[논문]데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템

최순욱; 장수호

데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템 원문보기

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만 국내에는 로드헤더 제작사가 없을 뿐만 아니라 로드헤더에 의한 시공 실적이 거의 없는 상황이어서 로드헤더의 설계･제작 및 시공에 대한 기술이 축적되어 있지 않다. 따라서 데이터베이스를 구축하고 구축된 자료 간의 상관관계로부터 경험적인 로드헤더의 기초 설계 정보를 획득하고자 하였다. 데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템은 143개의 커팅헤드와 213개의 픽커터에 대한 D/B를 기반으로 커팅헤드의 최대용량과 굴착성능을 예측할 수 있는 설계 모듈을 포함하였고, 시공조건에 따른 픽커터 자동 배열설계가 가능하도록 하였다.
본 고에서는 데이터베이스에 기반한 로드헤더 커팅헤드의 설계시스템을 소개함으로써 로드헤더 설계기술에 대한 국내기술자들의 이해를 돕고 이를 통해 친환경적이고 안전한 암반 굴착이 가능한 로드헤더의 국내 활성화를 도모하고자 하였다.

제안 방법

좌측 프로젝트 입력창에서 프로젝트에 대한 입력 및 관리를 수행할 수 있으며, 각 프로젝트에 대해 우측 입력창에서는 터널 굴착단면적, 암석의 역학적-물리적 특성, 작업조건 등과 같은 설계자료의 입력에 따라 데이터베이스 모델을 기반으로 입력조건에 적합한 로드헤더의 사양을 추정하도록 되어있다. 더불어 장비의 사양에 따라 예상되는 굴착성능 (m³/hr and m³/day)을 산출하고 암석의 석영 함유량에 기초하여 픽커터의 마모 수명(picks/m³, pick/m)을 예측한다.
따라서 데이터베이스를 구축하고 구축된 자료 간의 상관관계로부터 경험적인 로드헤더의 기초 설계 정보를 획득하고자 하였다. 데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템은 143개의 커팅헤드와 213개의 픽커터에 대한 D/B를 기반으로 커팅헤드의 최대용량과 굴착성능을 예측할 수 있는 설계 모듈을 포함하였고, 시공조건에 따른 픽커터 자동 배열설계가 가능하도록 하였다. 데이터베이스화 한 자료는 외국 12개 로드헤더 제작사의 각종 자료들로부터 수집하였고 구축된 데이터베이스의 설계정보 항목은 표 2와 같이 제작사 정보, 커팅헤드의 형식 등과 같은 일반적인 정보가 4개, 크기, 중량 등과 같이 장비 규격과 관련된 정보 4개, 커팅헤드 관련 정보 11개 및 동력 시스템 관련 정보 4개로 구성하였다.

대상 데이터

데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템은 143개의 커팅헤드와 213개의 픽커터에 대한 D/B를 기반으로 커팅헤드의 최대용량과 굴착성능을 예측할 수 있는 설계 모듈을 포함하였고, 시공조건에 따른 픽커터 자동 배열설계가 가능하도록 하였다. 데이터베이스화 한 자료는 외국 12개 로드헤더 제작사의 각종 자료들로부터 수집하였고 구축된 데이터베이스의 설계정보 항목은 표 2와 같이 제작사 정보, 커팅헤드의 형식 등과 같은 일반적인 정보가 4개, 크기, 중량 등과 같이 장비 규격과 관련된 정보 4개, 커팅헤드 관련 정보 11개 및 동력 시스템 관련 정보 4개로 구성하였다.

후속연구

특히 본 기술에서 제안하는 로드헤더의 설계를 위한 전체적인 설계절차 제시와 설계절차에 따라 데이터베이스에 기반하여 로드헤더의 핵심사양을 개략적으로 산출하고 커팅헤드의 설계에 있어서 가장 중요한 최적의 커터 간격과 커터 관입깊이의 비율을 TBM의 경우와 마찬가지로 실험이나 데이터베이스에 기반한 예측식들을 통해 도출하는 점은 향후 국내 로드헤더 설계기술의 발전에 기여 할 수 있을 것이다. 마지막으로 데이터베이스의 신뢰성을 높이기 위한 추가적인 자료 수집 및 분석이 필요할 것으로 사료된다.
본 기술은 친환경적이고 안전한 암반 굴착을 위해 전 세계적으로 적용이 증가하고 있는 로드헤더의 커팅헤드 설계시스템에 대한 것으로 우리나라에 로드헤더와 관련된 기술자료가 부족한 점을 고려할 때 본 기술에서 제안하고 있는 로드헤더의 최적선정과 핵심 설계항목의 산출방법은 향후 로드헤더 사양 선정에 유용한 자료가 될 수 있을 것이다. 특히 본 기술에서 제안하는 로드헤더의 설계를 위한 전체적인 설계절차 제시와 설계절차에 따라 데이터베이스에 기반하여 로드헤더의 핵심사양을 개략적으로 산출하고 커팅헤드의 설계에 있어서 가장 중요한 최적의 커터 간격과 커터 관입깊이의 비율을 TBM의 경우와 마찬가지로 실험이나 데이터베이스에 기반한 예측식들을 통해 도출하는 점은 향후 국내 로드헤더 설계기술의 발전에 기여 할 수 있을 것이다.
이상과 같은 과정을 통해 로드헤더의 최대 핵심 사양과 커팅헤드의 배열 설계가 이루어지면, 로드헤더의 가동율과 작업시간을 가정하여 로드헤더의 순굴착속도, 굴진율 및 픽커터의 소모량을 예측하는 식들로부터 예측 값을 계산하는 것으로 로드헤더의 설계를 완료한다.
본 기술은 친환경적이고 안전한 암반 굴착을 위해 전 세계적으로 적용이 증가하고 있는 로드헤더의 커팅헤드 설계시스템에 대한 것으로 우리나라에 로드헤더와 관련된 기술자료가 부족한 점을 고려할 때 본 기술에서 제안하고 있는 로드헤더의 최적선정과 핵심 설계항목의 산출방법은 향후 로드헤더 사양 선정에 유용한 자료가 될 수 있을 것이다. 특히 본 기술에서 제안하는 로드헤더의 설계를 위한 전체적인 설계절차 제시와 설계절차에 따라 데이터베이스에 기반하여 로드헤더의 핵심사양을 개략적으로 산출하고 커팅헤드의 설계에 있어서 가장 중요한 최적의 커터 간격과 커터 관입깊이의 비율을 TBM의 경우와 마찬가지로 실험이나 데이터베이스에 기반한 예측식들을 통해 도출하는 점은 향후 국내 로드헤더 설계기술의 발전에 기여 할 수 있을 것이다. 마지막으로 데이터베이스의 신뢰성을 높이기 위한 추가적인 자료 수집 및 분석이 필요할 것으로 사료된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

로드헤더의 장점은?

로드헤더는 단면 형상에 대한 대응력이 좋을 뿐만 아니라, 장비의 제작기간이 짧고 장비의 이동과 조립이 수월하고 TBM과 비교할 때 초기 투자비용이 적다는 것이 큰 장점이다. 특히, 단면 크기가 유사하다고 가정할 때, 대단면 터널에서 로드헤더의 투자비용은 TBM 대비 15% 수준이며, 소단면에서는 30% 수준이다.

로드헤더란 무엇인가?

로드헤더(roadheader)는 부분단면 굴착기 또는 자유단면 굴착기로 불리기도 하며, TBM(Tunnel Boring Machine)과 달리 단면 형상에 따른 큰 제약이 없이 터널을 굴착할 수 있는 기계 굴착장비이다. 이 굴착장비는 압축강도가 최대 170 MPa인 경암 굴착도 가능한 것으로 보고되고 있으나, 픽커터의 절삭성능과 내마모성의 한계로 인하여 압축강도가 100 MPa 이하인 비교적 연암 조건에서 효과적인 것으로 알려져 있다(Rostami 외, 1994, Tunnel Business Magazine, 2011).

국내 로드헤더의 적용 실적이 전무한 이유는?

그러나 우리나라에서 로드헤더의 적용 실적은 거의 전무하다. 그 이유로는 여러 가지가 있겠지만 국내에서는 발파위주의 터널공법 적용으로 인해 기계식 굴착공법의 연구개발 및 활용이 부족하여 로드헤더에 대한 이해가 부족한 점과 TBM과 마찬가지로 로드헤더의 핵심 설계･제작 기술 역시 독일, 영국, 오스트리아, 미국, 일본, 중국 등의 약 6개국만 보유하고 있다는 점이 로드헤더의 활용을 저해하는 요인이 되고 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

데이터베이스 기반 로드헤더 커팅헤드 설계시스템 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

최순욱 (90) 장수호 (127)

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper