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강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 프로토타입 개발
Development of All-in-one Attachment Based Steel Pipe Pile Cutting Robot Prototype 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.19 no.6, 2018년, pp.115 - 123  

염동준 (인하대학교 건축공학과) ,  한재현 (인하대학교 건축공학과) ,  정의현 (인하대학교 건축공학과) ,  김영석

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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 ...

주제어

표/그림 (18)

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

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.
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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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