• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제4권4호
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• pp.49-53
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• 2002

향수직굴착용장비로는 승갱굴착기(Raise Boring Machine)과 레이스크라임버(Raise Climber)로 나눌 수 있다. 이장에서는 수직굴착용장비가 다수 있으나 일부장비를 간략하게 소개하며, 추후 공법에 대한 설명할 기회가 주어진다면 좀더 다양한 장비 및 공법에 대해 자세히 기술하도록 하겠다.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권3호
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• pp.61-71
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• 2003

최근 도심지 굴착공법 선정시 주변환경에 대한 관심이 높아지면서 민원발생을 감안하여, 발파공법이 아닌 기계굴착공법(TBM, SHIELD 등) 등이 부분적으로 적용되고 있다. 그러나 이들 굴착공법들은 굴착조건의 변화에 따라 적용 한계성이 있고, 한계구간이 직면할시 시공성이 극히 떨어지거나 적용 자체가 불가능하게 된다. 이에 따라, 공사기간의 연장, 공사비의 증가 및 적용자체가 불가 할 경우는 공사중단에 이르게 되어 시공과정에서 다른 굴착공법으로 전환되는 사례가 빈번히 발생되고 있다. 따라서 본 사례는 도심지 터널구간으로 당초 할암공법으로 설계되었으나 암반의 강도가 높고 굴착단면적이 협소하여 할암공법이 적용될 수 없었다. 이에 대한 대안공법으로 TBM이나 기타 장비에 의한 기계굴착공법을 검토하였으나, 터널연장이 짧고 터널노선의 곡선부 반경이 작아 대형장비의 투입이 어려운 굴착조건 때문에 최종적으로 폭약을 이용한 발파굴착 공법을 선정하였다. 그러나 발파공법은 진동 및 소음이 필연적으로 수반되기 때문에, 주변 환경공해가 허용하는 범위 내에서 최대한의 시공성과 안전성 여부를 판단하기 위하여 발파진동 및 소음의 허용수준을 설정한 후 시험발파를 실시하였으며, 그 결과에 따라 진동제어발파공법을 적용하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.11-17
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• 2011

본 논문은 해양구조물 rig의 굴착시스템의 하부 부분의 3차원 모델링과 굴착과정의 시뮬레이션에 있다. 최근 조선사들은 높은 부가가치성과 신조의 감소로 인해 해양구조물 rig에 관심이 집중되고 있다. 그러나 대부분의 경우 해양구조물 rig의 기본 설계, 설치 및 운영은 외국회사들이 수행하고 있다. 따라서 굴착에 대한 지식과 정보를 얻기가 쉽지 않다. 본 논문에서는 해양구조물 rig의 핵심장비로 굴착장비, 폭발방지장치인 BOP, 시멘트 작업 및 머드 순환 장치 관련 장비들을 포함하였다. 이들의 구조와 기능은 객체지향기술 관점에서 분석하였다. 이 분석에 기초하여 3차원 소프트웨어 도구인 CATIA와 3DVIA Composer 를 이용하여 이 장비들을 모델링하였다. 굴착과정은 굴착작업의 시나리오에 따라 시뮬레이션되었다. 이 시뮬레이션 시스템은 해양플랜트 산업분야의 엔지니어와 학생들에게 교육도구로 유용하게 활용될 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.221-243
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• 2023

국내 도심지 터널 공사에서 발파로 인한 진동 및 소음 방지를 위한 대안으로 로드헤더 공법 적용사례가 늘고 있다. 그러나 국내의 암반 대상 로드헤더 적용사례가 극히 적어 로드헤더 장비선정과 굴착효율 평가에 한계가 있다. 특히 로드헤더 굴착효율 평가를 위해 현재는 해외 현장에서 경험적으로 개발된 모델식을 적용하고 있으나 국내 암종 및 지질조건에 대한 검증이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 해외 문헌 연구를 통하여 로드헤더 장비사양 결정방법과 굴착효율 평가 모델을 조사하였다. 이를 바탕으로 국내 현장 대상 장비선정을 위한 사양 검토와 더불어 현장 대상 암석강도와 굴착효율의 상관모델식을 제안하고 설계 굴착효율 예측 모델과 비교하였다. 또한 로드헤더 절삭이론 모델식을 이용한 굴착효율 산정의 간편법을 제안함으로써 굴착효율을 평가하고 기존 경험적 예측 모델과 비교 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.13-21
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• 2007

암반에 근입된 현장타설말뚝은 뛰어난 암반의 지지능력을 이용함으로써 교량이나 다른 대형구조물의 기초형식으로 널리 사용 중이다. 이러한 암반 근입 말뚝의 지지력은 주면 마찰력과 선단지지력으로 나누어 지는데 이 중 암바부의 주면마찰력이 대부분의 상부하중을 지지하는 경우가 많다. 몇몇의 연구자들에 의하여 암반 근입부의 공벽 거칠기가 주면마찰력에 영향을 준다는 보고를 하였으나, 거칠기에 중요한 영향을 미칠 것으로 판단되는 굴착장비에 따른 거칠기에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 현장시험을 통하여 암반 굴착장비에 따른 공벽 거칠기에 대한 영향을 분석하였고, 그 결과로 굴착도구가 거칠기에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.175-187
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• 2015

본 논문은 저심도 철도 건설을 위해 사용될 트렌치 쉴드 장비의 설계에 대한 내용을 다루고 있다. 저심도 철도는 도로 아래의 5~7 m에 설치되며 개착 공법으로 시공을 하게 된다. 개착 공법으로는 주로 가시설을 이용한 공법이 많이 이용하고 있는데, 현 기술 수준으로 가시설을 이용한 공법의 한계점으로 높은 시공비와 시공 기간을 들 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 트렌치 쉴드 장비의 개발이 진행되고 있다. 트렌치 쉴드 장비는 주변 토압을 지지하는 토류판과 하단부의 굴착기로 구성되어 있는데, 토류판이 가시설의 역할을 대신하며 전면 하단에 굴착기가 부착되어 굴착시간을 단축 시켜준다. 또한 굴착 후 바로 세그먼트를 삽입을 하기 때문에 시공시간을 상당히 절약할 수 있다. 본 논문에서는 트렌치 쉴드 장비의 주요 기능을 담당하는 굴착기의 비트 설계 및 요구되는 모터 동력의 산정에 대한 연구 내용을 서술하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.605-614
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• 2015

주방식 지하구조물은 여러 개의 암주의 룸으로 구성된 격자 형태의 구조물로 굴착순서에 따라 주방식 지하구조물의 시공성과 경제성이 좌우될 수 있다. 본 연구에서는 주방식 지하구조물의 굴착공정에서 중요하게 다뤄질 수 있는 발파굴착 공정을 장비 운영과 현행 발파 규정 및 건설공사 표준품셈에 근거하여 검토하였다. 굴착공법으로는 점보드릴을 이용한 발파공법을 가정하였으며, 기존연구에서 제시한 가로 세로 순차시공방식으로 검토하였다. 주방식 지하구조의 계획부지 크기에 따라 굴착공기와 장비운영 등을 고려하여 전체 굴착공정을 예상할 수 있었으며 막장운영 계획에 따라 운영가능한 장비수를 고려하여 전체 굴착공기를 예상할 수 있었다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.364-367
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• 2007

도심지에서 수행하는 공사가 확대되면서 소음, 진동 등을 최소화하는 공법으로, 지하연속벽 공법이 제안되어 많은 활용이 이뤄지고 있다. 지하연속벽 공법은 기존 공법에 비해 대심도 굴착이 가능하며, 소음과 진동이 적어 활용도가 높음에도 불구하고 굴착 작업 간 수직도 확보를 위해 많은 시간이 소요된다. 공법의 적용이 이뤄지고 있는 현장방문 결과 건설기계를 통해 작업이 진행됨에도 불구하고 장비를 조작하는 조작자의 경험과 직관에 더 높은 의존도를 갖고 있는 것이 큰 문제로 조사되었다. 본 연구는 지하연속벽 공법의 주요 장비인 트렌치커터 운전기사 및 관련된 기술자들과의 인터뷰를 바탕으로 공법과 장비의 특성을 조사하고 Cost-oncern Matrix를 통해 굴착장비의 자동화 도입 타당성을 검토하였다. 연구를 통해 지하연속벽 공법에서 굴착 작업을 수행하는 트렌치커터를 자동화 하는 것이 타당한 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.849-860
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• 2019

본 논문은 쉴드 TBM의 급곡구간 굴착 시 안정성에 대한 데이터를 얻기 위한 장비 시스템 개발 연구이다. 최근 터널 굴착에 쉴드 TBM 장비가 많이 활용되고 있다. 굴착 시 지반 상부의 건물이나 기존 지하 구조물에 의해 불가피 하게 우회해야 할 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 대비하여 시공의 안정성을 확인하기 위해 시공 전 사전 시뮬레이션이 필요로 한다. 그러므로 본 장비 시스템 개발로 자동화 제어시스템을 구축하여 급곡구간 굴착 모형 시뮬레이션을 통해 모의실험을 진행한다면 안정성을 높일 수 있을 것이다. 장비의 좌·우 각도 및 추력 등을 제어하며 굴착 시 장비에 받는 토압, 추진압에 대한 데이터를 실시간으로 볼 수 있도록 시스템을 개발하여야 한다. 이 시스템으로 굴착 방법과 각도 별 굴착 시뮬레이션을 통한 현장실험에 필요데이터를 수집할 수 있다. 실제 쉴드 TBM 공사 전 축소모형 실험을 통한 평가 시 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.