• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.127-136
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• 2019

TBM 터널공사 시 스크류컨베이어의 배토 거동에 대한 이해는 굴진율 향상을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 지반에서 디스크 커터에 의해 생성되는 암반칩의 형상에 따라 스크류컨베이어 내부에서의 이동 및 배토 거동에 대한 연구를 수행하였다. 입자기반의 DEM 수치해석기법을 이용하여, 6가지의 대표적인 모양에 대한 암반칩을 클러스터로 형성하였다. 또한, 실제 스크류컨베이어의 3D 축소모델을 형성한 후, 다른 모양의 암반칩의 시간당 배토량을 측정 하였다. 시뮬레이션 결과, 스크류컨베이어의 경사각이 $0^{\circ}$일 때, 동일한 암반에서 암반칩의 형상과 부피와 상관없이 10 RPM 속도에서의 스크류컨베이어 배토량은 스크류컨베이어 최대 배토량의 약 20%로 나타났다(표준편차: 1.3%). 본 연구 결과는 암반용 TBM 설계 및 암반에서의 TBM 굴착 시 스크류컨베이어 운용에 참고할 수 있는 자료로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 안전기술
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• 제169호
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• pp.62-63
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• 2012

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.232-241
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• 2017

본 논문에서는 대형화되고 기업화되어가고 있는 국내 축산농가를 위한 AGV와 스크류컨베이어 기반의 자동 소사료 공급시스템에 대해 소개한다. 제안된 자동 소사료 공급시스템은 최상단에 펠렛형 혼합 사료가 적재되는 호퍼부, 호퍼부에서 펠렛형 혼합사료를 배출부로 이송시키는 스크류컨베이어를 장착한 이송부, 벨트컨베이어로 구성된 배출부 및 시스템 이동을 위한 전자 유도선 주행방식의 AGV로 구성되어있다. 적재된 사료 무게는 이송부의 하부에 위치한 로드셀에 의해 측정된다. 개별 우사 셀에 설치되는 RFID TAG에 미리 저장된 사료 배출정보를 시스템이 읽어 정해진 양만큼의 사료를 시스템이 주행하면서 배출하게된다. 공급 배출 테스트시스템을 제작하여 사료의 공급 능력을 결정짓는 사료 이송부의 스크류 외경, 스크류 샤프트 외경, 스크류 피치 간격 등을 포함하는 스크류컨베이어 설계인자 도출을 하였으며 도출된 설계인자들을 최종 공급시스템 제작 시에 적용하였다. 사료 급이시스템을 제어하기 위해 DSP기반의 주제어기 및 공급시나리오에 따른 급이알고리듬도 함께 개발되었다. 실험을 통해 국내 우사에 사료공급조건을 만족시키기 위해 설정된 목표인 5 m의 거리를 0.1 m/sec의 속도로 주행하면서 7 마리가 수용되는 한 개의 우사에 필요한 총 21 kg의 사료를 초당 420 g으로 균일하게 공급이 가능함을 확인하여 개발된 축우용 무인사료공급시스템이 규격화된 국내 축산농가에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.533-549
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• 2024

일반적으로 토압식(earth pressure balance) 쉴드 TBM (tunnel boring machine)으로 지반 굴착 시 쏘일 컨디셔닝(soil conditioning)을 수행하여 굴착 효율성을 높이고 안정성을 도모한다. 지반 여건에 따른 최적의 첨가제 주입 조건을 결정하기 위해 컨디셔닝된 흙의 유동학적 특성을 정량적으로 파악하는 것이 중요하며, 이는 주로 유동계(rheometer)를 활용하여 이루어진다. 그러나 이는 실제 TBM에서 굴착토가 배토되는 과정을 모사할 수 없어 장비에 미치는 영향을 파악하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 8 m급 토압식 쉴드 TBM의 챔버와 스크류 컨베이어(screw conveyor)를 1:20으로 축소시킨 모형 장비를 개발하여 실제 배토 과정을 모사하였다. 이를 위해 인공 사질토 시료를 대상으로 첨가제로 폼과 폴리머를 사용하여 축소모형시험을 수행하였다. 실험 결과, 스크류 토크는 기존에 수행한 실내 가압 베인전단시험 결과 데이터와 연계하여 항복응력과의 경향성이 일관되는 것을 확인하였으며, 스크류 토크와 항복응력 사이의 양의 비례관계를 도출하였다. 폼 주입비(foam injection ratio, FIR)에 따른 배토 효율은 전반적으로 유사한 경향을 보였으나 60% 일 때 미소하게 감소하였으며 폴리머를 첨가하면 효율이 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 실제 토압식 쉴드 TBM과 동일하게 챔버 상, 하부에서 압력차가 발생하는 것과 스크류 컨베이어 케이싱을 따라 배토구로 갈수록 압력이 점진적으로 소산되는 과정을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 제작한 축소모형시험 장비가 굴착토의 전단특성 및 배토 효율 평가에 활용될 수 있음을 보여준다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.78-78
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• 2017

현재 국내에 공급되고 있는 잡곡류 수확기는 보행형 예취기, 탈곡기 위주의 저능률 기계화 수준으로 고능률의 콤바인 수확기 개발이 필요하며, 특히 잡곡류가 소규모 경작지의 영세농가 위주로 재배되어 저가격의 소형 콤바인 수확기 개발이 절실히 요구되고 있다. 따라서 본 연구는 소규모 밭의 두류 및 잡곡 수확작업에 적응성이 뛰어나며, 농기계 임대사업소의 활용도를 높일 수 있고, 여성과 고령자도 쉽게 운전할 수 있어 수확작업의 노동력을 크게 절감할 수 있는 저가격의 25kW급 자주식 소형 콤바인을 개발하고자 시작기를 설계 제작하였다. 시작기의 주요부로 엔진은 25kW/2600rpm 3기통 디젤엔진을 탑재하였으며, 동력전달부는 주변속 3단, 부변속 2단의 선택맞물림 기어식의 변속장치를 이용하였다. 주행부는 궤도형으로 조향클러치와 습식 원판식 제동장치를 채용하였다. 전처리부는 선단거리 1700 mm의 디바이더와 상하좌우 수동 조절되는 회전속도 약 42 rpm의 정오각형 릴로 구성하였으며, 전처리부의 최대 승강높이는 740 mm이었다. 작물이송부는 돌기부착 오거와 체인컨베이어로 구성되어 있으며, 탈곡부는 단동형 축류식의 직경 440 mm, 길이 1180 mm의 급동과 높이 65 mm, 지름 10 mm의 46개 강봉형 급치, 격자형 수망으로 구성하였으며, 회전속도는 약 325 rpm으로 작동하도록 하였다. 선별 정선부는 요동 송풍선별식으로 곡립판, 볏짚체, 곡립체, 송풍팬으로 구성하였고 송풍팬의 회전속도는 약 850 rpm, 요동진동수는 약 5.8 Hz로 작동하도록 하였다. 곡물이송부와 재처리부는 수평이송 외경 103 mm, 수직이송 외경 110 mm의 피치가 모두 82 mm인 스크류컨베이어를 이용하였으며, 곡물탱크는 용량이 250 로 2개의 배출구로 곡물을 포대에 담도록 하였다. 그 외 시작기는 운전조작부, 유압장치부, 전기장치부 등을 갖도록 설계 제작하였다. 전체적인 기체의 크기는 길이${\times}$폭${\times}$높이 $3935{\times}1900{\times}2440mm$이었으며, 기체 중량은 약 1753 kg이었다. 콩 대상 기초 성능시험 결과 시작기의 작업속도는 약 0.5 m/s, 작업능률은 약 11 a/h로 나타났다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.276-281
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• 2002

본 연구에서는 정밀 쇄미 선별 시스템을 개발하기 위하여 원통형 홈 쇄미 선별기의 시작품을 제작하고 이것의 설계인자와 운전인자에 따른 성능 분석을 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 원통형 홈 쇄미 선별기의 시작품은 홈의 직경이 작은 선별원통을 상단에, 홈의 직경이 큰 선별원통을 하단에 장착하는 2단형으로 설계 제작하였다. 각 단의 trough에는 스크류 컨베이어를 설치하였으며, 원통의 회전 속도와 trough의 각도 및 원통의 수평각을 변경시킬 수 있도록 하였다. 홈의 크기가 작은 상단에서 쇄미를, 홈의 크기가 큰 하단에서 준완전립을 선별하도록 하였다. 2. 원통형 홈 쇄미 선별기의 원통 회전속도가 증가하면 처리 용량이 증가하며, 이 속도에 따른 최적의 trough 각이 존재하는데, 본 실험에서는 회전 속도 35rpm에서 trough 각 37$^{\circ}$, 45rpm에서 55$^{\circ}$, 55rpm에서 73$^{\circ}$로 분석되었다. 3. 원통형 홈 쇄미 선별기의 공급율이 증가할수록 선별효율과 수거율(준완전립+쇄미)은 급격히 감소하지만, 순도(준완전립+쇄미)는 완만히 증가하였고, 완전립의 수거율과 순도는 95%이상을 유지하며 일정한 경향을 보였다. 본 실험 범위에서는 원통형 홈 쇄미선별기의 선별효율은 각 공급율에서 공히 원통의 분당 회전수 35rpm, trough 각 37$^{\circ}$에서 최대치를 나타내었다. 이 최적 조건에서 공급을 400-800kg/h 범위의 선별효율 평균치는 70% 정도로 분석되었다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.29-34
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• 2002

주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 벼 종자, 상토, 흔합 접착액 등 펠렛재료를 스크류 컨베이어에 의해 회전 성형롤에 공급, 압축성형 배출함으로써 직경 12 mm의 구형 벼 펠렛종자를 제조할 수 있는 벼 펠렛종자 제조장치를 설계·제작하였다. 나. 설계·제작된 벼 펠렛종자 제조장치의 제조능력은 시간 당 약 13,000 개 ∼ 37,000 개인 것으로 나타났고 이때 성형률은 약 61% ∼ 71%였다. 하지만 벼 종자 손실률은 약 17% ∼ 48%로 매우 큰 것으로 나타나, 펠렛재료의 손실과 종자손상을 줄이기 위한 성형롤 및 펠렛재료 공급장치의 개선이 필요한 것으로 보인다. 다. 제조된 펠렛종자의 무게는 제조 직후에는 1.66 g, 완전 건조 후에는 약 1.3 g으로 나타났으며, 제조된 펠렛종자의 직경은 약 12.0 mm에서 건조 후 약 11.2 mm로 축소되었다. 라. 제조된 한 개의 벼 펠렛종자 내 포함된 벼 종자의 개수는 상토와 벼 종자의 혼합비에 따라 다르게 나타났는데 혼합비 6 : 1에서 펠렛종자 당 종자 개수는 4.1 립, 혼합비 7 : 1에서 3.6 립, 그리고 혼합비 8 : 1에서는 3.1 립으로 나타났다. 마. 건조 후 벼 펠렛종자의 압축강도를 측정한 결과 건조기를 이용한 경우는 118 N ∼ 137 N, 음지 건조의 경우는 88 N ∼ 108 N으로 조사되었으며, 대체적으로 운반 및 파종 과정에서의 취급성은 문제가 없을 것으로 보인다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.203-211
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• 2014

본 논문은 shield TBM의 버럭 배토장비인 screw conveyor의 최적 버럭 배토효율에 관한 연구이다. screw conveyor의 배토효율에 영향을 미치는 주요 Parameter인 screw 형태(Shaft식, Ribbon식), screw conveyor와 screw 각도의 영향을 분석하기 위하여 축소모형시험을 실시하였다. 축소모형시험을 통해 구한 버럭 배토 효율과 기존 이론식을 통해 구한 최적의 버럭 배토효율을 비교 분석하여 최적의 screw 형태, screw conveyor와 screw각도를 도출 할 수 있었다. 결론적으로 축소모형시험을 통하여 screw conveyor 설계인자들에 대하여 제시하였다. 또한 이 연구 결과는 향후 shield TBM 기술을 발전시키는데 유용할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.193-201
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• 2014

본 논문은 토압식 쉴드TBM(EPB shield TBM)의 후드부에 대한 시뮬레이션 시스템 개발에 대한 연구결과이다. 최근 토압식 쉴드TBM은 터널굴착에 많이 활용되고 있다. 토압식 쉴드TBM의 후드부 시스템은 터널굴착에서 매우 중요하기 때문에 후드부 시스템의 설계 및 operation parameter의 평가를 위하여서는 시공전에 사전 시뮬레이션이 요구된다. 본 연구를 위하여 모형 시뮬레이션 장비 시스템을 설계 개발하였다. 개발된 시스템의 검증을 위하여 모형실험을 실시하였으며, 개발된 시스템을 이용하여 얻은 결과는 현장에서 얻을 수 있는 토압식 쉴드TBM의 거동과 유사한 결과를 보여주었다. 이 결과로부터 토압식 쉴드TBM 굴진시 지반 loss는 후드부 챔버에 발생되는 토압의 변화에 많이 의존되는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발된 시뮬레이션 장비 시스템은 토압식 쉴드TBM공사 전 operation parameter를 평가하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 다양한 지반조건에서의 TBM operation에 관한 정보를 제공할 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.91-105
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• 2020

본 연구는 Shield TBM의 챔버 내 교반봉의 영향범위 및 배토효율 향상을 위한 기초연구이다. 현재 국내Shield TBM의 연구에 있어 디스크 커터, 커터 비트, 세그먼트에 관한 연구는 많이 이루어져 있다. 하지만 Shield TBM 굴착 시 막장면에서 유입되는 토사 및 암반들을 교반시켜 스크류 컨베이어로 배토시키는 연구는 해외에 비해 미비하다. 본 연구에서는 기존 Shield TBM 챔버를 축소모형으로 제작하여 실험을 진행하였다. 챔버 내부는 크기(4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm)와 색(검은색, 흰색, 빨간색, 파란색)이 다른 시료를 사용해 층을 형성하였다. 이에 대하여 RPM과 교반봉의 형상 및 크기에 차이를 두어 실험을 진행하였다. 또한 중력의 방향이 교반 효율에 끼치는 영향을 파악하기 위하여 축소모형을 세웠을 때와 눕혔을 때의 교반 차이를 확인해 보았다. 이는 중력방향의 차이 외의 다른 조건은 모두 동일하게 진행하였다. 본 실험을 통해 챔버모형의 설치 방향, 내부의 교반봉 크기 및 형상, RPM에 따른 교반효과 및 Torque를 파악하였다. 교반효과 및 Torque를 비교 검토한 결과 교반봉의 형상 및 크기는 시료의 교반에 영향을 끼치며, 중력방향은 Torque에 영향을 끼치는 것을 확인하였다.