• 청정기술
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• 제13권1호
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• pp.64-71
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• 2007

천연가스로부터 유기 황 화합물인 THT와 TBM의 제거를 위한 적합한 흡착제의 선정이 수행되었다. 황 화합물에 대한 포화 흡착량은 Na-Y, Na-ZSM-5, Na,K-ET(A)S-10, Na-모더나이트, Na,K-클리놉틸올라이트, Ti/MCM-41, Ti/SBA-15이 포함되어진 나노세공 물질 및 무정형 티타노실리케이트에 대하여 펄스 흡착 방법에 의해 측정되었다. 측정되어진 물질들 중 Na-Y 와 Na,K-ET(A)S-10 제올라이트에서 THT와 TBM에 높은 흡착 용량을 보였다. Na,K-ET(A)S-10에서의 THT에 대한 포화 흡착량은 효율적인 흡착제로 잘 알려진 Na-Y 제올라이트와 비슷하였다. Na,K-ET(A)S-10에서의 THT와 TBM의 흡착량과 흡착능은 Na,K-ET(A)S-10의 결정성이 좋을수록 증가하였다. 모사되어진 천연가스를 이용한 파과 평가로부터 THT와 TBM 사이의 경쟁적 흡착에 관한 연구에서 Na,K-ET(A)S-10은 THT에 선택적으로 흡착하는 것으로 나타났다. Na,K-ET(A)S-10의 THT에 대한 파과 용량은 1.19 mmol/g 이었다. 이러한 결과들은 Na,K-ETS-10과 Na,K-ETAS-10의 높은 흡착 성능이 제올라이트 구조의 넓은 기공 성질과 유기 황 화합물과의 강한 정전기적 상호작용을 지닌 제올라이트 구조 속의 높게 교환되어진 양이온에 기인하는 것으로 보인진다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권3호
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• pp.301-310
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• 2022

Accurate prediction of mixed ground conditions ahead of a tunnel face is of vital importance for safe excavation using tunnel boring machines (TBMs). Previous studies have primarily focused on electrical resistivity surveys from the ground surface for geotechnical investigation. In this study, an FE (finite element) numerical model was developed to simulate electrical resistivity surveys for the prediction of risky mixed ground conditions in front of a tunnel face. The proposed FE model is validated by comparing with the apparent electrical resistivity values obtained from the analytical solution corresponding to a vertical fault on the ground surface (i.e., a simplified model). A series of parametric studies was performed with the FE model to analyze the effect of geological and sensor geometric conditions on the electrical resistivity survey. The parametric study revealed that the interface slope between two different ground formations affects the electrical resistivity measurements during TBM excavation. In addition, a large difference in electrical resistivity between two different ground formations represented the dramatic effect of the mixed ground conditions on the electrical resistivity values. The parametric studies of the electrode array showed that the proper selection of the electrode spacing and the location of the electrode array on the tunnel face of TBM is very important. Thus, it is concluded that the developed FE numerical model can successfully predict the presence of a mixed ground zone, which enables optimal management of potential risks.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2006년도 창립 25주년 기념 특별심포지엄
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• pp.59-79
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• 2006

쉴드터널 공사에 있어서 커터도구의 절삭능력은 터널시공의 성패를 좌우하는 주요 변수이기 때문에 지반에 적합한 커터도구의 형상, 규격 및 재질의 선정은 무엇보다 중요하다. 1818년 쉴드공법 발명 이래 암반에 대한 커터도구는 많은 실험과 연구를 통해 발전해 왔으나, 풍화토 및 풍화암 지반에서의 커터도구에 대한 연구는 미진한 상황이다. 본 논고에서는 쉴드공법으로 설계된 서울지하철 7호선 연장 703공구 구간중 최대연장 920m의 풍화대 지반에 대하여 굴착중 커터도구의 무교체 시공과 굴착효율 증진을 위한 커터의 선정을 위하여 커터의 형상 및 재질에 대한 비교 분석을 하였으며, 그 선정사유에 대하여 소개하였다. 또한 국내외로 연구가 미진하였던 풍화토 및 풍화암 지반에서의 커터 마모량 평가방법을 제시하여 설계의 타당성을 검증하였으며, 특히 해외의 시공사례에 대한 분석을 통하여 커터 종류에 따른 지반별 마모계수를 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.196-206
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• 2003

본 연구에서는 Raise Boring Machine(RBM의 가동율, 관입율, 굴진율과 같은 굴착능력을 조사하기 위하여 직경 3.05 m와 총 연장 98 m의 수직구를 RBM을 이용하여 시험시공 하였다. 이와 함께 국내 양수발전소, 도로터널, 석탄광업소 등에서 RBM으로 시공되었던 4개의 수직구 시공현장으로부터 시공자료를 수집하여 분석을 수행하였다. 연구결과, 주간 평균 굴진장은 약 19.3 m로 분석되었고, 평균 가동율은 약 54.3%011서 75.1 %사이에 분포하는 것으로 나타나, 이는 TBM 시공실적과 비교하여 볼 때 매우 높은 가동율을 보이고 있다. Bit force와 RPM은 (+)의 직선적인 상관관계로 나타났으며 이는 굴착효율에 따라 작업자의 판단에 기인한 결과로 추정된다. 순관입율과의 관계에서는 RBM작업의 bit force와 RPM 및 수직구 심도가 증가함에 따라 순관입율이 저하되는(-)의 상관관계를 나타내었다. 본 연구결과는 수직구 설계 및 RBM장비 선정에 필요한 정보를 줄 수 있을 것으로 사료된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제35권6호
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• pp.647-663
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• 2023

The investigation of the disc cutter wear prediction has an important guiding role in TBM equipment selection, project planning, and cost forecasting, especially when tunneling in a long-distance rock formations with high strength and high abrasivity. In this study, a comprehensive database of disc cutter wear data, geological properties, and tunneling parameters is obtained from a 1326 m excavated metro tunnel project in leptynite in Shenzhen, China. The failure forms and wear consumption of disc cutters on site are analyzed with emphasis. The results showed that 81% of disc cutters fail due to uniform wear, and other cutters are replaced owing to abnormal wear, especially flat wear of the cutter rings. In addition, it is found that there is a reasonable direct proportional relationship between the uniform wear rate (WR) and the installation radius (R), and the coefficient depends on geological characteristics and tunneling parameters. Thus, a preliminary prediction formula of the uniform wear rate, based on the installation radius of the cutterhead, was established. The correlation between some important geological properties (K_V and UCS) along with some tunneling parameters (F_n and p) and wear rate was discussed using regression analysis methods, and several prediction models for uniform wear rate were developed. Compared with a single variable, the multivariable model shows better prediction ability, and 89% of WR can be accurately estimated. The prediction model has reliability and provides a practical tool for wear prediction of disc cutter under similar hard rock projects with similar geological conditions.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제21권1호
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• pp.101-112
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• 2019

This case study presented a simplified failure mechanism approach used as a preliminary deformation prediction for the Mexico City's metro system expansion. Because of the Mexico City's difficult subsoils, Line 12 project was considered one of the most challenging projects in Mexico. Mexico City's subsurface conditions can be described as a multilayered stratigraphy changing from soft high plastic clays to dense to very dense cemented sands. The Line 12 trajectory crossed all three main geotechnical Zones in Mexico City. Starting from to west of the City, Line 12 was projected to pass through very dense cemented sands corresponding to the Foothills zone changing to the Transition zone and finalizing in the Lake zone. Due to the change in the subsurface conditions, different constructions methods were implemented including the use of TBM (Tunnel Boring Machine), the NATM (New Austrian Tunneling Method), and cut-and-cover using braced Diaphragm walls for the underground section of the project. Preliminary crown and excavation front deformations were determined using a simplified failure mechanism prior to performing finite element modeling and analysis. Results showed corresponding deformations for the crown and the excavation front to be 3.5cm (1.4in) and 6cm (2.4in), respectively. Considering the complexity of Mexico City's difficult subsoil formation, construction method selection becomes a challenge to overcome. The use of a preliminary results in order to have a notion of possible deformations prior to advanced modeling and analysis could be beneficial and helpful to select possible construction procedures.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.677-685
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• 2018

건설공사에서 공정관리는 기본적으로 가장 중요한 단계이며, 효율적인 공정관리를 위해서는 합리적 공정표 작성이 우선시 되어야 한다. 설계단계에서는 기상조건과 현장 특성을 고려한 다양한 조건과 공법의 비교 검토를 통해 최적의 공사 기간을 산정할 수 있으나, 기획단계에서 기본적인 자료(D/B) 분석만으로는 효율적 공법 선정과 적정한 공사 기간 산정이 어렵다. 따라서, 기획단계에서 기존시가지의 공동구 건설시 표준공기 분석을 위하여, 본 논문에서는 공동구 형식을 개착식 및 터널식으로 구분하고, 각 형식의 특성과 기존시가지의 조건을 고려한 공법을 선정 하도록 하였다. 합리적인 공기 계산을 위하여 외부 공사에 영향을 주는 기상조건을 고려하여 년 간 가동율을 산정 하였으며, 개착식은 RC 공법/터널식은 Shield TBM 공법에 대한 단위공정을 분석하였다. 각 단위공정을 종합하여 연장 1,200m, 환기구 200m 간격으로 가정한 공사의 표준공기를 산정한바, 개착식은 893일, 터널식은 616일이 소요되는 것으로 분석 되었다. 본 연구의 결과는 기획단계에서 보다 쉽게 공동구 형식 선정과 표준공기 산정에 도움이 될 것이며, 추후 설계단계에 연계하면 공정 및 공사비 산정이 용이할 것으로 판단된다.

• 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.