[논문]TBM 디스크커터의 마모량 실시간 계측을 위한 연구현황

박민성; 주민석; 조민성; 이준; 김정주; 정호영

doi:10.7474/tus.2022.32.6.478

TBM 디스크커터의 마모량 실시간 계측을 위한 연구현황
Introduction to Research Trend of Real-Time Measurement for Wear of TBM Disc Cutter 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.32 no.6, 2022년, pp.478 - 490

박민성 (부경대학교 에너지자원공학과) , 주민석 (부경대학교 에너지자원공학과) , 조민성 (부경대학교 에너지자원공학과) , 이준 (부경대학교 에너지자원공학과) , 김정주 (한국전력공사 전력연구원 차세대송변전연구소) , 정호영 (부경대학교 에너지자원공학과)

초록
AI-Helper

TBM의 주요 절삭도구인 디스크커터는 과다하게 마모되거나 손상된 경우 적절한 시기에 교체되어야 한다. 일반적으로 커터의 교체여부를 판단하기 위해서 작업자가 커터헤드 챔버의 내부로 접근하여 디스크 커터의 상태와 마모량을 계측하고 있다. 하지만 커터헤드(cutterhead) 챔버(chamber) 내부는 작업자에게 열악한 조건일 경우가 많아 작업자의 안전과 관련한 이슈가 있으며, 인력에 의해서 계측이 이루어짐에 따라 계측치의 오차도 발생하는 것으로 보고되고 있다. 이러한 한계점을 극복하고자 현재 해외에서는 디스크커터의 마모정도를 계측센서를 통해 굴착 중에 실시간으로 측정하기 위한 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 현재까지 해외의 문헌을 통해 보고되고 있는 TBM 디스크커터의 마모량 계측에 관한 연구현황에 대하여 소개하고자 하였다. 여러 형식의 센서가 디스크커터의 마모계측을 위해 활용되고 있으며, 향후 국내에서도 유사한 기술의 개발이 이루어지는 경우에 유용한 참고자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

TBM disc cutter, which is the main cutting tool of tunnel boring machine (TBM), is replaced when it is excessively worn during the boring process. Disc cutters are usually monitored by workers at cutterhead chamber, and they check the status and wear amount of cutters. Because cutterhead chamber is usually in dangerous circumstance due to high pressure and instability of excavation surface, the measurement by manpower occasionally results in inaccuracy of measurement result. In order to overcome the limitations, the real-time disc cutter monitoring techniques have been developed in some foreign countries. This paper collected the current status of disc cutter monitoring system from the literature. Several types of sensors are used to measure the cutter wear, and it is believed that the collected information can be useful reference when similar domestic technologies are developed in the future.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. The principle of distance measurement by ultrasonic wave sensor
그림 Fig. 2. The working principle of eddy current sensor
그림 Fig. 3. Types of magnetic sensors: (a) Hall sensor and (b) Magnetoresistive sensor
그림 Fig. 4. Disc cutter monitoring system developed by Herrenknecht (Edelmann., 2013)
그림 Fig. 5. Example of cutter wear with ultrasonic wave sensor (Redrawn from Edelmann., 2013)
그림 Fig. 6. Differences in reflection behavior of ultrasonic wave according to incident angle (Zhmud et.al, 2018)
그림 Fig. 7. Schematic diagram of distance measurement between eddy-current sensor and cutter (Lan et al., 2019)
그림 Fig. 8. Laboratory test to calibrate the effect of media between cutter and eddy current sensor (Lan et.al., 2019)
그림 Fig. 9. Locations of cutter wear monitoring sensors on TBM cutterhead (Lan et al., 2019)
그림 Fig. 10. Installation of cutter wear online monitoring device (Lan et al., 2019)
그림 Fig. 11. Structure of MR sensor and working principle of the cutter wear measurement system (Gong et al., 2021)
그림 Fig. 12. Calibration tests of magnetoresistive in four different media (Gong et al., 2021)
그림 Fig. 13. Conditions and locations of disc cutter and wear sensor (Gong et al., 2021)
그림 Fig. 14. Layout of disc cutter monitoring system (Gong et al., 2021)
그림 Fig. 15. Variation of cutter wear with ring number (Gong et al., 2021)
그림 Fig. 16. Mud cake in EPB Shield cutterhead (Fu et al., 2021)

참고문헌 (13)

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