[논문]한국제분 SILO 연속적 발파해체 시공사례

송영석; 정민수; 허의행; 정동월

한국제분 SILO 연속적 발파해체 시공사례
A Case Study of Continuous Explosives Demolition at Han Kuk Flour Mills Silo 원문보기

화약·발파 = Explosives & blasting, v.30 no.2, 2012년, pp.77 - 85

송영석 ((주)한화 사업개발팀 시니어) , 정민수 ((주)한화 사업개발팀) , 허의행 ((주)한화 사업개발팀) , 정동월

초록
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본 시공사례는 목포에 위치한 한국제분 14기 Silo를 연속적 발파해체를 수행한 것이다. 주변현황을 고려하여 붕괴방향은 종방향으로 계획을 수행하였고, 좁은 공간에서 1기 Silo 당 발파 공수가 많아서 발파에 의한 Cut-off 문제, 거동에 관한 문제 및 구조물이 거동 후 파쇄에 대한 문제점이 고려되었다. 이에 14기의 Silo를 2차로 구분하여 발파를 하였다. 1차 A-Section 발파에서는 연결용 도폭선의 Cut-off 인하여 2회 발파를 수행하여 붕괴를 시키고, 이를 개선하여 2차 B-Section 발파 때에는 한 번에 원하는 방향으로 안전하게 시공한 사례이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This is the study about continuous explosives demolition to Han Kuk Flour Mills Silo(14 units) located in Mokpo. Considering the surroundings, We planned to collapse toward longitudinal direction of the silo. It had a lot of blast hole per silo in confined space. It could make lots of problems like Cut-off, collapse behavior, fragmentation after structure behavior. So we separated 14 units silo to two section for blast twice. At the first A-Section blast, there was Cut-off of detonating cord and we had to blast twice to collapse remained silo. After that the secondary B-Section blasting, we got the desired result of collapse behavior.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

2) 사전취약화 시공과정에서 도면과 다른 구조적인 문제 및 시공 과정에서의 문제로 인해 설계상의 사전 취약화 구간을 시공과정에서 변경해야 하는 문제점이 발생하였으며, 발파 중 Cut-off로 인한 구조 안전성 해석이 요구되었다. 또한 Cut-off를 방지하기 위해 구조물의 연속적 붕괴 시 결선구간에 대한 보완이 필요하였다.
또한 구조물 내 콘(Cone)과 상부에 Steel Frame 구조로 이루어진 구조물로써 해체작업이 용이하지 않다(박훈 외, 2008; 박훈 외 2009). 본 논문은 목포 삼학도에 위치한 한국제분 공장에 14기의 연속적으로 이루어진 원통형 Silo에 대한 발파해체 과정을 기술하였다.

제안 방법

7과 같이 3차 방호까지 수행하였으며, 1차 방호는 비계공 3~4인이 1조로 천공이 완료된 기둥에 부직포를 이용하여 감싼 후 천공면에 능형 철망이 1겹이 되도록 하고 그 외의 면은 2겹이 되게 하여 천공 위치 상하로 500mm까지 방호가 되도록 작업을 한 후 #8번 철선을 사용하여 단단하게 2~4개소로 결속을 하였다. 2차 방호는 비계공 5인 1조인 2개 조로 부직포 및 구갑망을 구조물의 높이에 맞게 재단하여 결속선을 이용하여 묶은 후, 외곽 부위에 앙카로 고정하여 설치하고 발파가 진행되는 방향으로부터 바깥쪽으로 겹침을 두어 시공을 하였다. 3차 방호는 현장 도로방향에 흙둑을 쌓는 방식으로 흙둑 높이는 발파되는 벽체 높이 보다 높은 3.
8과 같이 장전을 수행하였다. 구조물의 연결 부위와 붕괴 위치를 고려해 2차로 구분하여 발파작업을 수행하였으며, 발파별 소요 장약제원은 Table 2, 3과 같다.
이때 7개 열의 Silo를 측면 방향으로 시차를 두고 발파하는 경우 먼저 전도 된 Silo 위로 다음 Silo가 전도되어 쌓이게 되므로 원활한 파쇄를 확신할 수 없다. 따라서 7개열 Silo는 A-Section 4열과 B-Section 3열로 별도 시공되어져 있으므로 2회에 걸쳐 발파를 계획하였다. 본 Silo 발파 해체에서는 측면 방향으로 전도를 유도하기 위해 전도 방향쪽의 쉘(Shell)을 대상으로 사전 취약구간과 발파구간을 선정하고, 각각의 Silo를 순차적으로 발파 붕괴시키기 위해 Silo 각 구간별 분리는 DWS로 절단을 하여, Silo가 전도방향으로 기울어지면서 쉘(Shell)의 회전 모멘트가 발생하도록 계획하였다.
원통형 쉘(Shell) Silo 구조물의 경우 구조적 강성을 떨어트려, 계획된 방향으로의 전도 붕괴를 원활하게 유도하고, 발파 후 충분한 회전모멘트가 발생되기 전까지 후방파쇄(Kick-back)를 방지하기 위해 개구부의 형태, 개구부의 각도, 개구부의 높이를 고려하여 발파 구역과 사전 취약 구간을 선정해야 한다. 따라서 ELS 붕괴 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션을 수행하여 Fig. 4와 같이 구조물의 사전 취약화를 수행하였다.
1차 발파의 원 계획은 A-Section Silo 총 8개동(Type A, Type B)을 1회 발파로 순차적으로 전도시키는 것이었으나, 최초 1열 2개동 발파, 전도 시 발생된 콘크리트 파쇄 파편에 의해 기폭용 도폭선의 Cut-off가 발생하면서 후위 6개동의 Silo가 전도되지 않았다. 따라서 도폭선의 Cut-off가 발생되어 비 발파된 2열의 발파부에 대한 결선보완(도폭선 단선 확인 후 기폭용 전기뇌관의 추가연결 실시)을 통해 2회 발파를 실시하여 남아 있었던 후위 6개동의 발파해체를 Fig. 9와 같이 완료하였다.
본 1차 발파의 원 계획은 A-Section Silo 총 8개동을 1회 발파로 순차적으로 전도시키는 것이었으나, 최초 1열 2개동 발파, 전도시 발생된 콘크리트 파쇄 파편에 의해 기폭용 도폭선의 Cut-off가 발생하면서 후위의 6개동의 Silo가 전도되지 않았다. 따라서 도폭선의 Cut-off가 발생되어 비 발파된 2열의 발파부에 대한 결선보완(도폭선 단선 확인 후 기폭용 전기뇌관의 추가연결 실시)을 통해 2회 차 발파를 실시하여 남아 있었던 후위의 6개동의 발파해체를 완료하였다.
방호 작업은 Fig. 7과 같이 3차 방호까지 수행하였으며, 1차 방호는 비계공 3~4인이 1조로 천공이 완료된 기둥에 부직포를 이용하여 감싼 후 천공면에 능형 철망이 1겹이 되도록 하고 그 외의 면은 2겹이 되게 하여 천공 위치 상하로 500mm까지 방호가 되도록 작업을 한 후 #8번 철선을 사용하여 단단하게 2~4개소로 결속을 하였다. 2차 방호는 비계공 5인 1조인 2개 조로 부직포 및 구갑망을 구조물의 높이에 맞게 재단하여 결속선을 이용하여 묶은 후, 외곽 부위에 앙카로 고정하여 설치하고 발파가 진행되는 방향으로부터 바깥쪽으로 겹침을 두어 시공을 하였다.
본 2차 발파의 계획은 B-Section Silo 총 6개동을 1회 발파로 순차적으로 전도시키는 것으로 발파결과 예측대로 발파가 원활하게 마무리 되었다. Cut-off 발생을 예방하기 위해 도폭선 분기를 상하부로 동시 실시하고, 분기 도폭선에 대한 복토 방호를 실시하여 발파시 Cut-off 없이 원할한 발파가 이루어진 것으로 판단된다.
따라서 7개열 Silo는 A-Section 4열과 B-Section 3열로 별도 시공되어져 있으므로 2회에 걸쳐 발파를 계획하였다. 본 Silo 발파 해체에서는 측면 방향으로 전도를 유도하기 위해 전도 방향쪽의 쉘(Shell)을 대상으로 사전 취약구간과 발파구간을 선정하고, 각각의 Silo를 순차적으로 발파 붕괴시키기 위해 Silo 각 구간별 분리는 DWS로 절단을 하여, Silo가 전도방향으로 기울어지면서 쉘(Shell)의 회전 모멘트가 발생하도록 계획하였다.

대상 데이터

RC콘크리트 기둥과 달리 RC 벽체 천공은 천공수는 많아지고 천공 길이가 짧은 특징이 있으므로 이동이 용이하고, 소음 발생이 적은 전기식 드릴을 선정하여 총 11,836공을 15일 동안 Fig. 6과 같이 수행하였다.
발파해체 대상 구조물은 총 14기 Silo로 콘의 형상과 지지방법에 따라 A, B Section으로 구분하였다. Fig.
발파해체 대상 구조물인 Silo의 입지적인 특성상 전면부 쪽으로 전도를 시키는 것이 용이하지만 현장 경계부를 침범하여 도로와 조선소, 석탄 부두에 피해를 야기 시킬 수 있으므로 Fig. 3과 같이 전도 방향을 철거된 공장부지인 Silo 측면부로 선정하였다. 이때 7개 열의 Silo를 측면 방향으로 시차를 두고 발파하는 경우 먼저 전도 된 Silo 위로 다음 Silo가 전도되어 쌓이게 되므로 원활한 파쇄를 확신할 수 없다.

성능/효과

1) 본 시멘트 Silo는 높이 대 외경의 비가 3.96이고, 내부 콘과 원통형 쉘(Shell)이 Type별로 일치 및 분리 되어 있기 때문에 연속적 발파해체가 용이하지 않지만, 정확한 붕괴거동을 위한 사전 취약화 및 발파 설계로 주변에 피해 없이 발파 해체를 완료하였다.
2) 사전취약화 시공과정에서 도면과 다른 구조적인 문제 및 시공 과정에서의 문제로 인해 설계상의 사전 취약화 구간을 시공과정에서 변경해야 하는 문제점이 발생하였으며, 발파 중 Cut-off로 인한 구조 안전성 해석이 요구되었다. 또한 Cut-off를 방지하기 위해 구조물의 연속적 붕괴 시 결선구간에 대한 보완이 필요하였다.
3) 분진 제어를 위한 살수장치를 적용하였으나, 과다 분진 발생으로 인해 분진제어 효과는 미미하였으며, 이에 대한 보완이 요구되었다. 따라서 차후 분진 발생 특성을 분석하여, 이에 적합한 분진제어 장치 및 방법에 대한 연구가 요구 되었다.
4) 연속적 붕괴로 인한 예상치 못한 파편이 발생하여 방호벽에 손상을 주어 이에 대한 보완책으로 발파 구조물 근처에 흙뚝을 쌓아 이를 일부 보완 및 방지 하였으며, 이에 대한 효과는 매우 좋은 것으로 사료되었다.

후속연구

3) 분진 제어를 위한 살수장치를 적용하였으나, 과다 분진 발생으로 인해 분진제어 효과는 미미하였으며, 이에 대한 보완이 요구되었다. 따라서 차후 분진 발생 특성을 분석하여, 이에 적합한 분진제어 장치 및 방법에 대한 연구가 요구 되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	발파해체공사 작업의 안정성 및 효율성을 위해 고려해야하는 구조물의 조건은?	화약을 이용한 발파해체공사는 구조물의 콘크리트의 조건, 사용폭약의 종류, 발파방법 등에 따라 작업의 안정성 및 효율성이 결정되므로 공사착수 전 충분한 사전조사와 검토 후 시행되어져야 한다. 많은 구조물 중 산업구조물은 설비 시설에 따른 다양한 형태와 구조를 가지고 있으며, 대규모/고강도/고강성의 특징을 보인다. 그 중 시멘트 Silo는 보통 원통형 철근 콘크리트 쉘(Shell) 구조로 이루어져 있고, 슬립폼(Slip form) 공법으로 시공하여, 신축이음(Expansion joint)이 없는 구조물이다. 또한 구조물 내 콘(Cone)과 상부에 Steel Frame 구조로 이루어진 구조물로써 해체작업이 용이하지 않다(박훈 외, 2008; 박훈 외 2009). 본 논문은 목포 삼학도에 위치한 한국제분 공장에 14기의 연속적으로 이루어진 원통형 Silo에 대한 발파해체 과정을 기술하였다.
	노후 도시의 기능회복을 위해 확대되는 것은?	노후 도시의 기능회복을 위한 각종 도시재생 사업 과정에서 수많은 노후 구조물들이 해체대상으로 발생하고 있는 시점에서 해체 및 건설공사가 확대되고 있다. 노후한 구조물의 해체 시 주변 구조물에 대한 안전문제와 주민들의 불안 및 불편사항 등 민원이 야기되어 기계식 철거의 경우, 지속적인 분진, 소음과 진동으로 인한 많은 민원이 발생하여 공사를 순조롭게 진행시키지 못하는 경우가 많이 발생한다.
	노후한 구조물의 해체 시 일어나는 문제점은?	노후 도시의 기능회복을 위한 각종 도시재생 사업 과정에서 수많은 노후 구조물들이 해체대상으로 발생하고 있는 시점에서 해체 및 건설공사가 확대되고 있다. 노후한 구조물의 해체 시 주변 구조물에 대한 안전문제와 주민들의 불안 및 불편사항 등 민원이 야기되어 기계식 철거의 경우, 지속적인 분진, 소음과 진동으로 인한 많은 민원이 발생하여 공사를 순조롭게 진행시키지 못하는 경우가 많이 발생한다. 이에, 많은 해체 현장에서 짧은 공사기간과 순간적인 소음, 진동이 발생하는 발파해체 공법을 고려하고 있다.

참고문헌 (2)

박훈, 석철기, 김승곤, 2008, 원통형 구조물의 발파해체설계에 대한 최신 발파해체 시뮬레이션 기법의 적용, 화약.발파(대한화약발파공학회지), Vol. 26, No. 1, pp. 7-14.
박훈, 박형기, 김상철, 석철기, 2009, 원통형 시멘트 사일로 발파해체 시공사례, 대한 화약발파공학회 2009년도 추계학술발표회, pp. 93-107.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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