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- 저자 : 배두산 (검색결과 12 건)
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터널식 전력구 시공D/B 분석을 통한 굴착기계 성능 연구
배두산(Du-San Bae),김경열(Kyoung-Yul Kim),정주환(Ju-Hwan Jung),김정주(Jung-Joo Kim),김경도(Kyoung-do Kim),류희환(Hee Hwan-Ryu) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.7
송전선로 지중화 사업의 종류에는 관로식, 개착식 및 터널식 전력구 등이 있으며, 터널식 전력구의 경우 기계식굴착장비인 밀폐형 쉴드TBM(Tunnel Boring Machine)을 이용하여 지하 30∼90m에 건설된다. 2000년대 이후부터 현재까지 약 200km 연장의 터널식 전력구가 건설되었으며, 최근 들어 건설연장이 매년 약 6km씩 증가하고 있는 추세이다. 터널식 전력구는 땅속의 지반강도, 고수압, 파쇄대 및 단층과 같은 불확실한 지반특성때문에 시공트러블 및 공기지연이 발생되고 있다. 이에 정해진 지중화 사업의 가압목표일 달성을 위한 설계 및 시공 중 굴착효율향상을 위해서는 굴착기계 성능분석이 필요하다. 이에, 본 연구에서는 3개, 약 6km의 터널식 전력구 시공현장으로부터 획득한 굴착기계가 지반을 굴착할 때의 시공데이터 분석을 통하여, 지반굴착 중 암반분류별 디스크커터 압입깊이와 커터헤드회전속도 현황 및 굴착기계 성능에 대해서 연구를 수행하였다.
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플라이애시와 PVA 섬유를 혼입한 댐 표면 차수벽 콘크리트의 내구성능 평가
우상균,원종필,배두산,추인엽 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.3
이 논문은 표면 차수벽형 석괴댐(Concrete-Faced Rock-Filled Dam) 콘크리트의 내구성능 개선에 관한 것이다. 댐은 영구 구조물이 며 그 중요성을 감안할 때 충분한 내구성능이 확보되어야 한다. 이 논문에서는 플라이애시와 PVA 섬유를 혼입함으로써 차수벽 콘크리트의 내 구성능을 개선하고자 하였으며, 플라이애시와 PVA 섬유 혼입율에 따른 내구성능 향상 검증을 위하여 기본물성 (강도, 소성수축, 자기수축)을 포함한 내구성능 검증 실험(염소이온 침투, 마모 저항성, 동결융해 저항성)을 수행하였다. 실험 결과, 플라이애시 15%와 PVA 섬유 0.1%를 혼 입하였을 때 내구성능 개선 효과가 뛰어난 것으로 나타났다. 검증된 차수벽 콘크리트의 현장 적용을 통해 표면 차수벽형 석괴댐의 안전성 및 내 구성 개선에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. This study examined the durability of face-slab concrete in Concrete-Faced Rock-filled Dams(CFRDs). The durability of face-slab concrete can be improved by optimizing the amount of fly ash in the cement mixture. Durability tests including plastic shrinkage, permeability, abrasion resistance, and repeated freezing and thawing were done on face-slab concrete specimens with different amounts of fly ash and blended PVA(Poly Vinyl Alcohol) fibre. When the effect of the fly ash content on concrete durability was evaluated, the results showed that a 15% fly ash content and 0.1% blended PVA fiber yielded the optimum durability level for concrete-faced rock-filled dams.
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해저 터널 굴진자료 분석을 통한 FPI와 비에너지의 경험식 제시
김경열,배두산,조선아,류희환 사단법인 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.4
The construction of subsea tunnel differs from that of inland tunnel because of high water pressure due to sea water level and difficulties to reinforce the ground under construction. Therefore, it is very important to prevent trouble in advance when the subsea tunnel is constructed. In this paper, we established lots of databases about characteristics of geological and mechanical parameters on the construction of subsea tunnel using micro slurry TBM which depth is about 60 m. The correlation analysis is conducted to confirm the effect of thrust, torque and RPM among the excavation database on the net penetration rate. Also, An empirical formula is suggested to predict the net penetration rate through the correlation analysis between FPI (Field Penetration Index) and specific energy from the subsea tunnel excavation database. 해저터널의 시공은 육상터널의 시공과 몇 가지 다른 부분이 존재하는데 지하수 이외에해수가 존재하여 고수압을 받으며, 시공 중 지반보강이 육상터널보다 매우 어려운 점 등이 대표적이다. 그러므로 해저터널 시공 시 시공트러블 발생의 예방은 매우 중요하다. 본 고에서는 서해안 해저 약 60 m에 시공한 소형 슬러리 TBM의 굴진 성능을 분석하기 위하여 대상 지반의 지질학적 특성들과 기계적 특성들을 DB로 구축하였다. 구축한 DB 중 추력, 토크 및 RPM 등이 순굴진율에 주는 영향을 확인하고자 각 변수들 간의 상관분석을 실시하였다. 또한 구축된 DB로부터 비에너지와 FPI와의상관관계를 분석하고 순 굴진율을 예측할 수 있는 경험식을 제시하였다.
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우상균,원종필,배두산,추인엽 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.3
This study examined the durability of face-slab concrete in Concrete-Faced Rock-filled Dams(CFRDs). The durability of face-slab concrete can be improved by optimizing the amount of fly ash in the cement mixture. Durability tests including plastic shrinkage, permeability, abrasion resistance, and repeated freezing and thawing were done on face-slab concrete specimens with different amounts of fly ash and blended PVA(Poly Vinyl Alcohol) fibre. When the effect of the fly ash content on concrete durability was evaluated, the results showed that a 15% fly ash content and 0.1% blended PVA fiber yielded the optimum durability level for concrete-faced rock-filled dams.
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터널식 전력구 쉴드TBM 선정 및 기본설계 사양 제시에 관한 연구
김정주,이지윤,류희환,정주환,이석재,배두산,Jung Joo Kim,Ji Yun Lee,Hee Hwan Ryu,Ju Hwan Jung,Suk Jae Lee,Du San Bae 한국터널지하공간학회 2023 한국터널지하공간학회논문집 Vol.25 No.3
Power cable tunnels is one of the underground structures meant for electricity transmission and are constructed using shield TBM method when transitting across urban and subsea regions. With the increasing shaft depth for tunnels excavation when the shield TBM excavated the rock mass, the review of selecting closed-type shield TBM in rocks becomes necessary. A simplified shield TBM design method is also necessary based on conventional geotechnical survey results. In this respect, design method and related design program are developed based on combined results of full-scale tests, considerable amount of accumulated TBM data, and numerical simulation results. In order to validate the program results, excavation data of a completed power cable tunnel project are utilized. Thrust force, torque, and power of shield TBM specification are validated using Kernel density concept which estimates the population data. The robustness of design expertise is established through this research which will help in stable provision of electricity supply.
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터널식 전력구를 위한 순굴진율 모델 개발 및 이를 활용한 쉴드TBM 최적운전 조건 제안
김정주,류희환,김경열,홍성연,정주환,배두산 사단법인 한국터널지하공간학회 2020 한국터널지하공간학회논문집 Vol.22 No.6
About 5 km length of tunnels were constructed by mechanized tunnelling method using closed type shield TBM. In order to avoid construction delay problems for ensuring timely electricity transmission, it is necessary to increase the prediction accuracy of the excavation process involving machines according to rock mass types. This is important to corroborate the project duration and optimum operation for various considerations involved in the machine. So, full-scale tunnelling tests were performed for developing the advance rate model to be appropriately used for 3.6 mdiameter shield TBM. About 100 test cases were established and performed using various operational parameters such as thrust force and rotational speed of cuttterhead in representative uniaxial compressive strengths. Accordingly, relationships between normal force and penetration depth and, between UCS and torque were suggested which consider UCS and thrust force conditions according to weathered, soft, hard rocks. Capacity analysis of cutterhead was performed and optimum operational conditions were also suggested based on the developed model. Based on this study, it can be expected that the project construction duration can be reduced and users can benefit from the provision of earlier service. 터널식 전력구는 약 5 km 이내의 연장을 기계식 굴착장비인 밀폐형 쉴드TBM을 이용하여 건설된다. 공기지연 예방 및 적기가압을 위해서는 암반등급별 공사기간의 예측정확도를 향상시켜야하며, 투입된 장비의 성능을 고려한 최적운전이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 3.6 m급 쉴드TBM에 적합한 순굴진율 모델을 개발하고자 실대형 굴진시험을 수행하였다. 대표적인 일축압축강도에 대해서 소요추력과 커터헤드 회전속도를 바탕으로 약 100회의 실험을 수행하였다. 이에 풍화암, 연암, 경암분류에 따라 일축압축강도와 장비의 소요추력 조건이 고려된 연직력과 압입깊이 및 일축압축강도와 토크와의 상관관계를 제시하였다. 개발된 순굴진율 모델을 바탕으로 구동부 성능분석과 최적운전 조건에 대해 제시하였다. 본 연구결과를 통해 터널식 전력구 공사기간 단축 및 조기사용에 대한 사용자 편익증대를 기대할 수 있다.
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70 MPa급 인공암반 내 실대형 쉴드TBM 굴진실험을 통한 굴진율 모델 및 활용방안 제안
김정주,김경열,류희환,정주환,홍성연,조선아,배두산,Kim, Jungjoo,Kim, Kyoungyul,Ryu, Heehwan,Hwan, Jung Ju,Hong, Sungyun,Jo, Seonah,Bae, Dusan 한국전력공사 2020 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.6 No.3
전력송전을 위한 터널식 전력구는 점차 시공실적이 증가하고 있는 추세이며, 해저 및 대심도 등 시공환경이 어려운 구간의 건설도 증가하고 있다. 이에 소단면 쉴드TBM의 효율적 운영을 위해 굴진율 및 설계모델이 필요하다. 그러나, 제한된 지반조사 회수 및 굴착면 맵핑으로 인하여 암반특성과 굴진데이터를 정확히 매칭시켜 상호간 상관관계 및 굴진율 모델을 도출하는데 어려움이 있다. 이에 소단면 쉴드TBM에 적합한 굴진율 및 설계모델을 제시하기 위하여 커터헤드의 직경이 3.56 m인 실험용 EPB 쉴드TBM을 제작하고, 총 부피 87.5 ㎥인 인공암반 내에서 총 19번의 실대형 굴진실험을 수행하였다. 본 실험은 70MPa의 균질한 암반강도에서 수행되었기 때문에 운전변수인 추력과 커터헤드의 RPM에 따른 굴진율과 기계데이터간 상관관계를 효율적으로 분석할 수 있으며, 실제 굴착메커니즘과 동일하기 때문에 도출된 압입깊이와 토크값은 활용성이 높다. 본 연구를 통해 디스크커터 당 연직력과 압입깊이의 상관관계 및 연직력과 회전력의 상관관계를 도출하였다. 이러한 상관관계들을 이용하여 70 MPa급 암반에 대해 굴진율 예측과 TBM 설계가 가능할 것으로 판단한다. 또한, 인공암반의 RQD가 100%로 현장적용에 대한 한계점에 대해 FPI의 개념을 도입하여 굴진율 모델의 활용성을 증대시키고자 하였다. The use of cable tunnels for electric power transmission as well as their construction in difficult conditions such as in subsea terrains and large overburden areas has increased. So, in order to efficiently operate the small diameter shield TBM (Tunnel Boring Machine), the estimation of advance rate and development of a design model is necessary. However, due to limited scope of survey and face mapping, it is very difficult to match the rock mass characteristics and TBM operational data in order to achieve their mutual relationships and to develop an advance rate model. Also, the working mechanism of previously utilized linear cutting machine is slightly different than the real excavation mechanism owing to the penetration of a number of disc cutters taking place at the same time in the rock mass in conjunction with rotation of the cutterhead. So, in order to suggest the advance rate and machine design models for small diameter TBMs, an EPB (Earth Pressure Balance) shield TBM having 3.54 m diameter cutterhead was manufactured and 19 cases of full-scale tunneling tests were performed each in 87.5 ㎥ volume of artificial rock mass. The relationships between advance rate and machine data were effectively analyzed by performing the tests in homogeneous rock mass with 70 MPa uniaxial compressive strength according to the TBM operational parameters such as thrust force and RPM of cutterhead. The utilization of the recorded penetration depth and torque values in the development of models is more accurate and realistic since they were derived through real excavation mechanism. The relationships between normal force on single disc cutter and penetration depth as well as between normal force and rolling force were suggested in this study. The prediction of advance rate and design of TBM can be performed in rock mass having 70 MPa strength using these relationships. An effort was made to improve the application of the developed model by applying the FPI (Field Penetration Index) concept which can overcome the limitation of 100% RQD (Rock Quality Designation) in artificial rock mass.
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