AEM을 이용한 철근콘크리트 라이닝의 관입 방호성능 평가

주건욱 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.3

Explosion after penetration of a warhead in an underground structure generally causes considerable displacement, breakage and extensive damage to the target. Therefore, in order to reduce the damage effect, it is required to design an underground structure protection against penetration. In this study, major factors for improvement of penetration protection performance of reinforced concrete underground structures using applied element method are divided into strength (concrete UCS) and density (concrete thickness, reinforcement layers, reinforcement diameters, reinforcement spacings). Based on these major factors, this study performed numerical analysis of simulation of dynamic response by penetrators under various conditions and analyzed the results. The results of this study are expected to be used as basis materials to improve penetration protection performance of reinforced concrete underground structures. 지하구조물의 내부에 탄두가 관입 후 폭발할 경우 일반적으로 목표물에 상당한 변위, 파손 및 광범위한 피해를 유발한다. 따라서 이러한 피해효과를 줄이기 위해서는 관입에 저항할 수 있는 지하구조물 방호 설계가 요구된다. 본 연구에서는 응용요소법을 이용한 철근콘크리트 지하구조물의 관입 방호성능 향상을 위한 주요 인자들을 크게 강도(콘크리트 압축강도) 및 밀도(콘크리트 두께, 철근의 피복 층수, 철근의 직경, 철근의 배근간격) 로 나누었다. 이를 바탕으로 다양한 조건에서 관통자에 의한 동적응답 시뮬레이션 전산 해석 연구를 수행하고 그 결과를 분석하였다. 본 연구 결과는 철근콘크리트 지하구조물의 관입 방호성능 향상을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

터널굴착용 투입형 연마재 워터젯 시스템의 연마재 투입량과 유동성에 미치는 영향 인자

주건욱,오태민,조계춘,Joo, Gun-Wook,Oh, Tae-Min,Cho, Gye-Chun 한국터널지하공간학회 2014 한국터널지하공간학회논문집 Vol.16 No.4

도심지 내 지하공간의 효율적인 활용을 위해서 연마재 워터젯 시스템(abrasive waterjet system)을 이용한 새로운 형태의 암반굴착 공법이 개발되어 활용 중에 있다. 연마재 워터젯 시스템을 활용한 굴착(절삭) 수행 시 적정량의 연마재를 투입하고 연마재입자의 유동성을 원활하게 유지하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 실내실험을 통해 연마재 입자의 유동성과 관련된 영향인자들을 연마재 관 설치높이, 연마재 관 길이, 연마재 관 굴곡도 그리고 연마재 관 내경으로 나누어 연마재 투입량 및 유동성 수준을 평가하였다. 또한, 실험결과를 바탕으로 연마재 투입량 및 연마재 입자 유동성에 관한 최적 조건을 제시하였다. 본 연구결과를 바탕으로 향후 암반 굴착용 워터젯 공법이 도심지 내 터널, 공동구, 수직구 건설 등 다양한 지반 구조물 굴착 작업 시, 최적 연마재 투입을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. A new rock excavation method using an abrasive waterjet system is under development for efficiently creating tunnels and underground spaces in urban areas. In addition, an appropriate abrasive flow rate and abrasive flow quality are important for the new rock excavation (cutting) method using an abrasive waterjet system. This study evaluated the factors influencing the abrasive flow rate and abrasive flow quality, specifically the abrasive pipe height, length, tortuosity and inner diameter, through experimental tests. Based on the experimental test results, this study suggested optimal conditions for the abrasive flow rate and abrasive flow quality. The experimental results can be effectively utilized as baseline data for rock excavation methods using an abrasive waterjet system in various construction locations such as tunnels near urban surroundings, utility tunnels, and shafts.

연마재 투입형 워터젯 시스템의 공정 변수에 따른 연마재 투입량 변화

주건욱,오태민,김학성,조계춘,Joo, Gun-Wook,Oh, Tae-Min,Kim, Hak-Sung,Cho, Gye-Chun 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.2

터널굴착의 효율성 증진 및 굴착시 발생하는 진동 저감을 위해 연마재 투입형 워터젯 시스템을 이용한 새로운 형태의 암반 굴착 방식이 개발되어 적용 중에 있다. 연마재 투입형 워터젯 시스템을 이용한 암반 굴착 방식에 있어서, 적절한 양의 연마재를 투입하는 것은 절삭 성능뿐만 아니라 전체 공정의 경제성 향상을 위해서도 매우 중요하다. 본 연구에서는, 다양한 공정 변수들 중 터널 굴착용 워터젯 시스템에서 특히 중요한 공정 변수들인 기하학적 변수(연마재 탱크(또는 호퍼) 높이, 연마재 투입관의 구배, 연마재 투입관의 길이, 연마재 투입관의 굴곡도), 연마재 변수(연마재 입자 크기), 젯 에너지 변수(수압, 유량)이 연마재 투입량 및 연마재가 믹싱 챔버 내로 흡입될 때 발생하는 흡입 압력에 미치는 영향을 규명하기 위하여 다양한 조건에서 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 또한, 실험적 연구를 통하여 연마재 투입량이 절삭 성능에 미치는 영향을 논의하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 주요 공정 변수들을 조절하여 적절한 연마재 투입량을 유지하면 터널 굴착용 워터젯의 절삭 성능을 극대화할 수 있을 것으로 기대된다. 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.

인공 자유면을 이용한 암반발파 진동저감에 관한 연구

오태민,주건욱,조계춘,박창민 한국암반공학회 2014 한국암반공학회 학술대회 및 세미나 자료집 Vol.2014 No.3

도시화가 진행됨에 따라 한정된 공간의 효율적인 사용을 위해 다양한 지하공간과 지하교통로가 요구된다. 기존의 화약을 이용한 암반 굴착공사는 발파진동에 의해 많은 피해를 야기시킨다. 특히 도심지에서의 발파진동은 주변 건물에 균열을 발생시키고 주변 지반을 침하시키기 때문에 상당한 사회적 비용이 발생한다. 기존의 화약을 이용하는 발파공법은 기계적인 굴착 공법에 비해 경제적이기 때문에 기존의 발파공법을 이용하면서 진동 저감을 위한 연구는 필수적이다. 본 연구에서는 연마재 워터젯 절삭 기술을 이용하여 인공적인 자유면을 굴착 계획선을 따라 생성하고 암반 발파를 실시하였다. 발파 진동저감 효과를 분석하기 위해, 현장과 유사한 조건에서 스무스 블라스팅(smooth blasting) 공법을 대조군으로 설정하고 실험을 실시하여 진동결과를 획득하였다. 실험결과 연마재 워터젯을 이용한 인공 자유면 생성은 암반에서도 효과적임을 확인하였다. 그리고 발파진동은 기존의 스무스 블라스팅 공법과 비교하여 절반 정도로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 계획선에 생성된 인공 자유면에 의해 여굴과 미굴이 최소화됨을 확인할 수 있었다. 연마재 워터젯을 이용한 암반발파는 굴착시 발생하는 진동저감 뿐만 아니라 기존의 굴착 공법보다 다양한 장점을 가지기 때문에 전체적인 공사 비용과 시간을 줄일 수 있을 것으로 기대한다.

전기비저항을 이용한 확률론적 암반분류 - RMR과 전기비저항 관계 이론 중심으로-

류희환,주건욱,조계춘,김경열,임영덕,Ryu, Hee-Hwan,Joo, Gun-Wook,Cho, Gye-Chun,Kim, Kyoung-Yul,Lim, Young-Duck 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.2

성공적인 지하공간 건설을 위해서는 주변 암반의 상태를 정확히 파악하는 것이 매우 중요하다. 암반의 상태를 평가하는 방법 중에 대표적인 방법으로는 RMR 방법과 Q-system이 있으며, 설계, 시공, 유지관리 등에 적용되고 있다. 하지만 주관적인 시각과 측정 방법의 정확성 문제에 지속적으로 의문이 제기되어 많은 연구자들이 여러 방법을 통해 암반을 평가하고자 연구를 수행하고 있으나, 대부분의 방법이 국한적으로 지반조사 결과와 암반상태를 상관 맺거나 경향성만 보여주고 있다. 본 논문에서는 절리가 존재하는 암반에서 이론적으로 전기장 해석을 하여 유도된 이론식으로 부터 RMR과 전기비저항의 관계를 도출하였다. 또한, 확률론적 접근을 통해, 보다 신뢰성 있는 RMR과 전기비저항 관계를 획득하였다. 기존에 사용되고 있는 방법과 더불어 제시된 방법을 현장에 적용한다면, 현장에서 RMR을 평가하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. It is very important to understand the condition of the surround rock for the successful construction of underground space. Representative methods of estimating the rock mass condition are RMR method and Q-system, and they are applied on design, construction, and maintenance. However, many problems with the accuracy of the measurement method and the subjective viewpoint are questioned continuously, so many researchers have been studied for estimating rock condition from various methods. Most of them show only the local relation and a tendency between site investigation data and rock conditions. In this paper, the relationship between RMR method and electrical resistivity is deducted using the analytical equation derived theoretically from electric field analysis on jointed rock mass. And also, probabilistic relationship between RMR method and electrical resistivity is deducted for the increase of accuracy. If a suggested method is applied with the conventional method for estimating the rock condition, it will be helpful to estimate RMR values on the field.

암석물성이 워터젯 암석절삭 성능에 미치는 영향고찰

오태민,박의섭,천대성,조계춘,주건욱,Oh, Tae-Min,Park, Eui-Seob,Cheon, Dae-Sung,Cho, Gye-Chun,Joo, Gun-Wook 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.5

암석은 인공적인 재료(금속, 유리)에 비해 불균질하고 이방성을 가지고 있기 때문에 워터젯 절삭시 매우 복잡하게 파쇄되는 특성을 가진다. 워터젯 절삭시 암석특성에 따라 절삭성능이 결정되므로 물성에 대한 영향을 파악하는 것은 매우 중요하다. 워터젯 절삭효율에 영향을 미치는 물성은 선행문헌의 실험조건(수압, 연마재 투입량, 이격거리 등) 및 암종에 따라 다양하게 제시되고 있다. 본 연구에서는 워터젯 시스템을 이용한 암석절삭에 있어서 물성영향에 대해 문헌연구를 실시하고 중요 물성을 분석하였다. 선행문헌 연구를 통해 암석의 공극율, 일축압축강도, 경도가 워터젯 암석 절삭에 있어서 중요한 물성으로 도출되었다. 분석결과는 향후 워터젯 절삭 기술을 이용한 터널공사시, 암반특성에 따른 굴착효율을 예측하기 위한 기초지식을 제공할 수 있을 것이다. 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.

충격반향기법을 적용한 콘크리트궤도 하부상태 평가

임남형(Nam-Hyoung Lim),주건욱(Gun-Wook Joo),김정중(Jeong-Jung Kim),조계춘(Gye-Chun Cho) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.5