• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.403-413
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• 2015

본 논문은 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도 제어에 관한 실험적 연구이다. 복합지반에서는 암반을 굴착하는 디스크커터와 더불어 커터비트의 절삭 성능이 매우 중요하다. 이 연구에서는 특히 풍화토와 풍화암으로 이루어진 복합지반의 커터비트의 성능평가에 초점을 두었다. 이 연구를 위하여 실험실용으로 개발된 쉴드 TBM 커터비트 평가 장비를 이용하여 실내시험을 실시하였다. 복합지반은 공학적 상사성을 고려하여 조성하였다. 조성된 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드 회전속도를 2, 3, 4 rpm으로 적용하여 각 커터비트에 작용하는 절삭력을 측정하고 회전에 따른 절삭력의 변화를 분석하였다. 실험결과로 부터 커터비트에 작용하는 절삭력은 지반경계부에서 급상승하는 경향을 보여주었다. 또한 이러한 상승되는 절삭력의 크기는 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도가 클수록 크게 나타났다. 이러한 결과로부터 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도를 빠르게 할 경우 커터비트에 가해지는 위험요소가 더 크다는 것을 보여주고 있다. 따라서 복합지반조건에 현장 TBM 굴착 시 회전속도의 제어가 필요한 것으로 나타났으며 감속시키는 것이 비트에 가해지는 리스크를 저감시킬 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제15권1호
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• pp.51-58
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• 2013

본 연구에서는 준설용 커터헤드의 형태에 따른 준설효율 특성을 분석하기 위하여 개방형 및 폐쇄형으로 나누어 수리실험을 수행하였다. 준설효율에 관한 실험을 수행하기 위하여 $4.9m(L){\times}2.2m(W){\times}1.5m(H)$ 크기의 대형수조를 제작한 후 준설 운영에 필요한 여러 장치를 제작하였다. 준설효율 실험에서는 커터헤드의 준설깊이, 회전속도, 흡입속도 등에 관한 운영조건을 달리하여 실험을 수행하였다. 준설효율에 관한 실험 결과를 살펴보면 개방형의 경우보다 폐쇄형의 경우에 상당히 높은 준설효율을 유지하였다. 동일한 커터헤드의 형태에서는 커터헤드의 회전속도가 준설효율 결과에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 보다 높은 준설효율을 위해서는 적정수준의 흡입속도가 필요한 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6B호
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• pp.491-497
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• 2011

본 연구에서는 준설시 발생하는 문제중 준설커터에 의해 발생하는 부유물의 이동특성을 해석하기 위해 입자영상유속계(PIV)를 활용하여 준설커터주변의 유동장 변화특성을 분석하였다. 커터헤드 주변의 유속장의 특성은 흡입시와 비흡입시로 나누어서 분석하였는데 유속장의 크기를 분석한 결과 커터헤드 바깥쪽으로 크기가 감소하였으며, 흡입시에 비하여 비흡입시 유속장의 크기가 감소하는 비율이 큰 것으로 나타났다. 본 실험결과를 바탕으로 난류강도의 특성을 살펴본 결과, 전체적으로 흡입시가 비흡입시에 비하여 난류강도의 크기가 크게 감소되는 것을 볼 수 있는데 이는 흡입 에너지에 의하여 회전축 내부 방향의 흐름에 영향을 크게 미치는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.588-592
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• 2008

본 연구에서는 준설시 발생하는 환경적 요인에 대한 평가를 하기 위하여 준설실험을 통해 발생하는 부유물의 이동특성을 해석하기 위해서 PIV를 활용하였으며, 커터헤드 주변의 유속장의 특성을 흡입시와 비흡입시로 나누어서 분석하였다. 유속장의 크기를 분석한 결과 커터헤드 바깥쪽으로 크기가 감소함을 볼 수 있었으며, 흡입시에 비하여 비흡입시 유속장의 크기가 감소하는 비율이 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 바탕으로한 난류강도의 특성을 살펴본 결과 전체적으로 흡입시 비흡입시에 비하여 난류강도의 크기가 크게 감소되는 것을 볼 수 있는데 이는 흡입 에너지에 의하여 z축 방향의 흐름에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.67-76
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• 2012

본 논문은 Shield-TBM 커터비트배치 설계에 관한 연구로서 커터비트의 간격에 따른 축소모형실험과 수치해석을 실시하였다. 축소모형실험을 통해 커터비트 간격 및 굴진속도에 따른 커터헤드 압력과 굴진시간를 측정하였다. 축소모형실험 결과를 검증하기 위해 수치해석을 실시하였으며, 이를 축소모형실험과 비교 분석하였다. 커터비트 간격을 일체화, 1.0D, 1.5D의 세 가지 Case로 적용하고 TBM을 굴착 할 경우 커터비트와 커터비트 간격이 1.0D인 경우 굴진속도가 가장 빠르며 지반변위와 커터헤드의 막장압이 안정하게 유지되는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 토사지반 커터헤드의 비트배치에 대한 추가적인 연구가 이루어진다면 실질적인 연구성과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.501-513
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• 2020

TBM 터널굴착에서 실질적으로 지반을 굴착하는 역할을 하는 부분인 커터헤드 설계 시, 커터 관입깊이와 커터 간격을 달리하여 커터절삭 시험 시 최소 비에너지에서의 커터간격을 반영하고 있으나, 암반 조건에 따라서 동일한 커터 관입깊이에서의 최적 커터간격이 달라지기 때문에 최적 커터간격을 설정하는 연구가 활발히 진행되어야 한다. 이러한 비선형적인 커터 관입깊이와 커터 간격의 관계에서 커터 관입깊이에 따른 최적 커터간격을 예측하기 위해 머신러닝 기법인 의사결정나무 기반 랜덤 포레스트 회귀 모델과 SVM 회귀모델을 이용하여 커터 관입깊이에 따른 최적 커터 간격을 예측하였다. 랜덤 포레스트 분석기법은 SVM 분석기법보다 데이터 개수에 더 큰 영향을 받기 때문에 커터 관입깊이에 따른 최적 커터간격비의 예측에 SVM이 더 정확한 예측을 하였다. 데이터가 많이 축적되면 SVM 회귀모델이 보다 더 정확한 예측값으로 커터헤드 설계 시 커터간격을 설정하는데 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.5-9
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• 2009

본 연구에서는 준설용 커터헤드의 운영특성에 따라 준설효율에 미치는 영향을 분석하기 위하여 수리실험을 수행하였다. 실험을 위해 현재 현대건설에서 보유중인 아산 3호의 설계도를 바탕으로 커터헤드를 설계하였으며, 수리실험을 위해 $4.2m{\times}2.2m{\times}1.5m$ 대형수조를 제작하였고, 준설 운영에 필요한 여러 실험용 장치를 제작하였다. 준설효율 실험에서는 다양한 커터헤드 속도, 준설 깊이, 흡입 속도, 등에 관해 실험을 수행하였는데 커터헤드의 회전 속도가 준설효율 결과에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 또한 커터헤드의 준설깊이에 따른 준설효율특성을 분석하였다. 최대 준설효율은 흡입속도가 2.0m/s 일 경우에 발생하였다. 잠재준설부피에 대한 커터헤드의 거동부피에 대한 무차원 분석을 수행한 결과 준설깊이에 따른 적절한 커터헤드의 회전력과 좌우 이동 속도가 결정되어야 최적의 효율을 보임을 알 수 있었다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 1993년도 Proceedings of International Conference for Agricultural Machinery and Process Engineering
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• pp.666-675
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• 1993

In order to prevent bodily injuries frequently suffered in using bush cutters, especially from spattered stones, we developed a unique new cutting system equipped with a fixed blade on top of the rotary blade, and checked into the mowing performance of the cutter. From experimental test of mowing efficiency and measuring test of physical stress (O$_2$ consumption and heartbeat rates) , the new cutting system with a fixed blade proved that it keeps good cutting performance with lower peripheral speed of the rotary blade(22m/sec), compared to that of ordinary cutting blade, yielding more safety in operation. Weight of the cutter head is, however, heavier than that of ordinary machine by about 70% which increased a physical stress on the operator with slightly faster heartbeat rates. In mowing along edge of concrete wall, the operator enjoyed using the cutter with no anxiety , owing to function of the fixed blade.

• 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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• 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.