Bulk-Emulsion system은 미주나 서구 유럽 등지의 발파분야에 있어 선구적인 역할을 수행하여 왔던 나라에서는 이미 보편화된 시스템으로 ANFO 다음으로 노천이나 터널 굴진에 널리 적용되고 있다. Bulk-Emulsion system은 제조, 저장, 운반 및 사용에 있어서 극히 안전하고 장전밀도를 증가시켜 효과적인 파쇄와 굴진률 향상을 기대할 수 있으며 발파 후가스가 매우 양호한것을 비롯하여 기계화 장전에 따른 시공 능률 향상과 작업 안전성 강화 등 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 고속도로 터널 현장에 국내 최초로 터널용 Bulk-Emulsion system을 이용하여 총 15회에 걸쳐 시험발파를 실시하였으며 이 결과를 토대로 하여 Bulk-Emulsion system 적용에 따른 효과와 문제점을 알아보고자 하였다.
최근, 도로의 고속화와 직선화로 인해 대단면 장대터널이 증가하고 있다. 그 때문에 터널굴착시 효율성이 극대화된 방법이 요구되고 있는데, 그 중 카트리지형의 기존 화약류 대신 기계화 장전 시스템을 활용한 벌크에멀젼시스템의 도입이 적극적으로 검토되고 있다. 이 연구는 대단면 장대터널에서의 다양한 효율과 터널발파에서의 새로운 공법인 벌크에멀젼시스템을 소개하고자 한다. 그리고 현장 실험을 통해 커트리지 시스템과 벌크에멀젼 시스템의 효율을 비교해보고자 한다.
기계화 장전시스템을 이용한 Bulk Emulsion은 외국에서는 보편화된 장약시스템으로 최근에는 국내에 보급되어 점차 사용이 증가하고 있다. 이런 Bulk Emulsion은 안전하고, 장전밀도를 증가시켜 파쇄도를 향상시킬 수 있으며, 터널발파에서 굴진효율을 향상시킬 수 있고, 발파 유해가스의 농도를 최소한 저감하여 환경친화적인 제품이라 할 수 있다. 또한, 그 종류에는 노천용과 터널용이 있으며, 사용현장 및 목적에 따라 폭약의 구성이 차이가 있으나 장전원리는 동일하다. 본 연구에서는 터널용 벌크에멀젼을 이용하여 국내 10여개 터널현장에서 본발파 및 시험발파를 실시하였고, 주요 현장의 발파 결과는 다음과 같다. 먼저, 카트리지와 비교하여 장전밀도를 $35{\sim}60%$ 증가시킬 수 있으며, 천공수는 약 $10{\sim}30%$의 절감효과가 있고, 굴진능률은 약 $8{\sim}20%$, 파쇄도는 30cm이하의 적정상차 입도 사이즈를 기준으로 약 30%정도의 증대 효과가 있었다. 또한, 발파 후가스는 약포형 에멀젼폭약의 경우 CO가 평균 34.44ppm이었으나 Bulk Emulsion의 경우 20.13ppm으로 기존 폭약 대비 58.45%수준이었고, NOx은 2ppm이하로 검측되지 않았다. 이러한 벌크 에멀젼 폭약을 이용한 기계화 장전시스템은 향후 대형 대단면 터널 현장과 $4m{\sim}5m$이상의 굴진장을 확보할 수 있는 장대터널의 장공발파현장 및 급속 시공을 요하는 현장에서 다양하게 적용될 것으로 판단된다.
다른 유지상(bulk, oil-in-water)에 친수성 항산화제로서 gallic acid를 소수성 항산화제로서 ${\delta}-tocopherol$을 처리하고, HLB(hydrophilic lipophilic balance)에 따른 유화제를 처리하여 기질의 차이에 따른 항산화제와 유화제가 유지의 산화안정성에 미치는 정도를 실험하였다. 유지는 정제하지 않은 콩기름을 사용하였고 bulk상에서 12일 경과시 gallic acid를 첨가한 처리구의 유도기간이 Rancimat method로 측정시 4.13인데 비해 ${\delta}-tocopherol$을 첨가한 처리구의 유도기간은 1.18로 친수성 항산화제를 처리한 것이 3배 정도의 유지산화지연효과를 보였다. 또한 유화제의 처리에 있어서는 lecithin을 처리한 것의 유도기간이 5.07로 tween 20 처리 2.23, span 60의 경우 2.9인것에 비해 산화안정성면에서 우수하였다. 이와 같은 결과는 과산화물가와 공액이중산함량에서도 같은 경향을 보였다. Emulsion상(oil-in-water)에서도 bulk상과 같은 경향을 보였으며 이것은 emulsion상에 소수성 항산화제를 처리한 것이 유지 산화안정성면에서 더 효과적이라는 결과와는 차이가 있는데 기질의 차이, 즉 정제하지 않은 시판 콩기름을 사용한 것에 의한 차이인 것 같다. Emulsion상에서 유지방구의 크기는 저장하면서 모든 처리구에서 작아지는 경향을 보였으며, 이것은 유지방구의 크기가 작아지면서 표면적이 증가하고 따라서 공기와 접하는 면이 커지게 되므로 유지상은 안정해지나 산화는 더 촉진되므로 상의 안정과 산화안정성의 적절한 설정기준이 필요할 것으로 보인다.
최근 국내 터널현장에서 기계식 장전장비를 활용한 벌크에멀전 (bulk emulsion) 폭약의 수요가 증가되면서 국내 암반 및 주변여건에 적합한 발파의 합리적인 설계기준이 요구되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 국내에서 기계식 장전장비를 활용한 벌크에멀젼 폭약을 적용하여 시공한 사례 중 굴진효율 및 여굴량이 양호한 발파결과를 근거로 암반등급별 최적 비장약량과 영역별 적정 장약량을 검토하였다. 또한, 조건을 만족하는 발파결과를 분석하여 RMR 암반분류와 벌크에멀젼 폭약의 최적 비장약량과의 상관식 $({\Upsilon}= 0.669 + (0.0154{\times}RMR),\;r=0.81)$을 얻었고, 영역별로 천공장 변화에 따른 적정 장약량 범위를 산출하였다.
The purpose of this study was to investigate any differences in the efficiency of various antioxidants for the three types of substrates such as corn oil in water (O/W) emulsion, water in com oil (W/O) emulsion, and bulky corn oil. ${\alpha}$-Tocopherol (${\alpha}$-Toc) at 0.01 or 0.02%, ascorbic acid (AsA), ascorbyl palmitate (AP), and BHT at 0.02% were added separately to the prepared O/W emulsion, W/O emulsion, and bulk oil, and their antioxidative effects were compared. The mixture of ${\alpha}$-Toc ind AsA or AP at the level of 0.02% also was tested to observe any synergistic effect. Oxidation was made by storing at 42${\pm}$1$^{\circ}C$ for 25 days and the oxidative stability was determined by peroxide value and conjugated dienoic acid with time fluctuation of storage. The results were as follows: 1. In case of O/W emulsion, the order of antioxidative effect was AP> ${\alpha}$-Toc+AP>${\alpha}$-Toc+AsA>AsA>BHT. 2. In case of W/O emulsion, the order of antioxidative effect was AsA>AP>${\alpha}$-Toc+AsA>BHT. ${\alpha}$-Toc+AP mixture showed the prooxidant effect rather than synergistic effect. 3. In case of bulk oil, the order of antioxidative effect was AsA>AP>${\alpha}$-Toc+AsA>${\alpha}$-Toc+AP\ulcornerBHT. Therefore, AsA, a hydrophilic antioxidant, was more effective in W/O emulsion system than in O/W emulsion system, while the opposite trend was found in AP, a lipophilic antioxidant. AsA, a hydrophilic antioxidant, was more efficient in bulk oil of anhydrous substrate. ${\alpha}$-Toc showed prooxidant effects in all substrates.
우리나라의 4차로 도로터널 중 가장 긴 약 4km의 병설 터널인 사패산터널은 환경단체의 민원에 의해 당초보다 약 2년 정도 공사가 지연되어 공사 기간을 단축하기 위한 시공 효율 극대화가 절실히 요구되었다. 본 고는 공기단축을 위해 적용된 사패산 터널의 굴진장 증대 방안, 굴착 공법 개선 방법, 그리고 막장전방 예측 시스템에 대한 사례 연구이다. 터널의 굴진장을 증대시키기 위해 Bulk-emulsion 폭약과 Cylinder-cut 심발패턴이 도입되었고, 터널 굴착 단면의 변경 및 최적의 굴착순서 계획을 통해서 공사기간을 단축할 수 있었다. 또한 대단면 터널의 안전한 시공을 위해서 막장관찰, TSP 탐사 및 고성능 천공장비를 이용한 막장전방 예측 System을 적용하였다.
본 연구는 육두구 종자가 천연 산화방지제로서 효과적으로 에멀젼 제조 시 안정성을 가지는지를 확인하고자, 80% 에탄올로 추출한 육두구 종자(NM80)의 항산화 활성과 유지 산화안정성을 in vitro system과 실제 유지 및 유화액 산화 시스템에서 평가하고자 하였다. 결과적으로 DPPH 및 ABTS 양이온 라디칼 소거 활성과 ORAC가 평가에서 NM80은 농도 의존적으로 항산화 활성이 증가하였으며, TPC, TFC, FRAP 환원력은 각각 33.74 μmol tannic acid equivalent/g extract, 0.13 μmol quercetin equivalent/g extract, 295.27 μmol ascorbic acid equivalent/g extract로 관찰되었다. 또한, 유지 산화안정성을 측정하기 위하여 옥수수 기름을 180℃에서 90분 산화시켰을 때 NM80 200 ppm 첨가 시 일차산화물인 CDA가가 0.69%로 나타나 대조군보다 3.26% 감소하였으며, 동일한 조건에서 이차산화물인 ρ-AV와 TBA는 대조군보다 각각 16.94, 17.34% 낮았다. 또한, 유화액을 제조하여 NM80 200 ppm 첨가 후 60℃로 4일 동안 산화하였더니, 헤드스페이스 산소 함량은 20.44%로 대조군보다 산소 소비율이 6.29% 감소하였으며, CDA의 양은 대조군보다 82.85% 낮았다. 이러한 항산화 활성과 유지 산화 안정성에서 우수했던 NM80은 향기 성분으로 알릴 페녹시아세테이트, 유제놀 아세테이트, 유제놀 등이 검출되었다. 이와 같은 결과로 항산화 활성과 유지 및 유화액의 산화 안정성의 효과가 있는 NM80을 식품가공 시 첨가한다면 천연 항산화제로서 에멀젼의 품질 향상에 기여할 것으로 판단된다.
입자당 한 개 이상의 성장라디칼이 있는 일반계에서 근사적인 psedo-homopolymerization (PHP)방법의 신뢰성을 간접적으로 증명하기 위하여, 벌크중합의 Mayo-Lewis식이 Interval II 동안 유화중합의 순간공중합조성식으로부터 확률적으로 유도됨을 보였다. Ballard등에 의하여 제안된 유화공중합의 확장된 Smith-Ewart식으로부터 0-1계(입자당 1개 이하의 성장라디칼이 있는 계)에 대하여 완전해를 얻었다. 이 해를 사용하여 입자당 평균라디칼수와 순간공중합조성이 몇 분 이내에 정상상태에 도달함을 예측할 수 있었다. 따라서 0-1계에 국한하여 PHP근사방법의 신뢰성을 직접 증명할 수 있었다. 모델계산의 목적으로 Styrene-butadiene(St-Bu)과 Styrene-methyl methacrylate(St-MMA)계를 예로 들었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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