• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.428-441
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• 2013

TBM을 적용하기 어려운 터널과 다양한 조건의 광산에서 기계 굴착장비인 로드헤더의 수요가 증가하고 있다. 하지만 우리나라에서 로드헤더의 적용 실적은 거의 전무하며, 일부 국가에서만 로드헤더의 설계 제작기술을 보유하고 있다. 따라서 본 연구에서는 로드헤더의 최적 선정과 설계를 위한 로드헤더의 굴착 원리 및 핵심설계항목들을 분석하였다. 또한 전 세계 143개의 로드헤더 설계 정보들을 데이터베이스화하고 로드헤더의 설계에 활용하기 위한 통계적인 상관관계들을 도출하였다. 마지막으로 데이터베이스에 기반하여 로드헤더를 설계하기 위한 절차를 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.141-149
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• 2023

근래 들어 도심지 지하공간에 대한 수요가 증가함에 따라 도심지 터널계획이 활발히 진행되고 있다. 특히 로드헤더 굴착공법은 도심지 터널에 대한 적용성이 우수하여 적용사례가 증가하고 있다. 그러나 로드헤더 굴착공법은 일축압축강도 100 MPa 이상인 고강도 암반구간에 대한 굴착효율이 저하되는 한계가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 본 연구에서는 고강도 암반구간에 대한 로드헤더 굴착효율 개선방안으로 선균열공법을 제안하고 적용성을 평가하였다. 이를 위해 일축압축강도와 RQD를 함께 고려하여 순굴착속도를 산정할 수 있는 Bilgin 예측식을 활용하여 순굴착속도를 평가하였다. 동일한 일축압축강도인 암반조건에서 RQD가 감소할수록 순굴착속도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 고강도 암반에서 절리가 증가할수록 로드헤더 굴착효율이 증가하는 것으로 판단된다. 또한 현장시험을 통해 고강도 암반구간에 대한 선균열공법의 현장 적용성을 검증하였다. 균열유도공을 중심으로 균열대가 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 고강도 암반구간에 선균열공법 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제36권2호
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• pp.6-16
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• 2020

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제23권1호
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• pp.61-80
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• 2021

• 터널과지하공간
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• 제25권6호
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• pp.496-504
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• 2015

로드헤더는 커팅헤드에 픽커터를 설치하여 지반을 굴착하는 장비이다. 픽커터는 일반적으로 코니컬타입을 사용하며, 코니컬 픽커터는 선단부에 마모에 강한 텅스텐카바이드 팁을 사용하여 커터의 소모를 감소시키는 굴착 도구이다. 본 연구에서는 구리광산의 망토와 역암으로 구성된 복합지반을 대상으로 로드헤더 커팅헤드에 3종류의 코니컬 픽커터를 사용하여 내구성능을 살펴보았다. 현장적용 후, 픽커터의 육안조사와 중량감소율 측정, 그리고 CT 및 SEM을 이용한 내 외부 균열조사를 수행한 결과, 하드페이싱으로 보강한 코니컬 픽커터의 내구성능이 가장 우수하였으며, 각 코니컬 픽커터의 내 외부에서는 현장적용 전과 후 모두에서 매크로 크랙 및 미세균열을 발견할 수 없었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.221-243
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• 2023

국내 도심지 터널 공사에서 발파로 인한 진동 및 소음 방지를 위한 대안으로 로드헤더 공법 적용사례가 늘고 있다. 그러나 국내의 암반 대상 로드헤더 적용사례가 극히 적어 로드헤더 장비선정과 굴착효율 평가에 한계가 있다. 특히 로드헤더 굴착효율 평가를 위해 현재는 해외 현장에서 경험적으로 개발된 모델식을 적용하고 있으나 국내 암종 및 지질조건에 대한 검증이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 해외 문헌 연구를 통하여 로드헤더 장비사양 결정방법과 굴착효율 평가 모델을 조사하였다. 이를 바탕으로 국내 현장 대상 장비선정을 위한 사양 검토와 더불어 현장 대상 암석강도와 굴착효율의 상관모델식을 제안하고 설계 굴착효율 예측 모델과 비교하였다. 또한 로드헤더 절삭이론 모델식을 이용한 굴착효율 산정의 간편법을 제안함으로써 굴착효율을 평가하고 기존 경험적 예측 모델과 비교 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.386-396
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• 2022

로드헤더에 미치는 변수의 영향력을 분석하기 위해 픽커터 절삭시험 관련 참고문헌들을 조사하였고, 수록된 데이터들을 수집하였다. 입력 인자는 일축압축강도, 절삭 깊이, 절삭 간격, 받음각, 비틀림각, 출력 인자는 비에너지, 절삭력, 수직력으로 결정했다. 입력 인자와 출력 인자로 분류 후 실험계획법을 작성하였고 분산분석을 이용해 변수들에 대한 기여도를 조사하였다. 그 결과, 절삭력과 비에너지에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 일축압축강도와 절삭 간격으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.573-584
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• 2014

본 연구에서는 로드헤더 커팅헤드 설계의 기본 사항인 절삭조건에 따른 커터작용력의 변화를 살펴보는 기초 연구를 진행하기 위하여 연암 및 보통암을 대상으로 하는 슬림 코니컬커터를 사용하여 받음각과 커터관입깊이, 커터간격의 조건에 따른 선형절삭시험을 수행하였다. 각 시험조건에서 커터작용력인 연직력, 절삭력, 구동력을 측정하였고 그 측정결과의 평균값을 사용하여 분석을 실시하였다. S/d비와 비에너지의 관계, 관입깊이와 비에너지의 관계, S/d비와 커터작용력의 관계로부터 받음각이 $50^{\circ}$, 커터간격이 12 mm, 커터관입깊이가 9 mm인 조건이 모르타르시험체에 대한 최적의 절삭조건임을 확인할 수 있었다. 특히 받음각이 $50^{\circ}$인 경우가 $45^{\circ}$인 경우에 비해 장비사양 설계를 위해 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.440-459
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• 2021

최근 대형 로드헤더가 국내 터널현장에 도입되면서 해외 제조사의 굴진율 예측모델에 대한 관심이 증가하고 있다. 현재 주로 사용되는 해외모델은 압축강도로부터 굴진율을 예측하고 있는데, 암석 시험편의 직경 대 길이의 비율이 1.0인 시편을 일축압축시험으로 사용하고 있다. 일반적으로 시편의 형상과 치수는 강도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 기술보고에서는 직경 대 길이 비율에 따른 암석강도의 변화에 대한 기존 연구사례를 조사하였다. 그 형상효과에 대한 원인을 이론적으로 고찰하였다. 이를 토대로 국내 예정된 암종에 대해서 길이 비율에 따른 강도의 변화 양상을 예측하고 굴진율 수정모델을 제시하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권4호
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• pp.1-7
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• 2016

The pick cutter, which directly contacts and crushes the rock, is the expendable part of a roadheader. The arrangement and angle of attachment of the pick cutter are important factors that determine excavator performance. It is necessary to numerically calculate the contact between the pick cutter and rock. The rock is defined as a set of particles using the discrete element method. The parallel bond model is used to define the bonds between particles. The properties of granite that are measured by the uniaxial compressive test are applied to the numerical rock model. The pick cutter is defined by the polygon elements. The linear cutting simulation is considered to simulate the contact between the pick cutter and rock. The results of the simulation show the rock breaking due to contact with the pick cutter.