근래 건설·토목현장에서는 원가절감 및 안전사고 감소 방안으로 보다 안전하고 저렴한 폭약사용에 더욱 많은 관심을 가지고 있으며, 주로 석회석 광산에서만 사용해 왔던 안포 폭약을 토목현장에서도 수년 전부터 적용하기 위해 노력해 왔다. 또한 최근에는 에멀션 폭약의 개발 및 수요처에 적극공급으로 인해 상당부분 기존 다이너마이트 시장을 대체하였다. 그리고 외국에서 일부 적용 중인 현재의 안포 폭약 공급시스템과 에멀션폭약의 특징을 조합한 벌크 에멀션 폭약의 공급을 눈앞에 두고 있다. 이러한 추세에 발 맞추어 전문기술자들의 관심을 더욱 높이고, 현재까지 토목현장에서 시행되어온 에멀션폭약의 사용상 장점과 단점을 수집·검토·연구하였으며, 이에 따른 문제점 개선방안을 제시하였다.
Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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2001.11a
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pp.274-280
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2001
우리나라에서 전통적으로 건설$\cdot$토목 현장에서 암절취 목적으로 주로 사용되고 있는 젤라틴다이나마이트 폭약의 경우 폭속이 비교적 높고 강력한 폭발위력으로 인해 암반의 강도가 높은 현장에 주로 사용해 왔다. 그러나 최근에는 폭약의 안전도 감소와 원가절감을 위해서 현재 사용중인 폭약 중 가격이 가장 저렴한 안포폭약을 개선하고 에멀젼폭약의 특징을 살린 벌크 에멀젼폭약의 공급을 눈앞에 두고 있다.(중략)
산업용 폭약을 이용하여 자연상태의 암반을 굴착하고자 할 때 고려해야 할 주요한 사항중의 하나로서 폭약의 위력계수를 들 수 있다. 이 값은 시험 발파는 물론 본 발파 시 적정 폭약량을 산정 하는데 중요한 요소이기 때문이다. 우리 나라는 다이너마이트 등 여러 종류의 폭약이 제조, 사용되고 있으나 지금껏 이에 관한 구체적인 보고가 전혀 이루어지지 못한 실 정이다. 따라서, 본 연구는 주요 국내산 폭약에 대해 적정 폭약량 산정을 위한 폭약의 위력계수 (e)와 발파 시 유발되는 진동상수(k) 추정을 위한 폭약의 위력계수의 역수(1/e)를 산정하고 그 결과를 제시하고자 하는 것이다.
일반적 의미의 성형폭약이라 함은 폭약 중에 빈공간이 존재하여 표면쪽으로 개방되어 있는 한덩이의 고폭약을 말한다. 이런 이유로 절단 단면의 형상은 주로 V 자형을 이루고 있으며 보통 V자의 뽀족한 부분이 기폭부분이 된다. 성형폭약은 그 생김새를 기준으로 크게 2가지로 나눌 수가 있는데 원뿔형과 선형이 그것이다. 원뿔형 성형폭약은 그 초기 발전단계부터 군용 대장갑용으로 명성을 떨쳤으며 현재에도 많은 연구가 진행되고 있는 상태이다. 이에 비해 선형 성형폭약은 철구조물 해체나 여러 용도의 민간/상업용 절단도구로 많이 쓰이고 있는데 두 번의 세계전쟁을 치루며 엄청난 규모의 물질적 인적 지원을 바탕으로 발전한 원뿔형 성형폭약에 비해서 턱없이 연구실적이 부족한 상태이다. 이 논문에서는 일반적인 선형 성형폭약의 관통력에 대한 연구가 아닌 기능적 측면에 대한 연구결과를 서술하며, 기능적 측면상 중요한 몇 개의 항목에 대한 수량화, 정의 및 연구가 이루어진다. 그 항목으로는 발전거리(run up distance), 이격거리(stand off distance), 기폭위치에 따른 절단모양, 파편 분간 형상 등이 있으며 각 항목에 대한 하류 항목들은 본문에서 다루어진다. 모든 실험은 University of Missouri-Rolla, Rock Mechanics and Explosives Research Center 에서 이루어 졌으며 대부분의 실험은 500grain/ft 선형성형폭약을 사용하여, 기폭 후 철제목표물을 관통한 형상 및 관통 단면을 관찰하는 형식으로 이루어졌다.
산업용 화약은 19세기 중엽부터 외국인에 의해서 수입된 화약류를 채광목적에 이용하기 시작한 것으로 전해 오고 있으나, 본격적으로 현대화약이 사용된 시기는 1930년대부터 국내 지하자원을 개발하면서라 할 수 있다. 1935년에는 홍남에 대규모 화학단지를 조성하였고 1940년에는 인천에 독립적인 화약공장이 세워져 국내 화약류가 본격적으로 생산되게 되었다. 그러나 1940년부터 보관된 자료는 없고 일부 존재하기는 한데 대부분 신빙성이 없는 자료들뿐이다. 화약류는 세계적으로 대부분 광업분야에 주로 이용되었다. 하지만 국내건설산업이 크게 발달하면서부터 광업분야보다 건설분야에 많이 이용되어지고 있다. 건설분야 중에서도 특히 건축, 토목, 시멘트, 골재생산에 폭약사용이 증가되어 왔다고 생각되어지나 화약류 생산에 대한 1990년 이전 자료들이 거의 없거나 불명확한 자료들이었다. 본 연구에서는 폭약에 따라 차이가 발생하는 폭열을 기준으로 비교될 건설기성액에 대하여 폭약총생산량의 폭약을 폭약등가톤수(Tons of explosives equivalent; TOEE)로 적용하여 1990년부터 최근 11년 간 화약생산량을 근거하여 2000년까지 건설경기동향과 폭약생산량의 상관관계 추이를 밝혀 국내 건설산업과 폭약생산량 증감의 경향을 연구하고자 하는데 그 목적이 있다.
The shaped charge were made for identifying the effect of controled blasting using relatively low VOD explosive for cutting rock mass with changing quality and thickness of metal liner. The metal liner was attached on both sides of a charge for directional cutting, when the shaped charge exploded in rock mass. Also, a efficiency of shaped charge was identified by concrete member experiment. And a center guide used for maintaining stand-off between shaped charge and hole wall. A case of Fe liner of thickness 0.8mm formed the deepest notch of experiments and the directional cutting of concrete member was identified.
최근 노후화 된 콘크리트 및 털 구조물에 대하여 환경 공해가 발생하지 않는 해체 기술의 필요성이 급증하고 있어서 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 결과 콘크리트 구조물을 일시에 해체하기 위하여 사용되고 있던 화약을 이용한 발파해체공법 및 군용 폭파 공법 등으로부터 응용되어 특수한 형태의 크기로 제작된 성형폭약을 철골구조물에 부착시킨 후 이를 폭발 시켜서 순간적으로 철골구조물의 철판(또는 빔이나 기타 부자재)을 절단 해체할 수 있게 되었다. 그 동안은 성형폭약의 폭발절단 효과에 영향을 주는 요소들인 대상 구조물의 재질 및 형상, 두께와 강도 특성, 성형폭약의 형상, 폭약의 종류, 장약량, Liner의 종류, Stand-off Distance, 성형폭약의 폭 및 너비, 기폭방법에 따른 영향과 폭발 절단시 발생되는 폭풍압에 의한 진동 및 소음의 영향 등에 대한 연구가 대부분이었다. 따라서 본 연구에서는 성형폭약의 주 구성요소인 화약과 금속성 Liner를 유연성이 탁월하고 조성 성분들의 혼합성과 성형성이 우수한 가소화제를 사용하여 제작된 성형폭약의 가소화 정도가 폭발절단력에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위하여 본 연구는 PETN 과 RDX 화약이 각각 25wt% 및 75wt%로 흔합된 화약원료를 85wt%로 하고 폴리이소부틸렌(P.I.B) 성분이 80 wt% 이상인 폴리부텐(P.B) 7wt% 와 부틸고무 4wt% 그리고 디에칠헥실세바케이트 4wt%로 구성된 가소화제를 사용하여 실험하였다.
In urban tunnels, namely, in case there are residents in the near distance, we normally use non-vibration and ambient vibration which are not blasting methods because it’ impossible to meet the blasting vibration regulation with only normal explosives. However, non-vibration methods not only cause increase of excavating cost, but need much time than explosives. Generally, the lower velocity explosives with 2,000 m/s VOD have been applied to ambient vibration blasting in open cut area, but difficult in tunneling in its use. However, by charging the hole together with lower velocity explosives and normal explosives, we have got the result which shows 20~30% vibration decrease compared with using only normal explosives. Therefore, I’ like to suggest the blasting method which is able to do as ambient vibration using lower velocity explosives mixed with normal explosives in urban tunnel and the area which is adjacent to security facilities within the vibration regulation.
철골구조물은 일반 철근 콘크리트 구조와는 달리 단순히 천공을 하고 폭약을 장약하여 기폭시키는 방법으로는 해체 또는 절단이 어렵다. 국내의 경우 최근 철골 구조로 건축되는 강교와 건축물 등이 증가하는 추세이며, 내구연한이 다하거나 구조적 결함으로 인하여 해체 대상으로 지목되는 철골구조물에 대해서는 특수한 형태의 해체 기술을 필요로 한다. 1997년 이후 국내에 철골구조물의 발파해체를 위하여 성형폭약에 의한 폭발절단기술에 관한 연구가 소개된 이후로 폭발절단력에 미치는 성형폭약의 라이너(Liner), 폭약의 종류, 형상 및 이격거리(Stand-off distance) 등에 대한 연구가 활발히 이루어졌으며, 또한 국산화를 위한 기초적인 설계변수에 관한 연구 등이 보고 된 바 있다. 현재 성형폭약의 사용범위가 철골구조물의 절단해체 뿐만 아니라 긴급구조를 필요로 하는 특수한 용도나 군사폭약의 해체, 항공산업 등 그 적용범위가 확대되고 있는 실정이다. 그러나, 성형폭약의 성능 향상 및 품질 보증을 위한 체계적인 설계 변수의 검토 설정에 관한 연구와 산업f'의 적용을 위한 구체적인 결과는 보고 된 바 없는 실정이다. 그래서, 보다 체계적인 현장 적용 시험 등에 대한 연구가 효율적으로 진행될 경우 국내 고유 기술에 의한 철구조물의 절단 및 해체공법에 획기적인 변화를 가져올 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 본 연구에서는 국산화되어 현장에 적용되고 있는 성형폭약 HAKO 제품을 기준으로 이미 국내에 알려진 성형폭약과 비교 분석하였다. 또한 보다 효율적인 산업계의 적용을 위한 각종 시험 결과 및 국산화 현황과 향후 활용 방안 등에 대하여 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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