• 화약ㆍ발파
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• 제34권2호
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• pp.31-38
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• 2016

유체 동역학 코드는 고속 충돌을 모델링하는 수치해석 툴로서 재료가 유체처럼 거동한다고 가정하며, 화약을 이용한 암반발파와 같은 충돌 문제를 푸는 데 광범위하게 사용된다. 암반발파를 현실적으로 모사하기 위해서는 화약을 수치해석적으로 모델링할 필요가 있으며, 이를 통해 암반과 화약의 상호작용 문제를 완전 연계된 방식으로 풀 수 있다. 화약을 수치 모델링하기 위해서는 특정 물리적 조건에서 재료의 상태를 나타내는 상태 방정식이 수립되어야 한다. 본 고에서는 발파 과정을 수치 모델링하기 위한 유체 동역학 코드, 화약의 상태 방정식과 관련 매개변수의 결정방법에 대해 소개하였다.

• 대한화약발파공학회:학술대회논문집
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• 대한화약발파공학회 2008년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.45-58
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• 2008

• 화약ㆍ발파
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• 제21권4호
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• pp.37-42
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• 2003

화약발파에 의한 암반의 파괴는 폭약의 열화학적 반응에 의해 생성되는 에너지가 주위 암반으로 전달되면서 발생한다. 폭약의 반응은 매우 짧은 시간에 격렬하게 이루어지므로 실험적 관찰이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 암반을 대상으로 발파할 경우 암반의 불균질성, 이방성으로 인해 동일한 조건으로 실험을 하더라도 특성상 정량적 정성적으로 똑같은 상황을 반복적으로 재현하여 실험하는 것도 불가능하다. 따라서 폭약으로부터 발생하는 에너지와 암반으로의 전달과정은 암반 파괴의 에너지원으로서 매우 중요하면서도 명확히 파악되지 않은 부분이다. 본 논문에서는 수치해석적 방법으로 발파원과 암반의 거동을 모델링하여 발파원의 특성이 암반 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. 주요 결과로는 발파원과 관련된 입력 자료로서 감쇠상수와 발파공벽에 가해지는 압력의 증가시간에 따라 암반의 동적거동이 상이하게 나타났으며, 동적 거동을 결정짓는 두 입력 변수의 상호관계를 유도할 수 있었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제33권4호
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• pp.7-13
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• 2015

최근에 지하공간의 개발과 활용 기술에 대한 수요가 전 세계적으로 급증함에 따라 역학적 안정성과 활용 효율의 측면에서 발파굴착 시 발생하는 손상대 평가는 주요 관심사가 되고 있다. 본 연구에서는 지하공동주변 발파손상대(blast-damaged zone; BDZ)에 대한 폭원모델링을 검증하기 위하여 모멘텀 트랩(momentum trap; MT) 개념을 이용한 일련의 소규모 시험발파를 실시하고, 시험 결과에 따라 LS-DYNA 수치모델의 입력변수들을 수정하였다. 연구 결과, 본 연구에서 제안한 MT 개념을 이용한 모형발파 실험 및 수치모델링 기법은 주어진 조건 하에서 MT의 비산속도를 잘 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.462-468
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• 2017

KYP 모델은 화약의 폭굉 반응속도를 기술하는 압력기반모델이다. 본 연구에서는 PETN 기반 복합 화약(PBXN-301)의 KYP 모델 및 JWL EOS의 파라미터를 결정하였다. 크기효과를 얻기 위하여 반응 막대 시험을 수행하였고 2차원 하이드로다이나믹 해석 결과와 비교하였다. 해석 결과, 정성적으로 얻어진 LLNL의 구성방정식보다 KYP 모델링을 통해 도출된 파라미터가 PBXN-301 화약의 역반지름에 따른 폭굉파속을 잘 예측하는 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권4호
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• pp.7-15
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• 2004

본 연구에서는 PFC3D를 사용한 폭원모델링 기법을 제안하고, 제안된 기법을 시멘트 모르타르와 같은 연약재료의 발파에 적용하여 그 적용성을 시험해 보았다. PFC3D는 개별요소법(DEM)을 기반으로 하고 있어 응력파의 전파와 재료의 동적 파괴현상을 모사하는데 적합한 코드로 분류된다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였으며, 입력하중에 따라 공벽에서 유발되는 접촉력을 계산단계마다 측정 및 보정함으로써 폭발압력의 크기를 제어할 수 있도록 하였다. 시멘트 모르타르 블록의 발파모델링 과정에서는 기존의 외력을 이용하는 방법과 본 연구에서 제안하고 있는 접촉력을 이용하는 기법을 각기 적용함으로써 연약재료의 파괴과정을 정성적으로 비교하여 보았다. 해석결과, 제안된 폭원모델링 기법을 적용한다면 암석이나 콘크리트와 같은 공학재료들이 발파과정에서 보이는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권1호
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• pp.47-54
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$를 사용하여 시멘트 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥의 발파과정에서 나타나는 폭발과 파괴현상을 모사하여 보았다. 폭원모델링 과정에서는 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 방법을 사용하였다. 현장 발파실험에서는 철근콘크리트 기둥을 대상으로 초안폭약을 사용하여 발파하고 그 파괴거동을 고속카메라를 이용하여 관찰하였다. 모사과정에서는 철근의 규격과 입자요소의 크기에 따른 해석시간을 고려하여 모르타르와 굵은 골재로 이루어진 콘크리트 기둥을 대상으로 제안된 폭원모델링 기법을 적용하여 해석을 실시하였다. 해석결과 나타난 저항선의 이동속도는 $17\~24\;m/s$로서 실험치 $14\~18\; m/s$를 약간 상회하고 있으나 제안된 폭원모델링 기법을 사용한다면 암석이나 기타 재료들에 대한 발파과정에서 나타는 파괴거동을 수치적으로 보다 유사하게 모사할 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제23권3호
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• pp.27-42
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• 2005

본 연구에서는 $PFC^{3D}$상에서 공내입자들의 반경을 팽창/수축시키는 기법을 통해 공벽입자들에 접촉력의 형태로 폭발압력을 부여하는 폭원모델링을 기법을 소개하고, 제안된 기법을 이용하여 홉킨슨 효과 효과와 스폴링 현상을 응용하여 암석코어에 대한 응력파의 전파 및 반사과정을 기존의 외력을 적용함으로써 서로 비교하여 보았다. 암석코어는 직경 20m, 길이 200mm의 입자결합체로서 접촉결합을 이용하여 구성하였으며, 시료의 선단에 주기 0.050m$(50{\mu}s)$의 펄스형태의 폭발하중을 기존의 방법과 제안된 폭원모델링 기법을 이용하여 각기 입사시켰다. 해석결과 두 기법은 서로 유사한 결과를 보였으며, 입사압축파는 0.060ms$(60{\mu}s)$ 이후 시료의 후단에서 반사되어 반사인장파의 형태로 되돌아오면서 시료의 축방향과 직각방향으로 인장균열을 발생시켰다. 또한 시료 중을 전파하는 응력파의 속도는 4,167m/s로 계산되어 물리시료에 대한 측정치 4,300m/s와 $3\%$ 정도의 근소한 오차를 보였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제32권2호
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• pp.25-30
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• 2014

건설공사 현장에서 발생하는 소음 진동은 일시적이고 간헐적으로 발생하지만 그 영향은 매우 크다. 건설기계의 적은 소음 진동이라도 발생하면 먼 거리까지 전달되어 차음 및 방진 등의 대책이 어려워 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 건설장비의 소음 진동 안전기준을 30m로 적용하였고 발파소음은 60m, 진동은 160m로 적용하였다. 지금까지는 2D를 사용한 모델링을 주로 사용하였으나 건물이나 산과 언덕 등 크기와 높이를 고려한 3차원 3D 모델링으로 측정 분석하여서 정확도를 높였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제35권1호
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• pp.27-33
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• 2017

본 연구에서는 상용 해석코드인 LS-DYNA 상에서 선택된 금속과 암석을 대상으로 파괴인성시험 과정을 모델링하였다. 이 시험은 각봉의 3점 휨 시험을 토대로 한 것이다. 이 시험을 수행하는 데에는 비교적 긴 시간이 소요되므로 해석과정에서는 Newmark 법을 사용하는 묵시적 해석법을 채택하였다. 본 해석을 통해 얻은 응력확대계수의 값은 금속과 암석의 경우에 각기 $73MPa.m^{0.5}$과 $0.3MPa.m^{0.5}$이었다. 암석 재료모델의 파괴인성 값이 이렇게 작게 나타난 것은 작성된 재료모델이 암석의 특징적인 성질인 취성을 잘 표현하고 있다는 의미이다.