• 대한토목학회논문집
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• 제26권6D호
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• pp.985-993
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• 2006

건설현장에서 기성 콘크리트 파일의 사용이 점차적으로 증가하고 있다. 파일기초를 형성하는 주요 작업들 중의 하나가 콘크리트 파일의 두부를 $800kg/cm^2$ 이상의 압력으로 파쇄하는 것이다. 일반적으로 파일 두부정리 작업은 크러셔와 3~4명의 숙련공에 의하여 실시된다. 최근 파일 두부정리에 관한 보고에 의하면 파일의 강도를 상당히 감소시키는 균열이 작업 중에 많이 발생하고 있고 파일 두부정리 작업이 매우 반복적이고 노동집약적인 것으로 나타났다. 기존의 파일 두부정리 작업의 생산성, 안전성, 품질을 향상시키기 위하여 두부정리 자동화 장비를 개발하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 두부정리선을 인식하기 위한 센싱방법과 작동 프로세스 알고리즘을 제시하고 있다. 이것은 두부정리 자동화 장비를 개발하기 위하여 매우 중요하다. 제안된 센싱방법 중 1가지를 적용한 파일롯 타입의 두부정리 자동화 장비를 개발하였으며, 현장에서 기능을 실험하였다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2004년도 제5회 정기학술발표대회 논문집
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• pp.531-534
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• 2004

재래식 두부정리 작업은 노동 집약적이며 노무자간의 숙련도 차이에 의해 품질 및 작업 생산성이 크게 영향을 받고 있다. 국내 $\cdot$ 외에서는 두부정리 작업의 생산성 및 안전성, 품질을 향상시키기 위해 자동화 장비를 개발 중에 있으나 기존에 개발된 두부정리 자동화 장비는 파일 파쇄 작업만을 자동화 대상으로 하고 있고, PHC 파일에 종방향 균열을 발생시켜 두부정리 작업의 품질을 크게 저하시키고 있는 실정이었다. 기존 두부정리 자동화 장비가 PHC 파일에 종방향 균열을 발생시키는 원인은 PHC 파일의 물리적 특성을 고려한 자동화 장비 말단장치의 설계 및 제작, 배치가 제대로 이루어지지 못한 것으로 분석되었다. 따라서, 본 연구에서는 기존에 개발된 두부정리 자동화 장비 및 본 연구를 통해 현재까지 개발된 두부정리 자동화 장비 파일롯타입의 실험결과를 토대로 PHC 파일을 종방향 균열 없이 효과적으로 파쇄할 수 있는 두부정리 자동화 장비 프로토타입의 말단장치를 개발하고자 한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.173-181
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• 2003

기성 콘크리트 파일(PHC파일)은 대규모 건축공사 및 토목공사에서 주로 사용되며, 최근 건축물이 중량화, 대형화, 고층화됨에 따라 그 수요가 지속적인 증가 추세에 있다. 이와 같은 PHC파일은 건물 구조체의 기초와 연결되어 지지력을 확보하기 위해 두부정리 작업이 반드시 요구된다. 두부정리 작업은 800$\cal{kg}f/cm^2$이상으로 압축된 기성 콘크리트 파일의 두부를 파쇄하고 약 30-40cm 정도의 강선을 남겨놓아 구조체의 기초와 정착시킬 수 있도록 하는 작업이다. 국내 재래식 두부정리 작업은 노동 집약적이면 노무자간의 숙련도 차이에 의해 품질 및 작업 생산성이 크게 영향을 받고 있다. 또한, 백호에 연결된 크러셔에 의한 무리한 작업으로 인해 PHC파일 그라인딩면에 다량의 균열이 발생됨으로써 구조체의 지지력 확보에 문제점이 있는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서는 재래식 두부정리 작업의 문제점을 해결하고 두부정리 작업을 자동으로 수행학 수 있는 자동화 장비를 개발하고자 기존 문헌 고찰 및 국내외 치신기술 동향, 현장조사를 바탕으로 개념디자인을 제시하고 두부정리 자동화 장비의 파일롯타입을 제작$\cdot$실험함으로써 제안된 개념 디자인의 기술적 타당성 제시 및 자동화 장비 개발을 위해 요구되는 설계파라미터를 도출하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.142-151
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• 2005

최근 국내 $\cdot$ 외의 경우 기성 콘크리트 파일(PHC) 두부정리 작업의 생산성, 안전성 및 품질 향상을 위해 자동화 장비를 개발중에 있다. 그러나 기존에 개발된 두부정리 자동화 장비는 두부정리 전 작업과정 중 파일 파쇄만을 자동화 대상 작업으로 하고 있고, 파일 파쇄를 위한 말단장치(end-effector) 설계의 오류로 종 방향 균열을 발생시키는 등 문제점이 있는 것으로 분석되었다. 기존 두부정리 자동화 장비가 PHC 파일에 종 방향 균열을 발생시키는 원인은 PHC 파일의 물리적 특성을 고려한 자동화 장비 말단장치의 설계 및 제작, 배치가 제대로 이루어지지 못했기 때문인 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 목적은 최근 국내에서 개발 중인 PHC 파일 두부정리 자동화 장비의 파일롯타입(pilot type)을 대상으로 다양한 형태의 말단장치를 설계 및 제작하고, 실험실 실험을 통해 최적의 말단장치 조합을 제안함으로써 종 방향 균열 없이 PHC 파일 두부를 효과적으로 그라인딩하고 파쇄할 수 있도록 하는 자동화 장비의 프로토타입을 제시하는 것이다. 본 연구를 통해 제시된 PHC 파일 두부정리 자동화 장비가 개발되어 현장에 적용될 경우, 기존 두부정리 작업의 생력화를 통한 품질, 안전성, 생산성 향상 및 이를 통한 경제성 확보가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.98-106
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• 2020

선행연구(Yeom, 2018)에서는 PHC 파일 두부정리 작업의 문제점을 인지하고 PHC 파일 두부정리 작업의 전 과정을 노무자의 투입 없이 수행할 수 있도록 하는 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 프로토타입을 개발하였다. 본 연구의 목적은 선행연구(Yeom, 2018)를 통해 개발된 프로토타입의 개선요구사항을 반영하여 최종 프로토타입을 개발하고, 개발된 최종 프로토타입에 대한 설문조사 기반의 기술적 타당성 분석, 현장 적용성 분석을 수행하는 것이다. 최종 프로토타입에 대한 기술적 타당성 분석 결과, PHC 파일 절단 위치 센싱부에서 89.9%, PHC 파일 절단부에서 74.2%, PHC 파일 핸들링부에서 82.8%의 응답자가 기술적 타당성에 대해 높게 평가하였으며, 작업 안전성 측면에서 81.8%, 작업 생산성 측면에서 66.6%, 작업 편의성 측면에서 90.9%, 절단면 품질 측면에서 72.7%의 응답자가 재래식 방식 대비 해당 측면의 향상 효과를 우수하게 평가하였다. 본 연구 결과에 기대어 볼 때 추후 본 연구를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇이 실제 현장에 적용될 경우 그 파급효과가 매우 우수할 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.115-123
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• 2018

강관말뚝 두부정리 작업은 안전성, 품질의 균일성, 작업 생산성 측면에서 개선이 필요하며, 이를 개선하기 위한 자동화 및 기계화 등 대안마련이 시급한 실정이다. 본 연구의 목적은 상기 문제점을 개선할 수 있는 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇의 풀스케일 프로토타입을 개발하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 1)선행기술 분석 및 현장 전문가 설문조사, 2)AHP 분석을 활용한 핵심 요소기술 선정, 3)상세설계 도출, 4)구조적 안정성 분석, 5)풀스케일 프로토타입 개발을 수행하였다. 핵심 요소기술 선정 결과, 레이저 레벨기 및 수광기(94.46점), 강관말뚝 절단 기능에서는 플라즈마 절단(96.72점), 강관말뚝 인양 및 운반 기능에서는 회전형 그래플(93.45점)이 선정되었으며, 구조적 안정성 분석 결과, 구조적으로 가장 취약할 것으로 판단되는 3개 부재(그립부, 실린더 피벗 브라켓, 그립부 베이스)에서 최소 2배 이상의 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 최종적으로 개발된 풀스케일 프로토타입은 센싱부 정확도 3.39mm, 절단부 절단 속도 1분 59초로 강관말뚝 두부정리 작업의 자동화를 위한 충분한 성능을 확보한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 개발된 굴삭기 기반 강관말뚝 두부정리 및 절단 부위 핸들링 로봇은 현업에서의 요구가 충분히 반영되고 기술적 타당성이 확보되었으므로 그 실용화 가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.117-125
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• 2018

PHC 파일의 두부정리 작업은 안전성, 품질의 균일성, 작업 생산성 측면에서의 개선이 반드시 필요하며, 이를 개선하기 위한 자동화 등 대안마련이 시급하다. 본 연구의 목적은 상기 문제점을 개선할 수 있는 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 장비의 상세 설계 및 구조적 타당성 분석을 수행하는 것이다. 이를 위해 현장 전문가 설문조사 및 AHP 분석을 통해 핵심 요소기술을 선정하고, 상세설계 및 구조적 타당성 분석을 수행하였다. 핵심 요소기술 선정 결과, PHC 파일 절단위치 센싱 기능에서는 광학식 방식(4.338), PHC 파일 절단 기능에서는 다이아몬드 와이어 쏘(3.984), PHC 핸들링 기능에서는 회전형 집게(4.090)가 선정되었으며, 구조적 타당성 분석 결과, 그립부 및 그립부 거치 샤프트에서 각각 항복강도 대비 15.93%, 10.58%의 최대응력이 발생하여 구조적으로 매우 안정한 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 도출된 상세설계 및 구조적 타당성 분석 결과는 실제 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 장비 시제품 개발에 활용될 예정이며, 이론적 고찰 및 기술적 타당성 분석의 결과가 충분히 반영된 시제품이 될 것이기 때문에 그 실용화 가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제34권11호
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• pp.45-54
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• 2018

The primary objective of this study is to develop a conceptual design of all-in-one attachment based steel pipe pile cutting robot that improves the conventional work in safety, quality, convenience and productivity. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review, 2)field investigation, 3)selection of element technology for conceptual design, 4)deduction of conceptual design and its work process, 5)technical feasibility analysis of the conceptual design and its work process. As a result, leveling laser and laser detector, plasma cutter, rotary grapple are selected as core technologies. Futhermore, a conceptual design and work process of an all-in-one attachment based steel pipe pile cutting robot are developed based on the core technologies. According to the technical feasibility analysis result, at least 76.8% of the respondents are selected positive answer about each device of the all-in-one attachment based steel pipe cutting robot. It is expected that the application range and impact on the construction industry will be enormous due to the increasing trend of the steel pipe pile market.

• 대한건축학회논문집:구조계
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• 제35권2호
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• pp.37-44
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• 2019

The primary objective of this study is to develop a prototype of all-in-one attachment-based PHC pile head cutting robot that improves the conventional work in safety, productivity, and quality. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)literature review, 2)development of an all-in-one attachment-based PHC pile head cutting robot prototype, 3)performance evaluation of each device, 4)economic analysis of an automated method. As a result, PHC pile cutting level sensing device, PHC pile cutting device, PHC pile handling device are developed. Futhermore, working process of an automated method is developed based on result of performance evaluation. According to the economic analysis result, the cost of the automated method was 21.37% less than that of the conventional method, and the economic efficiency was also superior(ROR 215.44%, Break-even Point 5.52month). It is expected that conclusions for future improvements are used in the development of the all-in-one attachment-based PHC pile head cutting robot to practical use.

• 한국수산과학회지
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• 제34권6호
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• pp.713-719
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• 2001

본 연구에서는 입사파의 방향성효과에 의한 방파제 제두부의 파괴모드 중 파력에 의한 사면상의 피복석 (블럭)의 파괴와 기초부 세굴에 의한 파괴의 특성을 시$\cdot$공간적으로 해석하였다. 본 연 구의 각 단계별로 얻어진 중요한 결과를 정리하면 아래와 같다. 안정성에 미치는 외력인자로서 생각되는 surf similarity parameter ${\xi}_{1/3}$와 상대파고 $H_{1/3}/h_t$,를 변화시켜 방파제 제두부에서 얻어진 파괴율 $1\%$ 이하의 초기파괴한계와 $N_{s1/3}-{\xi}_{1/3}$의 초기파괴한계로부터 직각 입사하는 경우가 피해를 많이 받는 전형적인 결과를 얻었다. 사면상의 쇄파는 제두부의 안정성에 가장 큰 영향을 주었으며, 쇄파는 유속장과 더불어 제두부 중앙부 사면상의 피복석을 파괴하는 주된 외력인자인 것으로 확인되었다. 제두부의 파괴을은 전면영역에서 중복파영역의 영향을 많이 받고, 배후면에서 파고의 영향을 많이 받았다. 기초부 세굴에 의한 파괴는 장시간의 정상흐름에 의해 일어났다. 기초부 세굴은 파랑에 의해 발달된 전면의정상파 영역의 수평류가 강한 절점 부근과 제두부에서 발생하는 정상와동류의 흐름이 강한 곳에서 발달하였다 이는 입사방향에 따라 변하며, 정상와동류의 세굴이 구조물을 연행하여 일어나는 것을 세굴깊이의 시간적 변동특성으로부터 알 수 있었다.