R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121SCIP-C129646-05 | |||||
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| 연구사업명 | 건설기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | TBM 커터헤드 설계자동화 및 운전·제어시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-28 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 장수호 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
31명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 691,000,000 원 기업 : 230,380,000 원 계 : 921,380,000 원 |
총연구비 | 정부 : 7,022,000,000 원 기업 : 2,411,945,000 원 계 : 9,433,945,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국건설기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000464-01 | |||||
| ISBN | 979-11-87770-32-9(PDF) | |||||
| 주요 내용 |
○ 연구개발과제의 설명 - 본 연구과제는 TBM 커터헤드의 설계자동화에 의한 최적화 설계 기술 및 TBM 운전·제어 시스템과 시뮬레이터 개발을 통한 TBM의 최적 활용 기술 개발을 위해, - TBM의 주요파트인 커터헤드 설계에 대한 핵심 원천기술을 확보함과 더불어, TBM의 최적 활용과 전문 인력 양성을 위한 시뮬레이터 개발을 수행 ○ 연구개발 단계 - 본 연구과제는 핵심요소기술(연구성과물)과 연구수행기간에 따라서 연구개발 단계를 분류할 수 있음 - 선행 연구실적(TBM 1단계 연구단)이 존재하는 TBM 커터헤드 설계자동화 시스템은 TRL 3단계부터 시작되며, 연구 최종단계(5차년도)의 TRL도 7~8로서 실용화 단계로 제시 - TBM 운전·제어 시스템은 전기·유압관련 국내기술이 존재하지만, TBM에 적용되는 시스템 구성은 전무한 상태이므로 TRL 3~4단계의 연구부터 시작하여 연구종료 시 실용화를 목표로 시제품 설치(TRL 8) 수준을 제시 - TBM 시뮬레이터는 현재 관련 국내 기술이 전무한 기술 분야이므로 TRL 1~2의 기초적인 연구부터 착수하게 되며, 연구 후기단계(3~5년도)에서 실험적 증명 단계를 거쳐 기술시범 수준(TRL 6)의 시작품을 제시 [최종목표] ▶ TBM(Tunnel Boring Machine)의 커터헤드 설계자동화 및 운전·제어 시스템 개발 - 8 m급 이상 TBM 커터헤드의 설계 자동화에 의한 최적 설계기술 개발 : 직경 8m급 이상 커터헤드 자동화 설계 시스템 : 최적 TBM 장비 선정 가이드 라인 - TBM 운전·제어 시스템(5 m급 이하) 개발 : TBM 운전제어 시스템(5m급 이하) : TBM 운전제어 시스템 설계제작 매뉴얼 - 교육·훈련용 TBM 시뮬레이터 개발 : TBM 시뮬레이터 S/W 및 H/W : TBM 전문인력 양성 및 훈련 프로그램 [연구내용 및 범위] ▶연구개발 내용 본 연구에서는 TBM(Tunnel Boring Machine) 커터헤드의 설계자동화에 의한 최적화 설계 기술 및 TBM 운전·제어 시스템과 시뮬레이터 개발을 통한 TBM의 최적 활용 기술 개발을 위해 다음과 같이 수행함 - 중·대단면 TBM 커터헤드의 설계자동화 시스템 개발 : 중？ 대단면 TBM 제작정보의 수집, D/B 구축 및 분석 : 중？ 대단면 TBM 커터헤드 제작정보의 수집, D/B 구축 및 도면화 : TBM 커터헤드 설계자동화 플랫폼 및 UI 구축(안) 설계 : 커터헤드 설계자동화 기본 플랫폼 제작 : 설계자동화 UI를 이용한 커터헤드 베이스 형상 설계기술 : TBM 커터헤드의 주요 파트 및 부품의 DB 구축 : 커터헤드 설계결과의 신뢰성 분석 : TBM 커터헤드 자동 배열 설계기술 개발 : 자동배열 설계 보완(간섭, 형상수정 등) : 3D 모델링 기반 제작도면 자동 산출 및 구조해석 연동 : 커터헤드의 피로해석을 통한 설계 검증 : TBM 커터헤드 자동화 설계 프로그램 개발 : TBM 커터헤드 설계자동화 프로그램 시작품 제작과 검증 : 커터헤드 설계자동화 완성 및 프로그램을 이용한 TBM 커터헤드 상세설계도 작성 -TBM 굴진용 운전·제어 시스템 개발 : 커터헤드 챔버 배압 안정화 제어 기술 개발 : 커터헤드 회전속도 최적화 제어 기술 개발 : TBM 추진속도 및 굴진방향 제어 기술 개발 : TBM 시스템 제어 관련 상세설계에 따른 자동화 제어, 자체진단, 비상정지등 인터록 관련 기술 개발 : TBM 운전·제어 시스템(CSCI, CSC, CSU) 설계 : 운전·제어 프로그램 프로그래밍 및 구현 : 운전·제어시스템의 시작품 제작 및 보완 -TBM 시뮬레이터 개발 : TBM 유압·전기 계통도 및 제어반 분석 : TBM 운전·제어 시뮬레이터 개발 방안 및 절차 확립 : TBM 시공트러블의 조사 및 분류 : TBM 운전을 위한 기본 시나리오 개발 : TBM 시공트러블 구현 및 대처 시나리오 개발 : IoT 및 VR 기반의 운전·제어 시뮬레이터 S/W 제작 : TBM 시뮬레이터 S/W 및 H/W 제작 : TBM 운전·제어 시뮬레이터 구동 검증 및 보완 : TBM 전문인력 양성용 시뮬레이터 기반 교육 프로그램 및 전문가 자격과정(안) 제시 - TBM 최적 장비 선정 가이드라인 개발 : 국내외 TBM 입찰안내서 조사를 통한 TBM 주요 제작사양, 기능 및 구성 분석 : 해외 TBM 전문인력 양성 프로그램 조사 : TBM 제작 발주를 위한 설계 고려항목 정립 및 가이드라인(안) 제시 : 시공조건에 따른 TBM 최적 장비선정 체크리스트 및 가이드라인 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 티비엠 | 터널기계화 시공 | 굴착 | 설계 | 시뮬레이터 |
| 영문 | TBM | Mechanized tunnelling | Excavation | Design | Simulator | |
| 최종보고서 | 최종보고서(TBM)_발간.pdf | |||||