• Title, Summary, Keyword: 워터젯

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해저지반 굴삭용 워터젯 장비의 시공성능 추정에 관한 기초적 연구

  • Na, Gyeong-Won;Jo, Hyo-Je;Baek, Dong-Il;Hwang, Jae-Hyeok;Han, Seong-Hun;Jang, Min-Seok;Kim, Jae-Hui
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • pp.15-16
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    • 2015
  • 해저파이프라인 및 해저케이블 설치해역이 대수심으로 이동함에 따라 육지와는 다른 열악한 시공 환경에 놓이게 된다. 이때 파이프라인 및 케이블이 매설되는 해저지반 상태와 작업이 이루어지는 해역의 해상조건 등은 작업효율에 영향을 미치기 때문에 효율적인 시공이 필요하다. 본 논문은 구조물 매설에 앞서 해저지반 굴삭 작업을 수행하기 위해 ROV 트렌쳐의 하단에 장착되는 워터젯 굴삭기의 작업효율 및 시공성능 추정에 관한 연구이다. 먼저 전산유체해석을 통해 워터젯 굴삭기의 굴삭효율을 극대화할 수 있는 노즐 수량을 정하였고, 모형실험을 수행하여 굴삭기의 시공성능을 예측할 수 있는 최대 굴삭심도 및 최대 굴삭속도를 파악하였다. 이를 바탕으로 실제 운용중인 워터젯 굴삭장비들과 시공성능을 비교 분석하였다.

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Effect of abrasive waterjet parameters on rock removal (연마재 워터젯 변수가 암석제거에 미치는 영향)

  • Oh, Tae-Min;Cho, Gye-Chun
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.14 no.4
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    • pp.421-435
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    • 2012
  • Rock excavation (removal) tests are performed with effective parameters using an abrasive waterjet. For verification of the field rock excavation capabilities, the removal performance and level of efficiency are analyzed for hard granite rock in terms of the water pressure, exposure time of the jet, and the standoff distance. In particular, experimental tests are performed with a long standoff distance required condition in the real excavation field. The rock removal performance level changes according to the rock properties. In this study, various rock specimens are used and P-wave velocities are measured in order to determine the correlation between the removal performance and the P-wave velocity. As a result of the experimental study, the effect of waterjet parameters on rock removal is analyzed.

A review of the effects of rock properties on waterjet rock cutting performance (암석물성이 워터젯 암석절삭 성능에 미치는 영향고찰)

  • Oh, Tae-Min;Park, Eui-Seob;Cheon, Dae-Sung;Cho, Gye-Chun;Joo, Gun-Wook
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.17 no.5
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    • pp.533-551
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    • 2015
  • 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.

Effects of geometric parameters of a combined nozzle for rock cutting using an abrasive waterjet (연마재 워터젯 암석절삭을 위한 결합 노즐의 기하학적 변수 영향)

  • Oh, Tae-Min;Cho, Gye-Chun
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.14 no.5
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    • pp.517-528
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    • 2012
  • Inserting a nozzle assembly into a removed cutting space during a continuous cutting operation is necessary in rock excavation using an abrasive waterjet. In this study, a combined two nozzle assembly is used to secure enough removal width. The shape of the cut space is affected by the geometric parameters (standoff distance, nozzle angle, and vertical distance between the nozzle tips) of the combined nozzle assembly. Abrasive waterjet cutting tests are performed with various geometric parameters for granite rock specimens. Optimized geometric parameters for the nozzle inserting process are determined and verified through the experimental tests.

A study on the driving Performance of the microtunneling machine with a rotating water jet cutterhead (워터젯 보조면판이 장착된 마이크로터널링 머신의 장애물 돌파 성능에 관한 연구)

  • Kim Jung-Guen;Park Tae-Dong
    • 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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    • pp.367-372
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    • 2003
  • 도심의 편리한 생활을 위해 초고속 데이터 통신, 상하수도, 가스등의 원할 한 공급이 요구되고 있으며 이러한 인프라 시설들은 지하터널을 통하여 공급이 되게 된다. 도심지의 교통혼잡과 소음, 진동으로 인한 사회비용의 증가와 민원으로 사실상 개착식 공법은 적용되기 어려운 실정에 있다. 특히 앞에 열거한 인프라 시설들은 2m이하의 중소형 크기로 마이크로터널링 공법이 널리 사용되고 있으며 최근에는 현실적인 현장의 요구와 공사비용의 절감을 위해 1m이하의 소형터널에 대한 요구가 늘어 나고 있으나 마이크로터널링 머신의 소형화에 따른 절삭력의 감소와 지하 장애물에 대한 대처가 어려워짐으로 이에 대한 해결책이 요구되고 있다. 이를 위해 워터젯이 장착된 마이크로터널링 머신이 소개된바 있지만 면판에 단순고정된 형태라 절삭면적 및 효율에 한계가 있다. 본 연구는 절삭면적의 확대 및 효율의 증가를 위해 공전하는 면판에 자전하는 워터젯 보조면판을 제안하였으며 워터젯에 가장 적합한 커터종류를 찾기 위해 절삭력을 고려한 성능계수를 제안하였다.

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Variation of abrasive feed rate with abrasive injection waterjet system process parameters (연마재 투입형 워터젯 시스템의 공정 변수에 따른 연마재 투입량 변화)

  • Joo, Gun-Wook;Oh, Tae-Min;Kim, Hak-Sung;Cho, Gye-Chun
    • Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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    • v.17 no.2
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    • pp.141-151
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    • 2015
  • A new rock excavation method using an abrasive injection waterjet system has been developed to enhance the efficiency and reduce the vibration of tunnel excavation. The abrasive feed rate is an important factor for the cutting performance and the economical efficiency of waterjet-based excavation. In this study, various experiments were performed to explore the effects of major process parameters for both the abrasive feed rate and the suction pressure occurring inside the mixing chamber when the abrasives are inhaled. Experimental results reveal that the abrasive feed rate is affected by geometry parameters (abrasive pipe height, length, and tortuosity), abrasive parameters (abrasive particle size), and jet energy parameters (water pressure and water flow rate). In addition, the relation between the cutting performance and the abrasive feed rate was discussed on the basis of the results of an experimental study. The cutting performance can be maximized when the abrasive feed rate is controlled appropriately via careful management of major process parameters.

A Study on the Deep Kerfing Technique in Rock Using High Pressure Water Jet (워터젯을 이용한 암석의 슬롯절삭에 관한 연구)

  • 최병희;양형식
    • Explosives and Blasting
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    • v.19 no.3
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    • pp.105-113
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    • 2001
  • 채석, 굴착, 가공과 같은 워터젯 응용분야에서 대상재료에 깊은 홈(kerf)을 절단할 수 있는 실험실용 회전식 슬로터(slotter)를 제작하여 암석을 대상으로 워터젯 시스템의 절단효율을 시험하였다. 고압펌프는 유율 7.5 l/min, 압력 379 MPa, 용량 75 kW급의 JETPAC을 주로 사용하였고, 암석시료는 화강석인 제천석, 거창석을 사용하였다. 시험과정에서는 물과 연마재 투입에 의한 절단 및 진동식 슬로터에 의한 슬롯절단 기초시험을 먼저 수행하고, 그 결과를 토대로 회전식 슬로터에 의한 절단시험을 실시하였다. 순수한 물에 의한 시험의 결과 고압수류의 토출압력은 절단심도에 정비례하였고, 노즐의 이송속도는 이차함수 형태의 반비례 관계를 보였다. 연마재 투입시험에서는 순수한 물에 의한 경우에 비해 연마재로 인한 충격력의 증가로 절단심도가 크게 증가하였는데, 유사한 조건하에서 3~5배 이상의 절단심도의 증가를 보였다. 진동식 슬로터에 의한 슬롯절삭에서는 생성된 슬롯의 내벽면이 바닥으로 갈수록 좁아짐으로써 넓은 폭의 슬롯형성은 가능하나 절삭심도가 제한되었다. 회전식 슬로터에 의한 시험에서 생성된 슬롯들은 평균 22 mm의 폭으로 내벽면이 바닥까지 서로 평행하여 깊은 심도까지 비트진입이 가능하였다. 절단율은 16~32 mm/sec의 속도범위에서 $40~160{\;}\textrm{mm}^2/sec$로 나타났다. 한편, 최대유율 24 l/min의 HUSKY S-200 펌프에 의한 시험결과 JETPAC 펌프에 비해 1.13~3.47 배의 절단심도를 보였다

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Reduction of Tetrafluoromethane using a Waterjet Gliding Arc Plasma (워터젯 글라이딩 아크 플라즈마를 이용한 사불화탄소 저감)

  • Lee, Chae Hong;Chun, Young Nam
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.49 no.4
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    • pp.485-490
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    • 2011
  • Tetrafluoromethane($CF_4$) has been used as etching and chamber cleaning gases for semiconductor manufacturing processes. These gases need to be removed efficiently because of their strong absorption of infrared radiation and long atmospheric lifetime which causes the global warming effect. We have developed a waterjet gliding arc plasma system in which plasma is combined with waterjet and investigated optimum operating conditions for efficient $CF_4$ destruction through enlarging discharge region and producing large amount of OH radicals. The operating conditions are waterjet flow rate, initial $CF_4$ concentration, total gas flow rate, specific energy input. Through the parametric studies, the highest $CF_4$ destruction of 97% was achieved at 2.2% $CF_4$, 7.2 kJ/L SEI, 9 L/min total gas flow rate and 25.5 mL/min waterjet flow rate.

Surface Smoothing of Blasted Glass Micro-Channels Using Abrasive Waterjet (워터젯을 이용한 블라스팅 유리 마이크로 채널의 표면거칠기 개선)

  • Son, Sung-Gyun;Han, Sol-Yi;Sung, In-Ha;Kim, Wook-Bae
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.37 no.12
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    • pp.1159-1165
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    • 2013
  • Powder blasting, which is an efficient micromachining method for glass, silicon, and ceramics, has a critical disadvantage in that the surface finish is poor owing to the brittle fracture of materials. Low-pressure waterjet machining can be applied to smoothen the rough surface inside the blasted structure. In this study, the surface roughness and sectional dimension of micro-channels are observed during the repetitive application of a waterjet to blasted micro-channels. The asperities and subsurface cracks created by blasting are removed by waterjet machining. Along with the surface roughness, it is found that the sectional dimension increases and the edges of the finished micro-channel become slightly round. Finally, a microfluidic chip is machined by the blasting-waterjet process and a transparent microfluidic channel is obtained efficiently.