| 1차년도 |
- 1차년도 목표는 무진동·무소음·무분진 암반굴착에 적합한 국산화 시제품 장치 개발- 기존에 판매되고 있는 천공장치를 개조하여 시작품을 제작하며 현장시험을 통하여 제작된 장치에 대한 운영성능 시험 등을 파악하고 이에 따른 굴착 공정개발 노하우 확립-암반굴착을 위한 복동유압식 쐐기형 이중패커, 수압공급장치, 이중패커 삽입장치 등 암반굴착을 위한 장치의 설계 및 제작을 통하여 장치 운영성능을 시험함
|
* 1차년도 연구개발 내용 및 범위 - 선행연구에서 제작된 암반굴착장치를 이용하여 현장시험 결과로부터 나타난 균열방향 유도, 암반굴착에 적합한 실린더형 이중패커, 암반균열 생성을 위한 대용량·고압펌프 및 암석변위 발생을 위한 암반파쇄유닛 잭 등 설계·개발에 대한 내용 및 범위임- 선행연구에서 제시된 문제점 . 워터젯장치로부터 슬롯생성으로 균열유도 기술 . 고무의 팽창에 의한 수압 이중패커 . 인터벌에 가하는 물이 고압·저용량 펌프 . 패커하단부(천공 바닥면)에 암반변위발생 장치 없음 . 암반굴착장치가 수동적 작동 - 무진동·무소음·무분진 암반굴착 장치설계 . 암반굴착에 적합한 수압공급장치, 실린더형 이중패커, 본체 및 부대장비 . 수압공급장치는 4대의 패커를 개별 및 전체로 동시에 작동할 수 있으며, 펌프는 대용량·저압과 저용량·고압펌프를 이용하여 대용량의 물을 인터벌에 주입한 후 고압을 가하여 암반 파쇄 함 . 실린더형 이중패커는 유압을 실린더 내에 주입하여 고무압축, 균열확장장치 및 암반파쇄유닛 잭 등에 할암력을 가함 . 본체 장치는 기존에 있는 크롤러드릴 장비에 수압공급장치 및 4대의 패커를 탈·부착 방식으로 기동되게 함 - 실린더형 이중패커 시스템 및 균열확장장치？ 본 장치개발은 패커시스템(이중패커, 균열확장장치, 암반파쇄유닛 잭) 및 본체장치 등으로 구성하며, 우선 본체 장비에 패커주입기 1대를 부착할 계획임 . 장치개발은 우선 패커시스템에서 이중패커와 균열확장장치를 개발한 상태이며 나머지 수압공급장치와 본체는 장치설계를 통하여 개발할 계획임
|
| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 기술적 기대성과㉮ 본 대상기술은 실린더형 이중패커, 균열확장장치, 인터벌 수압 및 암반파쇄유닛 등의 4가지 반응원리를 암반 인장강도 이상으로 가하여 암반에 균열을 발생시켜 굴착하는 기술임.㉯ 암반굴착에 적합한 시스템 장치 시제품 제작을 통해 시공 공정별의 천공, 슬롯생성, 패커 삽입·인발 및 암반파쇄유닛 잭 등의 일련의 과정들을 자동화로 수행하여 시공성 증대 기술임㉰ 터널·사면 암반굴착에서 본 대상기술에 대한 단면도 작성을 근거로 체계적인 굴착 공법을 제시함㉱ 수압 암반굴착에 있어서 수압의 크기에 따른 암반 균열 연장성과 균열확장장치에 따른 방향 제어함㉲ 천공축 평행 및 직교인 회전방향 슬롯형성을 통해 바닥면으로부터 암편 절취기술㉳ 천공과 동시에 암반굴착에 필요한 패커시스템을 천공 내에 삽입하여 암반 굴착하는 기술㉴ 4대의 패커시스템을 동시 및 단계적으로 삽입과 인발하는 장치로 작업효율 및 시공성 향상 기술
|
| 사회 경제적 파급효과 |
- 경제적ㆍ산업적 파급효과㉮ 지질조건 및 암반특성에 대한 체계적인 굴착공법에 대한 단면도를 근거로 천공 수량 감소와 많은 파쇄량 확보로 비용 절감㉯ 수압의 크기 및 균열 방향제어 기술로 인한 비용절감㉰ 균열확장장치로 수직절개와 슬롯에 의한 수평절개로 모암으로부터 암편 절취에 따른 시공성 증대로 비용 절감㉱ 암반굴착 시스템 장치 시작품을 이용해 작업효율 증대와 시공성 향상을 통한 비용절감㉲ 본 대상기술에서 파생되는 기술을 응용하여 그라우팅 기술개발, 콘크리트 절단 및 석재가공과 같은 관련분야 확대로 시장 활성화 기대㉳ 국내시장 규모가 약 2,500억원 정도로 추정되고 있으며, 본 기술이 이용될 경우 약 1,000억원 정도 비용절감 효과와 기술개발 홍보, 발표를 통해 약 20∼30% 정도의 시장 점유율 기대 ㉴ 수압 암반절개는 소음·진동을 최소화하는 지역에 적용되는 공법으로 국토의 효율적 활용을 위한 지하공간 증가, 발전소 내 지하터널, 농수산물저장 등 생활환경질 향상을 위한 건설현장의 수요 증대로 새로운 일자리 창출이 기대㉵ 건설현장의 인력 노령화와 고된 일로 인력감소 추세에서 시공의 편리성·안정성을 통한 자동화 시스템 개발로 인력 감소해소 및 전문성을 갖는 직업으로 일에 자신감을 갖도록 하여 일자리 창출 기대- 사회적 파급효과㉮ 주거, 녹지지역 중 취락지구에서 공사장 소음에 대한 규제규준은 소음·진동 관리법에서 보면, 아침, 저녁에는 50dB 이하, 주간에는 65dB 이하로 규정되므로 본 기술이 요구됨 ㉯ 비산먼지발생은 배출허용기준에 대한 법정기준이 없지만 터널굴착에 있어 환기문제가 공사인부에게 심각한 문제이므로 본 대상기술을 적용하여 터널 내에 굴착에 따른 비산먼지 발생이 없는 기술임 ㉰ 천공 내의 패커 압력, 인터벌 수압을 적절히 이용한 암반굴착 기술로 소음·진동을 최소화하는 친환경적 공법임㉱ 물, 이중패커와 균열확장장치 압력, 암반파쇄유닛 잭 등을 이용한 암반굴착으로 환경오염 및 생태계파괴가 전혀 없음. ㉲ 동력을 전기로 이용하고 물, 패커 압력 및 암반파쇄유닛 잭으로 암반을 굴착하기 때문에 터널과 같은 밀폐된 공간에서 분진 발생이 없음.
|
| 활용방안 |
활용방안- 좁은 국토의 효율적 활용, 도시 집중화 영향으로 도심지 지하 공간 개발 증대에 따라 본 사업화 대상기술의 활용도가 예상됨 - 본 사업화 대상기술은 국내·외 처음 적용하는 공법으로 기존 공법대비 시공성·경제성·적용성·안전성 등이 우월한 기술개발 등을 통해 굴착과 관련된 시장진입이 손쉬움- 유압을 이용한 실린더형 이중패커, 균열유도장치에 의한 인장응력, 인터벌에 대용량·고압 유량 주입 및 유압잭 원리인 암반파쇄유닛 등 4가지 장치를 이용한 암반 굴착 기술로 소음·진동·분진을 무력화하면서 기존 공법보다 경쟁력이 있는 친환경적 공법임- 암반 인장강도 이상 압력을 가할 수 있는 반응원리 등을 체계화하고 기술에 대한 시스템장치를 시제품으로 제작하여 다양한 환경에서 암반굴착 제시- 기계화 작업으로 시공 안전성, 작업시간 단축, 전문인력 확보와 여러 천공에 동시 적용하여 시공성 증대 제시 - 균열유도장치로부터 균열·전파방향을 유도하는 기술을 응용하여 터널 외곽공 절개와 같은 방향성을 고려한 암반 굴착에 적용함 - 천공축에 직교인 회전방향 슬롯에 대하여 수평균열과 천공 바닥면에 잭을 이용한 암괴 절취 기술을 석재가공과 같은 다방면기술에 적용 - 강성, 내구성, 내마모성을 갖춘 이중패커 성능개발로 암반굴착 및 관련 산업분야 활용 - 사면·터널·지하 터파기 공사 등 다방면 무진동·무소음·무분진 암반 굴착공사에 적용- 암반 절개, 콘크리트 절단 및 석재가공 적용 - 본 사업화 대상기술의 원리 등을 응용하여 고압을 요구하는 암반에 그라우팅 기술에 대체하여 적용함- 상용화가 이루어지지 않은 영역에서 기술적 차별화 전략 적용이 가능하며 해외시장에도 판매 가능함 - 본 대상기술은 장치 및 공법개발 등이 초기 단계이므로 사업화과정에서 후속적 연구개발에 의해 개선·보완 등을 통한 적용·활성화 기대- 자동 시스템장치 국산화로 하여 노동력을 요구하는 건설시장에서 고용 해소- 건설 용이성, 경제성, 친환경성 부문 개선 기대- 본 사업화 대상기술을 적용하여 암반 굴착에 따른 진동·소음·분진이 없는 안전한 시공기술 개발에 활용함
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
