화약 발파는 물질이 연소할 때 발생하는 에너지를 파괴 동력으로 이용한다. 화약은 흑색화약으로부터 강력한 위력을 가진 다이너마이트에 이어 취급의 안정성도 향상시킨 에멀션 폭약의 개발에까지 이르고 있으며, 또한 뇌관과 같은 화공품도 공업뇌관과 도화선으로부터 전기 뇌관, 비전기 뇌관에 이어 초정밀 시차를 제어할 수 있는 전자뇌관의 개발에까지 발전되어 왔다. 그러나 아무리 성능이 우수한 화약과 뇌관을 사용한다고 하더라도 좋은 발파 결과를 얻을 수 있는 것은 아니다. 실제 현장의 다양한 조건을 어떻게 고려하여 설계 및 시공에 활용할 것인가는 전적으로 발파기술자의 손에 달려 있다. 암반을 대상으로 하는 발파는 많은 미지의 영향 변수들 때문에 실제 현장에서의 경험에 기초한 접근 방법이 매우 중요하다. 또한 현장에서의 관찰 결과를 분석하고 실험을 통해 정량화된 경험적 모델을 도출하거나, 이론적 근거를 정립하여 이론적 모델로 발전시키는 것은 발파 설계에의 활용뿐만 아니라 새로운 기술개발에 대한 아이디어를 제공한다는 측면에서도 필요하다. 본 논문에서는 발파 분야에서 개발된 몇 가지 경험적 모델과 이론적 모델들을 통해 활용 시 주의해야 할 사항들이 고찰되었다.
SUS 304 발열선(직경 2.3mil)과 $Zr-KClO_4$ 기폭화약을 사용한 전기식 착화기에 대한 열특성을 시험하고 Fitted Wire Model로 분석한 결과, 약 $300^{\circ}C$ 부근에서 기폭화약과 관련된 열특성 파라미터가 급격하게 변화되었다. 이 현상은 기폭화약에 사용된 $KClO_4$의 상변화로 인한 흡열과 발열선과 기폭화약 계면의 물리적 변화로 발생된 것으로 판단되며, 결과로 열특성 시험으로 구한 파라미터가 유용한 온도 범위를 제시하였다.
화공기술이란 연소와 폭발성을 갖는 단일 또는 복합 물질을 기제로 하여 제품을 사용 목적에 맞도록 제조와 응용하는 기술을 의미하며, 화약의 에너지 물질로서 제조된 다양한 제품을 화공품(Pyrotechnics)이라고 한다. 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 것은 산업용으로 성냥, 딱총약, 엽총화약, 연화, 광산용의 도화선, 도폭선, 각종 뇌관류 등이 있고, 군용으로는 발사화기와 로케트 추진기관의 점화계열, 탄두/탄약의 폭발계열, 신호탄, 연막, 조명탄 등을 들 수 있다.
산화성고체는 우리 생활에 아주 유용한 화학물질로서, 표백제, 화약류, 산소발생제, 화공품, 합성 원료, 농약등의 여러 방면에 사용되고 있다. 한편, 반응성이 큰 것이 많고, 단독으로 또는 가연물과의 혼합에 의해서 폭발성 또는 폭발적 연소성을 가지는 경우가 있다. 이러한 위험성을 바르게 인식하고 안전한 취급을 하는 것 이산화제로 인한 사고를 예방하는데 중요한 요인이 된다.(중략)
발파시 공벽 주변에서 방사상으로 발생하는 무수한 균열들을 제어하고 일정한 방향으로 절단면을 형성하기 위해서 split tube를 이용한 발파 방법에 대한 현장 실험을 실시하였다. 현장 실험결과 절단면을 발달시키고자 하는 방향으로 제어할 수 있었다. 계산에 의한 발파압력과 제어된 균열면의 길이를 비교하였다. 현장 벤치 벽면에서 에멀젼 계열 폭약의 발파 압력이 700㎫이상일 경우 균열을 원하는 방향으루 제어할 수 있었을 뿐만 아니라, 공경의 30배까지 균열이 전파되었다.
일반적으로 발파진동은 건설공사에 따른 굴착작업, 채광 및 채석작업 등의 발파에 따라 발생되며, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 높아지면서 발파진동이나 소음에 대한 관심이 높고 또한 많은 민원이 발생되고 있다. 발파 작업장 주변지역에서 발파에 따라 발생하는 지반 및 구조물의 진동을 파악하고, 발파에 의한 모든 영향을 파악하기 위한 자료획득을 목적으로 관계 기관에 의해 진동측정이 실시되고 있다. 그러나 발파진동측정에 대한 통일적인 방법이나 지침이 없기 때문에 현장실무에서 측정방법이나 자료처리방법 등에 많은 어려움이 따르고 있다. 따라서 발파진동의 측정방법들에 대해 고찰함으로써 발파진동 측정방법에 대한 이해를 높이고자 한다.
도심지에서 암반 제거 작업에 시공되어 온 방법 중 가장 효과적인 방법은 소량의 화약류를 사용하여 장약 전색한 후 발파하여 암반에 균열을 발생시켜 암석을 제거하는 방법인데, 환경적인 요인으로 인하여 그 사용에 제한을 받는 경우가 많아지고 발파 불가 지역이 늘어나고 있는 실정이다. 이 공법은 암반에 천공된 공속에 장약을 할 때 전색보호판을 이용하고 같은 시차의 뇌관과 화약으로 다단 장약/전색하고 다단발파기를 이용하여 최적화 된 정밀제어를 함으로써 진동을 감소시켜 발파하는 다단식분산발파 방법으로 모든 현장에 사용 가능하지만 특히 진동과 관련된 분쟁이 큰 도심 지역의 암반 제거에 있어서 더 효과적으로 사용할 수 있다. 이 공법은 일반적으로 천공되어지는 짧은 천공장(1.2~3.0미터)으로 인해 다단 장약 후 지연 기폭이 힘든 구간에서도 뇌관선이 단락 되거나 폭발화약 주변의 화약이 사압을 받는 일이 없이 쉽게 발파패턴을 설계하여 사용 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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