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문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 지하광산 입체모형 제작 기법의 단점을 개선하기 위해 지하광산의 갱도연결점 좌표를 입력 자료로 사용하여 갱도의 3차원 입체형상을 구현하고 모델 분할 및 지지대 생성과 3D프린터용 파일 변환 기능을 가진 소프트웨어를 개발하였다. 이를 통해 실제 지하광산 갱도 일부를 모델링하고 3D프린터로 물리모형을 시험제작함으로써 개발된 소프트웨어의 활용성을 검증하였다.
- 따라서 대부분의 현장에서는 2차원 캐드 도면에 작성한 갱내 지도에 특정 지점에 대한 심도 정보를 추가로 기입하여 이를 광산 개발 및 운영 등의 목적으로 이용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 국내 광산 기업의 경쟁력 강화를 위해 별도의 시설 구축이나 상용 소프트웨어 구입 없이도 2차원 도면과 대략적인 심도 정보만을 활용하여 3차원 갱도모델을 생성하고 이를 3D 프린팅 가능한 형식으로 변환하여 손쉽게 지하광산갱도의 물리모형 제작이 가능하도록 하는 알고리듬과 소프트웨어를 개발하였다. 또한 실제 가용 중인 광산의 갱도 구간 일부를 모델링하고 3D 프린터를 통해 물리모형을 제작함으로써 해당 연구 성과로 개발된 소프트웨어 ｢UMine2STL｣의 성능과 활용성을 검증하였다.
- 광체의 형상이나 발파로 인한 갱도 내부의 불규칙한 표면을 모두 반영할 경우 입력자료의 수집과 처리에 드는 비용 및 시간이 증가한다. 이러한 점을 고려하여 지하광산 갱도의 형상을 단순화함으로써 적절한 수준의 정밀도를 유지하면서도 신속한 모델링이 가능 한 알고리듬을 개발하고자 하였다. 이를 위해 광산 기본자료인 갱도좌표를 활용하여 갱도 세그먼트와 연결부를 정의하는 알고리듬을 다음과 같이 정의하고 적용 하였다.
- 이와 같은 문제를 개선하기 위해 본 연구에서는 3D 프린팅 기법을 도입하고자 하였다. 3D 프린팅 기법은 컴퓨터 기반의 환경에서 생성된 입체형상의 모델을 다양한 재료와 메커니즘을 이용해 실체를 가진 물체로 구현하는 기술을 말한다.
- 소요된 비용은 한 채당 5,000 USD 가량으로 3D 프린팅 기술이 비용 효율적이고 환경 친화적인 토목건축 시공에 사용될 수 있음을 보여주었다(Fereshtenejad and Song, 2016). 이처럼 최근 여러 산업계 전반에서 그 활용도와 효용성이 점점 증대되고 있는 3D프린팅 기술을 광업 분야에 도입하여, 지하광산 갱도의 복잡한 형상을 높은 정밀도의 3차원 물리모형으로 단시간 내에 제작할 수 있는 기법을 개발하고자 하였다.
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