강관말뚝 두부정리 작업은 안전성, 품질의 균일성, 작업 생산성 측면에서 개선이 필요하며, 이를 개선하기 위한 자동화 및 기계화 등 대안마련이 시급한 실정이다. 본 연구의 목적은 상기 문제점을 개선할 수 있는 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입을 개발하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 1)선행기술 분석 및 현장 전문가 설문조사, 2)AHP 분석을 활용한 핵심 요소기술 선정, 3)상세설계 도출, 4)구조적 안정성 분석, 5)풀스케일 프로토타입 개발을 수행하였다. 핵심 요소기술 선정 결과, 레이저 레벨기 및 수광기(94.46점), 강관말뚝 절단 기능에서는 플라즈마 절단(96.72점), 강관말뚝 인양 및 운반 기능에서는 회전형 그래플(93.45점)이 선정되었으며, 구조적 안정성 분석 결과, 구조적으로 가장 취약할 것으로 판단되는 3개 부재(그립부, 실린더 피벗브라켓, 그립부 베이스)에서 최소 2배 이상의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 최종적으로 개발된 풀스케일 프로토타입은 센싱부 정확도 3.39mm, 절단부 절단 속도 1분 59초로 강관말뚝 두부정리 작업의 자동화를 위한 충분한 성능을 확보한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 개발된 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇은 현업에서의 요구가 충분히 반영되고 기술적 타당성이 확보되었으므로 그 실용화 가능성이 높을 것으로 기대된다.
강관말뚝 두부정리 작업은 안전성, 품질의 균일성, 작업 생산성 측면에서 개선이 필요하며, 이를 개선하기 위한 자동화 및 기계화 등 대안마련이 시급한 실정이다. 본 연구의 목적은 상기 문제점을 개선할 수 있는 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입을 개발하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 1)선행기술 분석 및 현장 전문가 설문조사, 2)AHP 분석을 활용한 핵심 요소기술 선정, 3)상세설계 도출, 4)구조적 안정성 분석, 5)풀스케일 프로토타입 개발을 수행하였다. 핵심 요소기술 선정 결과, 레이저 레벨기 및 수광기(94.46점), 강관말뚝 절단 기능에서는 플라즈마 절단(96.72점), 강관말뚝 인양 및 운반 기능에서는 회전형 그래플(93.45점)이 선정되었으며, 구조적 안정성 분석 결과, 구조적으로 가장 취약할 것으로 판단되는 3개 부재(그립부, 실린더 피벗 브라켓, 그립부 베이스)에서 최소 2배 이상의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 최종적으로 개발된 풀스케일 프로토타입은 센싱부 정확도 3.39mm, 절단부 절단 속도 1분 59초로 강관말뚝 두부정리 작업의 자동화를 위한 충분한 성능을 확보한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 개발된 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇은 현업에서의 요구가 충분히 반영되고 기술적 타당성이 확보되었으므로 그 실용화 가능성이 높을 것으로 기대된다.
The primary objective of this study is to develop an all-in-one based steel pipe pile cutting robot prototype that improves the conventional steel pipe pile head cutting work in safety, quality, and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review ...
The primary objective of this study is to develop an all-in-one based steel pipe pile cutting robot prototype that improves the conventional steel pipe pile head cutting work in safety, quality, and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review and expert survey, 2)selection of core technology using AHP analysis, 3)deduction of detail design, 4)verification of structural stability, 5)development of full-scale prototype. As a result leveling laser and laser detector(94.46), plasma cutter(96.72), rotary grapple(98.45) are selected as a core technologies. As an outcome, it is analyzed that gripper, cylinder pivot bracket and gripper base are structurally stable. Their maximum stresses are shown as 43.0%, 19.4%, 5.3% compared to their yield strength respectively. The development of full-scale prototype in this study will be utilized for the development of the all-in-one attachment based steel pipe pile cutting robot commercialization model.
The primary objective of this study is to develop an all-in-one based steel pipe pile cutting robot prototype that improves the conventional steel pipe pile head cutting work in safety, quality, and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review and expert survey, 2)selection of core technology using AHP analysis, 3)deduction of detail design, 4)verification of structural stability, 5)development of full-scale prototype. As a result leveling laser and laser detector(94.46), plasma cutter(96.72), rotary grapple(98.45) are selected as a core technologies. As an outcome, it is analyzed that gripper, cylinder pivot bracket and gripper base are structurally stable. Their maximum stresses are shown as 43.0%, 19.4%, 5.3% compared to their yield strength respectively. The development of full-scale prototype in this study will be utilized for the development of the all-in-one attachment based steel pipe pile cutting robot commercialization model.
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문제 정의
따라서 본 연구의 목적은 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계 및 구조적 타당성 분석 결과를 도출하고, 이를 토대로 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입을 개발하는 것이다.
본 연구에서는 개발로봇의 상세설계에 앞서 핵심 요소기술을 선정하는데 있어 현업에서의 의견이 충분히 반영될 수 있도록 설문조사 기반의 AHP (Analytic Hierarchy Process) 분석 및 Trade-off Analysis를 수행하여 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 주요 기능별 요소기술을 정량적으로 평가하여 핵심 요소기술을 선정하고자 한다.
본 연구에서는 이러한 문제점에 대해 실제 현장 관리자 입장에서의 인식을 조사하기 위해 강관말뚝 두부정리 작업 경력을 지닌 46인의 현장 전문가를 대상으로 설문조사를 수행하였다.
본 연구에서는 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입 개발에 앞서, 상세설계에 대한 구조적 타당성을 분석하고자 한다.
제안 방법
강관말뚝 절단 부위 핸들링부[Fig. 5]의 핵심 요소기술로는 회전형 그래플이 선정되었으므로, 본 연구에서는 이를 실제 강관말뚝 절단 부위 핸들링부의 상세설계에 반영하였다.
, 중량 734kg의 강관말뚝을 호이스트에 체결한 뒤 강관말뚝 핸들링부에 고정하고 강관말뚝의 절단을 5 회 수행하는 방식으로 성능 분석을 수행하였다.
AHP 분석을 통해 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 핵심 요소기술을 선정하고, 선정된 핵심 요소기술이 반영된 실물제작이 가능한 형태의 상세설계를 도출한다.
강관말뚝 두부정리 공사 경력을 지닌 현장 전문가 설문조 사를 통해 강관말뚝 두부정리 작업에 대한 현장 인식 조사를 수행하고, 국내·외 강관말뚝 두부정리 장비 관련 선행기술을 분석한다.
강관말뚝 절단 부위 핸들링부는 대상 강관말뚝 규격의 변화및 강관말뚝 형상 변화에 대응하여 안정적인 작업을 수행할수 있도록 클램프 내측면에 돌출부(돌기)를 설계하여 마찰력을 확보하였으며, 핸들링부가 폐곡면 구조를 형성하도록 설계함으로써 단면 모멘트 및 구조 안정성을 향상시켰다.
강관말뚝 절단부[Fig. 4]의 핵심 요소기술로는 플라즈마 절단 방식이 선정되었으므로, 본 연구에서는 이를 실제 강관말뚝 절단부의 상세설계에 반영하였다.
강관말뚝 절단부는 인버 터와 토치, 노즐로 구성된 플라즈마 절단기(Captaion-130P)가 적용되었으며, 이를 활용하여 두께 12㎜ 이상의 강관말뚝을 절단할 수 있도록 설계되었다.
강관말뚝 절단위치 센싱부의 핵심 요소기술로는 레이저 레벨기 및 수광기가 선정되었으므로, 본 연구에서는 이를 실제 강관말뚝 절단위치 센싱부의 상세설계에 반영하였다.
구조해석 모델링은 유한 요소 모델링 및 메쉬 작업을 진행하고, 2D, 3D 요소를 혼용 하여 구성하였다.
그립부에 작용하는 하중은 절단된 강관말뚝상부의 무게로 설정되었으며, 그립부는 좌우 대칭 형상으로 쌍을 이루며 동일한 응력을 감당하기 때문에 본 연구에서는 한 개 그립에 대한 구조해석을 수행하였다.
도출된 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계를 기반으로 구조해석을 위한 경계조건을 설정하고, 구조적 타당성 분석을 수행한다.
도출된 상세설계 및 구조적 타당성 분석 결과를 토대로, 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로 토타입을 개발한다.
따라서본 연구에서는 상기 핵심 요소기술을 반영하여 강관말뚝 두부 정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계를 수행하였다.
또한 절단된 강관말뚝상부가 하중으로 작용할 경우 응력이 집중될 것으로 예상되는 3개 부재 1)그립부, 2)실린더 피벗 브라켓, 3)그립부 베이스를 모델링하여 구조 해석을 수행하였다.
또한 제작된 프로토타입의 1)강관말뚝 절단위치 센싱부, 2)강관말뚝 절단부 성능을 분석하기 위해 [Fig. 11]과 같이 굴삭기를 대신하여 개발로봇을 지지할 수 있는 3,000×3,000㎟ 크기의 Test-bed를 구성하였다.
AHP 분석 기법은 불확실한 상황이나 다양한 평가의 기준이 있을 때 활용할 수 있으며 (Kim, 2012), 의사결정자의 판단에 대한 일관성을 측정할 수있어 분석 결과의 신뢰성 확보가 가능하다(Cho, 2005). 본 연구에서는 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 핵심 요소기술 선정을 위한 AHP 분석 프로세스를 아래 [Fig.2]와 같이 도출하고 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 강관말뚝 두부정리 공사 경험을 지닌 46인의 현장 전문가 설문조사를 통해 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 주요 기능별 평가 항목을 ①안전성, ② 정확성, ③작업 생산성, ④경제성, ⑤품질의 균일성의 다섯 가지로 구분하고, 주요 기능별로 평가가 필요한 항목을 아래 [Table 1]과 같이 선정하였다.
본 연구에서는 국내·외에서 개발된 강관말뚝 두부정리 장비 관련 선행기술에 대한 조사 및 분석을 수행하였다[Fig. 1].
본 연구에서는 선행연구(Yeom, 2018)를 통해 도출된 강관 말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 개념디자인 및 현장 전문가 설문조사 결과를 활용하여, 강관말뚝 두부정리 및절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계 및 구조적 타당성 분석 결과를 도출하고, 이를 토대로 실제 풀스케일 프로토타입의 제작을 수행하였다.
본 연구에서는 앞서 도출된 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계 및 구조적 타당성 분석 결과를 토대로, 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입의 제작을 [Fig. 10]과 같이 수행하였다.
본 연구에서는 앞서 도출된 핵심 요소기술을 반영하여 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계를 [Fig. 3]과 같이 도출하였다.
본 연구에서는 앞서 선정된 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 주요 기능별 평가 항목 선정 결과를 토대로, 평가 항목별 가중치 산정을 위한 9점 척도 기반의 1:1 쌍대비교 설문조사를 수행하였다.
실린더 피벗 브라켓에 작용하는 하중은 그립부와 마찬가지로 절단된 강관말뚝상부의 무게로 설정되었으며, 실린더 피벗 브라켓 또한 좌우 대칭 형상으로 쌍을 이루며 동일한 응력을 감당하기 때문에 한 개의 실린더 피벗 브라켓에 대한 구조 해석을 수행하였다.
평가점수는 설문을 통해 각 요소기술별 순위를 응답받고 순위별 점수를 합산하는 방식으로 수행 되었다.
대상 데이터
강관말뚝 절단 기능에 대한 성능 분석을 위해 직경 500㎜, 두께 9t, 높이 5m.
구조해석을 위한 로봇의 소재는 SM400A 강재가 적용되었으며, 아래 [Table 6]은 SM400A 강재의 물성치를 나타낸 것이다.
본 연구는 현장 전문가 설문조사를 통해 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계를 도출하고, 이에 대한 구조적 타당성을 분석하며, 최종적으로는 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입을 개발하는 것으로 연구의 범위를 한정한다.
본 연구에서는 3.1.1절의 평가 항목 선정 결과를 토대로, 기계설계 및 제작 전문가 41인을 대상으로 요소기술별 평가점수 산정을 수행하였다.
상기 3개 요소기술에 대한 성능평가 항목별 평가점수 산정 결과는 아래 [Table 5]와 같으며, 3.1.2절에서 도출된 가중치와의 연계를 통해 작업 안전성, 작업 생산성 측면에서 가장 우수하게 평가받은 3)회전형 그래 플(93.45점)이 강관말뚝 인양 및 운반 기능의 핵심 요소기술로 선정되었다.
본 연구에서는 앞서 선정된 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 주요 기능별 평가 항목 선정 결과를 토대로, 평가 항목별 가중치 산정을 위한 9점 척도 기반의 1:1 쌍대비교 설문조사를 수행하였다. 설문조사는 46인의 현장 전문가를 대상으로 수행되었으며, 설문 결과의 신뢰성을 높이기 위해 설문지의 일관성 비율(CR; consistency ratio)이 0.1 미만 (Saaty, 1980)으로 나타난 설문 결과만을 분석에 반영하였다. 일관성 비율(CR) 분석 결과, 1)절단위치 센싱 기능 28부, 2)강 관말뚝 절단 기능 31부, 3)강관말뚝 인양 및 운반 기능 31부의 설문지가 일관성 비율 0.
일관성 비율(CR) 분석 결과, 1)절단위치 센싱 기능 28부, 2)강 관말뚝 절단 기능 31부, 3)강관말뚝 인양 및 운반 기능 31부의 설문지가 일관성 비율 0.1 이하로 분석되었으며, 선정된 설문 지를 활용한 가중치 산정 결과는 아래 [Table 2]와 같다.
이론/모형
레이저 레벨기 하드웨어는 Sokkia社 LP510 모델이 적용되었으며, 수광기의 센서는 LR300 모델의 사양을 토대로 본 장비에 적합하도록 개조하여 상세설계에 적용하였다.
본 연구의 구조해석에는 상세설계에서 활용하였던 Dassault Systemes社 CATIA v.21의 구조해석 모듈이 활용되었으며, 구조해석 프로세스는 아래 [Fig. 6]과 같다.
성능/효과
1) 강관말뚝 두부정리 작업에 대한 현장인식 설문조사 결과, 현행 강관말뚝 두부정리 작업에 대해 노무자 안전성 측면 (56.8%), 품질의 균일성 측면(27.0%), 작업 생산성/편의성 측면(16.2%)의 순서로 개선이 시급하다고 응답하였으며, 95.7% 의 응답자가 현행 강관말뚝 두부정리 작업의 개선을 위한 자동화 로봇 개발 등의 대안마련이 시급하다고 응답하였다.
2) 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설 계를 위해 AHP 분석을 통해 핵심 요소기술을 선정한 결과, 절단위치 센싱 기능에서는 레이저 레벨기 및 수광기(94.46 점), 강관말뚝 절단 기능에서는 플라즈마 절단(96.72점), 강관말뚝 인양 및 운반 기능에서는 회전형 그래플(93.45점)이 핵심 요소기술로 선정되었다.
3) 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇 상세설 계에 대한 구조적 타당성 분석 결과, 그립부 항복강도 대비 43%, 실린더 피벗 브라켓 항복강도 대비 19.4%, 그립부 베이스 항복강도 대비 5.3%의 최대응력이 발생하는 것으로 분석 되었으며, 이에 따라 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계는 구조적으로 안정한 것으로 분석되었다.
4) 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇 풀스케일 프로토타입에 대한 성능 분석 결과, 강관말뚝 절단위치 센싱 부는 고정밀도 1.20㎜, 표준 정밀도 3.39㎜의 인식 정확도를 지님에 따라 신뢰할만한 수준의 성능을 보였으며, 강관말뚝 절단부는 강관말뚝 1개소 절단에 평균 1분 59초의 작업시간이 소요됨에 따라 재래식 방식의 작업속도 대비 3배 이상 우수한 성능을 보이는 것으로 분석되었다.
강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇 상세설계에 대한 구조해석 결과, 구조적으로 가장 취약할 것으로 판단되는 3개 부재(그립부, 실린더 피벗 브라켓, 그립부 베이스)에서 최소 2배 이상의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다.
고양시 소재의 강관말뚝 두부정리 작업 현장에 대한 조사 결과, 현행 강관말뚝 두부정리는 매 작업 프로세스마다 투입되는 노무 인력 및 건설장비의 종류가 상이하고, 작업 팀의 변경이 빈번하게 발생하기 때문에 작업 시 유휴시간이 크게 발생한다는 작업 프로세스 상의 문제점을 지니고 있는 것으로 조사되었다.
구조해석 결과, 강관말뚝과 접하는 돌출부 8개소 부위에 국부적으로 최대 응력이 발생하는 것으로 분석되었으며, 이 때 그립부에 발생하는 최대 응력은 94.73MPa로 그립부의 항복강도인 220MPa 대비 약 43%의 응력 수준인 것으로 분석되었다[Fig. 7].
구조해석 결과, 그립 핀 지지 부위에 최대 응력이 발생하는 것으로 분석되었으며, 이 때 그립부 베이스에 발생하는 최대 응력은 10.61MPa로 그립부 베이스의 항복강도인 220MPa 대비 약 5.3%의 응력 수준인 것으로 분석되었다[Fig. 9].
구조해석 결과, 실린더 핀의 삽입 부위 내경측에 최대 응력이 발생하는 것으로 분석되었으며, 이 때 실린더 피벗 브라 켓에 발생하는 최대 응력은 42.84MPa로 실린더 피벗 브라켓의 항복강도인 220MPa 대비 약 19.4%의 응력 수준인 것으로 분석되었다[Fig. 8].
노무자 안전성 측면에서는 63.8%의 응답자가 절단된 강관말뚝상부의 인양 중 견고하지 못한 체결 방식으로 인한 충돌 및 낙하 사고를 개선하기 위한 방안 마련이 매우 시급하다고 응답하였으며, 품질의 균일성 측면에서는 72.3%의 응답자가 노무자의 작업 숙련도에 따른 절단면 품질 저하 문제를 개선해야 한다고 응답하였다.
선정 결과, 1)절단위치 센싱 기능에서는 절단 위치 인식 정확성, 작업 생산성, 경제성 항목이 선정되었으며, 2)강관말뚝 절단 기능에서는 작업 안전성, 작업 생산성, 경제성, 품질의 균일성 항목이 선정되었다. 또한 3)강관말뚝 인양 및 운반 기능에서는 작업 안전성, 작업 생산성, 경제성 항목이 선정되었다.
먼저 강관말뚝 두부정리 작업의 1)노무자 안전성 측면, 2) 품질의 균일성 측면, 3)작업 생산성/편의성 측면의 문제점을 대상으로 개선 우선순위에 대한 설문조사 결과, 1)노무자 안전성 측면(56.8%), 2)품질의 균일성 측면(27.0%), 3)작업 생산성/편의성 측면(16.2%)의 순서로 개선이 시급하다고 응답 하였다.
분석 결과, 강관말뚝 핸들링부는 상기 강관말뚝에 대한 안정적인 고정성 능을 보였으며, 강관말뚝 절단부는 5회 작업 평균 1분 59초의 속도로 절단작업을 수행할 수 있어 재래식 강관말뚝 절단 방식의 작업속도(약 7~8분) 대비 3배 이상 우수한 성능을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다[Fig. 12].
상기 3개 요소기술에 대한 성능평가 항목별 평가점수 산정 결과는 아래 [Table 3] 과 같으며, 3.1.2절에서 도출된 가중치와의 연계를 통해 절단위치 인식 정확성, 작업 생산성, 경제성 측면에서 가장 우수 하게 평가받은 1)레이저 레벨기 및 수광기(94.46점)가 절단위치 센싱 기능의 핵심 요소기술로 선정되었다.
상기의 문제점을 종합적으로 고려해볼 때, 95.7%의 응답자가 이와 같은 문제점에 대한 개선 필요성을 인지하고 있으며, 이를 개선하기 위한 자동화 로봇 개발 등의 대안마련이 시급하다고 응답하였다.
선정 결과, 1)절단위치 센싱 기능에서는 절단 위치 인식 정확성, 작업 생산성, 경제성 항목이 선정되었으며, 2)강관말뚝 절단 기능에서는 작업 안전성, 작업 생산성, 경제성, 품질의 균일성 항목이 선정되었다.
이 중 미국 A사, 핀란드 M사에서 개발된 장비는 어태치먼트(Attachment) 형태의 장비로 개발 됨에 따라 강관말뚝의 절단뿐만 아니라 절단된 말뚝상부 인양 및 운반 기능을 복합적으로 수행할 수 있다는 장점을 지닌 것으로 분석되었다.
이는 선행연구(Yeom, 2018)에서 정성적으로 수행된 핵심 요소기술 선정 결과와 일치하므로, 본 연구를 통해 선정된 핵심 요소기술은 정성적, 정량적 측면에서 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇을 개발하기에 적합하다고 판단할 수 있다.
절단위치 센싱 기능에 대한 성능 분석 결과, 레이저 레벨기 로부터 발진된 빛에 대한 수광기의 인식 오차 범위는 고 정밀 도에서 1.20㎜(30회 측정 평균), 표준 정밀도에서 3.39㎜로 분석되었으며, 수광기의 빛 인식 범위는 57.35㎜(30회 측정 평균)로 분석되었다.
즉 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 상세설계는 구조적으로 안정하여 실물제작 시 목표한 성능을 충분히 발휘할 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
본연구 결과를 활용하여 실제 현업에서 활용 가능한 수준의 실용화 모델이 개발될 경우, 강관말뚝 두부정리 작업의 안전성 확보, 작업 편의성 및 품질 제고에 따른 생산성 및 경제성 향상이 가능할 것으로 기대된다.
최근 강관말뚝 관련 재료의 내구성 향상 및 수명 증대, 외력에 대한 저항력 향상 등 기술 개발 및 개량이 활발히 수행되고 있으며, 강관말뚝의 시장 규모(교량 40%, 항만시설 20%, 플랜트 20%)를 고려해 볼 때 향후 강관말뚝의 수요 및 적용 범위는 비약적으로 확장될 것으로 기대된다(Yoo et al., 2011).
추후 본 연구를 통해 개발된 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 프로토타입은 실제 현장 적용이 가능한 수준의 실용화 모델로 개발될 예정이며, 현업에서의 요구가 충분히 반영되고 기술적 타당성이 확보된 본 연구의 결과물은그 실용화 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
강관말뚝 두부 정리 작업이란 무엇인가?
이러한 강관말뚝이 상부 구조물과 안정적인 연결을 통해 지지력을 확보하기 위해서는 반드시 지반 관입된 강관말뚝에 대한 두부정리 작업이 수행되어야 한다. 강관말뚝 두부 정리 작업은 강관말뚝의 지반 관입 이후 기초의 레벨을 맞추기 위해 수행되는 필수 작업으로, 관입된 말뚝의 상부를 일정한 높이로 절단하고 절단면 상부에 철근 캡을 설치하는 방식으로 작업이 수행되며, ⑴측량 및 강관말뚝 절단선 표시, ⑵강관말뚝 절단, ⑶절단 부위 전도 및 인양, ⑷절단 부위 운반 및 적재, ⑸두부보강 캡 설치의 프로세스로 진행 된다.
고양시 소재의 강관말뚝 두부 정리 작업의 문제점은 무엇인가?
고양시 소재의 강관말뚝 두부정리 작업 현장에 대한 조사 결과, 현행 강관말뚝 두부정리는 매 작업 프로세스마다 투입되는 노무 인력 및 건설장비의 종류가 상이하고, 작업 팀의 변경이 빈번하게 발생하기 때문에 작업 시 유휴시간이 크게 발생한다는 작업 프로세스 상의 문제점을 지니고 있는 것으로 조사되었다. 또한 매 작업 프로세스마다 노무 자의 현장 투입이 불가피한 현행 작업 방식에서는 노무자 안전성 측면의 문제가 지속적으로 발생하고 있으며, 숙련된 건설 기능인력의 감소로 인해 품질의 균일성 및 작업 생산성 측면의 문제도 지속적으로 발생하고 있는 것으로 조사되었다.
강관말뚝이란 무엇인가?
강관말뚝은 횡하중 및 휨모멘트가 크게 작용하는 교량, 항만시설 등과 같은 토목구조물 공사에서 주로 사용되는 말뚝기초로, 단위면적 당 하중지지능력이 타 말뚝에 비해 우수하고, 이음과 절단이 용이하므로 지지층의 깊이가 깊은 지반에서도 말뚝을 소요길이까지 시공할 수 있는 특징을 지니고 있다. 최근 강관말뚝 관련 재료의 내구성 향상및 수명 증대, 외력에 대한 저항력 향상 등 기술 개발 및 개량이 활발히 수행되고 있으며, 강관말뚝의 시장 규모(교량 40%, 항만시설 20%, 플랜트 20%)를 고려해 볼 때 향후 강관말뚝의 수요 및 적용 범위는 비약적으로 확장될 것으로 기대된다(Yoo et al.
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