• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.129-139
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• 2018

개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드 TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권4호
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• pp.413-420
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• 2024

도심지 터널에 적용성이 우수한 Gripper TBM 계획시 굴착공법 특성을 반영하지 않고 기존 NATM 터널의 지반이완 개념의 보강계획을 준용하여 굴착안정성 및 시공성이 저하되는 문제를 발생시키고 있다. 본 연구에서는 도심지 근접시공에 따른 보강계획시 Gripper TBM 굴착공법 특성을 고려한 지보계획의 합리화 방안을 제안하고자 하였다. 이를 위해 굴착공법별 시공조건을 고려한 3차원 안정성 검토를 수행하여 굴착에 따른 주변지반에 미치는 영향을 분석하였다. NATM공법은 굴착과 동시에 무지보 자립시간이 발생되어 굴진면에 지반이완이 집중되었으나, Gripper TBM은 커터헤드와 스킨플레이트를 통해 굴진면 주변지반을 지지하므로 스킨플레이트 후방에 지반이완이 발생되었다. 이러한 굴착공법 특성을 고려하여 연구대상현장의 근접시공에 따른 보강계획의 문제점을 지적하고 Gripper TBM 굴진안정성 및 시공성 등을 고려한 합리적인 지보패턴 개선방안을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6D호
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• pp.839-848
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• 2011

TBM(Tunnel Boring Machine) 터널은 굴진 도중 장비의 교체나 개조 등은 불가능하기 때문에 굴진 종료 시까지 투입된 장비로 굴진하여야만 한다. 특히 토압식 쉴드TBM은 막장관찰이 어려우므로 굴진 중에 수집된 자료를 분석하여 지반상태의 변화를 예측하고 이를 시공에 반영하여야한다. 지금까지의 TBM에 대한 연구는 굴착 대상이 되는 지반의 특성에 따른 장비선정 및 굴진속도 예측모델 개발이 주로 이루어져왔다. 그러나 굴착의 주체가 되는 TBM 장비의 굴진자료에 의한 지반상태의 추정 및 운전방법의 개선에 초점을 맞춘 연구는 그리 많이 수행되지 않았다. 본 연구는 토압식 쉴드TBM 시공 사례에서 얻은 굴진자료를 활용하여 투입된 장비의 운전조건에 따른 굴진속도의 변화와 최적 운전조건에 대해 알아보았다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 커터헤드의 회전속도와 총추력이 굴진속도에 가장 큰 영향을 주며 둘째, 적정한 굴진속도를 위해서는 최적 회전속도를 유지하면서 총추력을 조정하는 것이 좋으며 셋째, 총추력의 증가 추세에 따라 지반조건의 변화에 대한 예측이 가능하여 이에 따라 적절한 운전조건의 변경을 결정할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.35-45
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• 2018

터널을 굴착할 때 터널 막장 전방의 지반 상태를 예측하는 것은 중요하다. 따라서 국내외에서 TBM 현장에 적용 가능한 터널 막장 전방의 지반조건을 예측할 수 있는 기법에 대한 다양한 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 TBM 현장에서 적용되는 막장전방 예측기법에 대한 사례를 조사하였다. TBM 현장에서 필요한 막장전방 예측기법과 탐사심도에 대한 요구사항을 결정하기 위하여 10년 경력 이상의 TBM 오퍼레이터들을 대상으로 설문조사를 수행하였다. 설문조사 결과를 바탕으로 TBM 현장에 적용 가능한 막장전방 예측기법들을 제안하였다. 그중 TBM 현장에 적용 가능한 막장전방 예측기법 중 한 가지는 커터헤드에 위치한 디스크 커터를 전극으로 이용하여 전기비저항 탐사를 수행하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 TBM 현장에서 전기비저항 탐사를 통한 막장전방 예측기법의 적용성을 평가하기 위해 실내 시험을 수행하였다. 그 결과, TBM 직경의 0.3배까지 막장 전방의 지반상태를 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제36권2호
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• pp.337-346
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• 2016

무한상상실은 국민의 창의적인 아이디어가 과학기술과 결합하여 창업과 신산업 및 신시장 창출로 연결되고, 일자리를 창출하기 위해 건립되었다. 국민의 상상력과 창의력을 현실화시킬 수 있는 공간 조성이 필요하다는 인식하에 현재까지 58개소가 설치 운영중이며 지속적으로 확대되는 추세에 있다. 3D 프린터와 레이저 커터기 등 다양한 첨단기기들이 비치되어 아이디어를 프로토타입으로 제작하기 위한 시설을 갖추고 있다. 본 연구에서는 온라인 설문 조사와 면대면 인터뷰를 통해 무한상상실에서 이용자의 경험을 조사했다. 그 후, 우리는 무한상상실에서 이용자들이 아이디어를 생성하기 위한 동기 부여, 흥미에 대해 무한상상실을 사용하여 관련 기술뿐만 아니라 문제에 대한 해결방안을 제시했다. 결과를 기반으로 무한상상실의 효율적인 운영 방안에 대한 세 가지 제언을 할 수 있었다. 첫째, 무한상상실을 이용자들을 위한 교수학습 지원을 확대해야 한다. 둘째, 무한상상실 교수자를 위한 별도의 전문적인 교육 프로그램 개발이 필요하다. 셋째, 이용자들의 특성에 맞춘 편의를 제공하는 창의적인 서비스 도입을 추진해야 한다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.207-212
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• 2009

In order to optimize the press formability of incremental sheet forming for complex shape (e.g human face), a combination of both CAM and FEM simulation, is implemented and evaluated from the histories of stress and strain value by means of finite element analysis. Here, the results, using ABAQUS/Explicit finite element code, are compared with fracture limit curve (FLC) in order to predict and optimize the press formability by changing parameters of tool radius and tool down-step according to the orthogonal array of Taguchi's method. Firstly, The CAM simulation is used to create cutter location data (CL data). This data are then calculated, modified and exported to the input file format required by ABAQUS through using MATLAB programming. The FEM results are implemented for negative incremental sheet forming and then investigate by experiment.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권2호
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• pp.153-164
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• 2020

Tunnel excavation in shallow soft ground conditions of urban areas experiences inevitable surface settlements that threaten the stability of nearby infrastructures. Surface settlements during shield TBM tunneling are related to a number of factors including geotechnical conditions, tunnel geometry and excavation methods. In this paper, a database collected from a construction section of Hong Kong subway was used to analyze the correlation of settlement-inducing factors and surface settlements monitored at different locations of a transverse trough. The Pearson correlation analysis result revealed a correlation between the factors in consideration. Factors such as the face pressure, advance speed, thrust force, cutter torque, twin tunnel distance and ground water level presented a modest correlation with the surface settlement, while no significant trends between the other factors and the surface settlements were observed. It can be concluded that an integrated effect of the settlement-inducing factors should be related to the magnitude of surface settlements.

• 한국기계가공학회지
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• 제18권6호
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• pp.26-32
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• 2019

Ball end mills used for high-speed and high-precision machining require longer machining time than flat end mills or face cutters, since the tool diameter is limited and the rigidity is reduced by the characteristics of the tool's cutting edge: at the top end of the tool, the cutting speed approaches zero and hardly removes any material. Because there is little material removal at the top end of the ball end mill, the outer cutting edge performs the majority of the work; this irregular cutting force deforms the tool and shortens its life. In this study, we attached an eddy-current sensor to a tool to measure the deformation from the cutting force and we used a tool dynamometer to measure the cutting force. We found that the change in cutting force is dependent on the change in feed rate during square-shaped processing and, as the feed rate is accelerated, the cutting force also increases. Higher cutting forces increase tool deformation.

• 센서학회지
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• 제31권1호
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• pp.57-63
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• 2022

This study describes a system that monitors the tool and cutting state of automatic beveling operation in real time. As a signal for cutting state monitoring, a motor current detected from the spindle drive system of the automatic beveling machine is used to monitor abnormal state. Because automatic beveling is processed using a face milling cutter, the cutting force mechanism is the same as the milling process. The predicted cutting torque is obtained using a cutting force model based on specific cutting resistance. Then, the predicted cutting torque is converted into the spindle motor current value, and cutting state stability is diagnosed by comparing it with the motor current value detected during beveling operation. The experimental results show that the spindle motor current can detect abnormal cutting state such as overload and tool wear during beveling operation, and can diagnose the cutting stability using the proposed equip-current line diagram.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권1호
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• pp.69-77
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• 2024

The development of shield-driven cross-river tunnels in China is witnessing a notable shift towards larger diameters, longer distances, and higher water pressures due to the more complex excavation environment. Complex geological formations, such as fault and karst cavities, pose significant construction risks. Real-time adjustment of shield tunneling parameters based on parameter prediction is the key to ensuring the safety and efficiency of shield tunneling. In this study, prediction models for the torque and thrust of the cutter plate of ultra-large diameter slurry shield TBMs is established based on integrated learning algorithms, by analyzing the real data of Heyan Road cross-river tunnel. The influence of geological complexities at the excavation face, substantial burial depth, and high water level on the slurry shield tunneling parameters are considered in the models. The results reveal that the predictive models established by applying Random Forest and AdaBoost algorithms exhibit strong agreement with actual data, which indicates that the good adaptability and predictive accuracy of these two models. The models proposed in this study can be applied in the real-time prediction and adaptive adjustment of the tunneling parameters for shield tunneling under complex geological conditions.