[논문]암석물성이 워터젯 암석절삭 성능에 미치는 영향고찰

오태민; 박의섭; 천대성; 조계춘; 주건욱

doi:10.9711/ktaj.2015.17.5.533

[국내논문] 암석물성이 워터젯 암석절삭 성능에 미치는 영향고찰
A review of the effects of rock properties on waterjet rock cutting performance 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.17 no.5, 2015년, pp.533 - 551

오태민 (한국지질자원연구원, 지하공간연구실) , 박의섭 (한국지질자원연구원, 지하공간연구실) , 천대성 (한국지질자원연구원, 지하공간연구실) , 조계춘 (한국과학기술원, 건설및환경공학과) , 주건욱 (한국과학기술원, 건설및환경공학과)

초록
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암석은 인공적인 재료(금속, 유리)에 비해 불균질하고 이방성을 가지고 있기 때문에 워터젯 절삭시 매우 복잡하게 파쇄되는 특성을 가진다. 워터젯 절삭시 암석특성에 따라 절삭성능이 결정되므로 물성에 대한 영향을 파악하는 것은 매우 중요하다. 워터젯 절삭효율에 영향을 미치는 물성은 선행문헌의 실험조건(수압, 연마재 투입량, 이격거리 등) 및 암종에 따라 다양하게 제시되고 있다. 본 연구에서는 워터젯 시스템을 이용한 암석절삭에 있어서 물성영향에 대해 문헌연구를 실시하고 중요 물성을 분석하였다. 선행문헌 연구를 통해 암석의 공극율, 일축압축강도, 경도가 워터젯 암석 절삭에 있어서 중요한 물성으로 도출되었다. 분석결과는 향후 워터젯 절삭 기술을 이용한 터널공사시, 암반특성에 따른 굴착효율을 예측하기 위한 기초지식을 제공할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The rock fracturing during waterjet cutting is very complicated because rock is inhomogeneous and anisotropic, compared with artificial materials (e.g., metal or glass). Thus, it is very important to verify the effects of rock properties on waterjet rock cutting performance. Properties affecting the rock cutting efficiency have been variously described in the literature, depending on the experimental conditions (e.g., water pressure, abrasive feed rate, or standoff distance) and rock-types studied. In this study, a rock-property-related literature review was performed to determine the key properties important for waterjet rock cutting. Porosity, uniaxial compressive strength, and hardness of the rock were determined to be the key properties affecting waterjet rock cutting. The results of this analysis can provide the basic knowledge to determine the cutting efficiency of waterjet rock cutting technology for rock excavation-related construction.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	초고압 워터젯은 어떤 경우에 사용되었는가?	초고압 워터젯을 이용한 절삭기술은 파쇄가 일어나는 재료 주변의 추가적인 응력과 열을 발생시키지 않는다. 이러한 장점으로 기존 워터젯 기술은 금속, 유리, 세라믹과 같은 공장규모에서 재료가공을 위해 주로 사용되었다. 특히 암반을 다루는 것에 있어 원하는 형태로 절삭이 가능하고 암종과 물성에 따른 시스템(특히 노즐) 교체가 불필요하기 때문에 토목 및 자원 개발 적용시 큰 장점으로 작용된다. 최근 초고압 워터젯 시스템이 암석절삭이나 천공에 활발히 활용되면서 터널시공과 관련된 다양한 연구가 수행중이다.
	초고압 워터젯을 이용한 절삭기술의 장점은?	초고압 워터젯을 이용한 절삭기술은 파쇄가 일어나는 재료 주변의 추가적인 응력과 열을 발생시키지 않는다. 이러한 장점으로 기존 워터젯 기술은 금속, 유리, 세라믹과 같은 공장규모에서 재료가공을 위해 주로 사용되었다.
	워터젯은 연마재의 사용 유무에 따라 어떻게 나눌 수 있는가?	워터젯은 연마재의 사용 유무에 따라 순수 워터젯(plain waterjet)과 연마재 워터젯(abrasive waterjet)으로 나눌 수 있다. 순수 워터젯은 1972년 초고압 펌프가 개발되어 산업현장에 사용되면서 처음으로 알려졌다(Summers 1995).

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