玄武岩片は、主に耕起による撹乱や灌漑による浸食で生じる小～中サイズの地表片です。植栽時に初期除去が完了した既存の果樹園では、年間維持除去作業は、新しい土地に埋まっている大きな石ではなく、一般的に20～30kg以下の地表片を対象としています。このような状況では、THOR 2.4（初期の重除去作業や大きな破片が集中している区画用）と CT-2100 ロックピッカー （110馬力、2.5m³のバンカー、年間メンテナンス用の破片収集用）は、済州島の柑橘農園で最も一般的な管理方法です。

ニンニクと野菜の生産 (제주 마늘, 브로콜리)

済州島は韓国最大のニンニク生産地であり、「済州ニンニク」は地理的表示農産物として高い市場価値を持つ農産物です。ニンニクは秋（10月～11月）に植え付け、春の終わり（5月～6月）に収穫される一年生作物であるため、同じ畑で秋に植え付ける前に春に玄武岩質の土壌を除去することが不可欠です。済州島の火山性土壌と亜熱帯気候は独特の風味を持つニンニクを生み出しますが、生産品質を維持するには、石に触れて球根が変形することなく均一に成長できる、石のない種床が必要です。

ブロッコリーをはじめとするアブラナ科野菜は、済州島の冬春の主要作物であり、国内市場と輸出の両方で重要な役割を担っています。これらの野菜は、移植時や初期生育段階において、石の混入に対する耐性が同様に求められます。秋の移植前に、THOR 2.4による石除去作業とCT-2100による石拾いを行うことで、済州島の野菜生産者が求める、均一な生育と効率的な機械収穫のための清潔な苗床環境を実現できます。

牧草および飼料作物の生産

済州島の畜産業（主に黒済州牛（흑우）と馬の飼育）では、玄武岩由来の牧草地での飼料作物の生産が不可欠です。牧草地の造成や輪作のための初期の土地開墾では、玄武岩の最も集中的な処理が必要となります。これは、未処理の玄武岩基質には大きな岩が突き出ているだけでなく、表面に破片が残っている可能性があるためです。牧草地への利用においては、通常、THOR砕石機のみ（CT-2100ピッカーによる後処理なし）で十分です。砕かれた玄武岩骨材は、その後の生育期に牧草地の土壌に混入し、食用作物への利用で発生するような品質上の問題は生じません。

済州島の玄武岩に取り付けられたCT-2100型岩石選別機

済州島の玄武岩地帯でTHOR破砕作業を行った後、CT-2100岩石選別機は特有の課題に直面します。済州島の玄武岩の破片は角張っていて密度が高く、研磨性があるため、本土の風化した花崗岩によく見られる柔らかく丸みを帯びた破片よりも選別爪の先端に負担がかかります。CT-2100の超硬チップ付き選別爪はこの研磨性の高い環境向けに設計されていますが、済州島のオペレーターは、THORの超硬歯の点検と同様に、選別爪の点検間隔を短縮する必要があります。つまり、本土の花崗岩地帯に適した100時間間隔ではなく、済州島での作業では60～80時間ごとに選別爪の先端を点検してください。

CT-2100の2.5m³のバンカー容量は、済州島の玄武岩破片の高い密度を効率的に処理します。玄武岩は本土のほとんどの堆積岩や花崗岩よりも密度が高いため、バンカーは体積よりも重量で先に満たされます。玄武岩破片の積載量が多い済州島での作業では、バンカーを頻繁に傾けて待機中のトラックに排出します。充填場所と排出場所間の移動距離を最小限に抑えるようにトラックを適切に配置することが、済州島での作業におけるCT-2100の1日の生産性を最も直接的に左右する運用上の変数です。

渡辺氏のブラジルでの工学経歴が済州島にとってなぜ重要なのか

渡辺工業機械有限公司は、1970年にブラジルのパラナ州カストロに設立されました。渡辺が50年以上にわたりTHOR製品ラインの操業と改良を行ってきたブラジルのパラナ高原は、世界最大級の大陸洪水玄武岩地帯の一つである広大な玄武岩台地、パラナ盆地に位置しています。パラナ高原の農民が畑から取り除く岩石は玄武岩で、その組成と力学的特性は済州島の玄武岩と類似しており、最も厳しい韓国の操業条件を彷彿とさせるブラジルの夏の気候条件（12月～2月、気温30～38℃、高湿度）で加工されます。

THORの油冷式デュアルトランスミッション、超硬歯仕様、ギアボックスの衝撃荷重設計はすべて、数十年にわたる運用経験に基づき、ブラジルのパラナ玄武岩で開発・検証されたものであり、花崗岩や石灰岩、軟質堆積岩で検証されたものではありません。済州島の農家が、他の機械が故障するような状況でもTHORは性能を発揮すると報告するのは、マーケティング上の偶然ではなく、済州島特有の岩石の種類と作業条件にまさに対応できるように設計された結果なのです。

よくある質問 — 済州玄武岩の浄化

編集者: Cxm