전자뇌관을 이용한 대단면 터널 시공 사례

황남순 ( Nam-sun Hwang ),이동희 ( Dong-hee Lee ),정민성 ( Min-sung Jung ),김남수 ( Nam-soo Kim ) 대한화약발파공학회 2018 화약발파 Vol.36 No.2

최근 환경규제에 대한 기준이 대폭 강화되고 있는 추세이다. 화약을 사용하는 현장은 발파에 의해 발생되는 소음과 진동의 영향으로 사용상 제약을 받게 되며, 보안물건이 근접해 있는 경우 대부분 기계식굴착에 의해 작업이 이루어지고 있다. 기존의 기계식굴착 구간에 대해, 발파작업에 의한 암반굴착이 확대되고 있으며 이는 전자뇌관에 의해 가능하게 되었다. 하이트로닉(HiTRONIC™)은 한화에서 진보된 전자기술을 이용하여 생산하는 4세대 뇌관으로 높은 정밀도(0.01%)를 구현하여 초정밀발파가 가능하다. 전자뇌관의 수요처는 고속도로 및 철도현장, 대형 석회석 광산을 비롯한 도심지 터파기 등에서 널리 사용되고 있다. 본고에서는 대단면 터널에서 하이트로닉(HiTRONIC™)를 사용하고 있는 현장의 사례를 소개하고자 한다. The measures for environmental regulations have become more strict over the recent years. Due to vibration and noise arising from blasting, every site that chooses to handle explosives has to be under certain restrictions in its use. Especially a site where a safety thing is situated within close proximity, the chosen method is through mechanical excavation. However, various applications of electronic detonators has made blasting possible where mechanical excavation used to be the only alternative. Hanwha Corporation has developed an electronic detonator, HiTRONIC™, which is an advanced fourth-generation detonator with a high accuracy of delay time(0.01%). At this moment, HiTRONIC™ is widely used in highway and railway construction sites, large limestone quarries, and many other blasting sites where blasting had not been an available option before. In this paper, I would like to introduce a case study on construction of utilizing HiTRONIC™ at a large-scale tunnel site.

전자뇌관(HiTRONICⅡ™)을 이용한 수직구 시공 사례

황남순 ( Nam-sun Hwang ),진근우 ( Geun-woo Jin ),여진혁 ( Jin-hyeok Yeo ),정동호 ( Dong-ho Jeong ),김연홍 ( Yeon-hong Kim ) 대한화약발파공학회 2020 화약발파 Vol.38 No.2

최근 전자뇌관은 다양한 현장에서 폭넓게 사용되어지고 있다. 흔히 전자뇌관은 발파에 의해 발생되는 소음과 진동을 줄이기 위한 목적으로 사용된다. 또한 일반뇌관에 의한 발파작업이 불가능한 지역이나 보안물건이 근접하여 기계식굴착 공법이 적용된 현장에서 정밀한 발파작업을 위해 전자뇌관을 사용하고 있다. 발파현장에서는 전자뇌관을 이용하여 시공성을 높이고 생산원가를 낮추기 위한 다양한 기술이 시도되고 있다. 본 사례는 보안물건이 근접해 있는 지역에서 전자뇌관을 사용하여 보안물건에 대한 허용기준치를 충족시키면서 작업의 효율성을 높인 시공사례를 소개한다. 한화에서 생산하는 하이트로닉Ⅱ(HiTRONICⅡ™)를 사용하여 국내 및 해외 수직구 현장에서 작업을 시행하였다. 일반적으로 수직구 현장에서는 발파에 따른 소음과 진동 영향 때문에 굴착면을 분할하여 발파를 시행한다. 그러나, 본 사례에서는 발파 굴착면을 1회에 전단면발파를 실시하였으며 이에 따른 공사기간을 단축시킬 수 있었다. Recently, electronic detonators have been widely used in various sites. Electronic detonators are often used for the purpose of reducing the noise and vibration produced by blasting. In addition, electronic detonators are used for precision blasting at sites where mechanical excavation techniques are applied due to proximity of safety things or where blasting by conventional detonators are not possible. Various technologies are being attempted at the blasting site to increase constructivity and lower production costs by using electronic detonators. In this paper, we would like to introduce a construction case that use of electronic detonators in the situation of safety things being adjacent increases the efficiency of construction while meeting the ground vibration criteria of Ministry of Land, Infrastructure, and Transport. The blasting was carried out at domestic and overseas shaft using HiTRONICⅡ™, produced by Hanwha. Generally the shaft blasting is performed by dividing the blasting surface because of the noise and vibration caused by the blasting. but, in the case introduced in this paper, the blasting was carried out once without dividing the blasting surface, thus the construction period could be shortened.

도심지의 대심도 수직구 발파에서 지반진동저감 시공 사례

황남순 ( Nam-sun Hwang ),김경현 ( Kyung-hyun Kim ),김정환 ( Jeoung-hwan Kim ),정민성 ( Min-sung Jung ),이형진 ( Hyeung-jin Lee ),나경민 ( Gyeong-min Na ) 대한화약발파공학회 2021 화약발파 Vol.39 No.2

2013년부터 국산 전자뇌관이 출시되면서 많은 석산 및 건설현장에서 폭넓게 사용되어지고 있다. 도심지에서 이루어지는 SOC 프로젝트의 경우, 대부분 민원을 줄이기 위해 대심도로 설계가 이루어지는 추세이다. 대심도 굴착개발은 작업구 및 환기구 등의 시공에 많은 시간과 비용이 발생된다. 현장 인근에 보안물건이 위치한 경우, 기계식굴착공법을 적용하는 경우가 있으며, 이러한 기계식굴착방법은 암반의 강도 및 굴착장비의 성능에 따라 영향을 받는다. 기계식 굴착공법의 작업효율이 떨어지는 경우, 공사기간이 늘어나면서 비용이 증가하는 문제가 발생하고 있다. 본 사례는 도심지내 대심도 수직구 현장에서 기계식굴착공법으로 설계된 현장을 전자뇌관 발파공법으로 전환한 사례이다. 전자뇌관을 이용하여 발파소음과 진동에 대한 환경규제기준을 충족시키면서 공사기간을 단축시켰다. Domestic electronic detonators are used widely in many quarry and construction sites since its launch at 2013. In the case of SOC projects conducted in the city, most of them are designed in high-depth to reduce complaints. The high-depth excavation needs a long construction period and huge cost for building shaft and ventilation hole. Mechanical excavation method is applied when safety things are located nearby the site. Solidity of rock and machine’s performance affect on the method’s efficiency. So as the efficiency is getting lower, the construction period is extended, and the cost is increases as well. This case study is about changing the machine excavation method to the blasting method which is electronic detonator applied at the shaft construction site in the city. This is an example of using electronic detonators on the construction site in reducing blast-noise and vibration while meeting environmental regulatory standards.

GTX A 터널정거장에 대한 전자뇌관 적용 시공 사례

황남순 ( Nam-sun Hwang ),김경현 ( Kyung-hyun Kim ),김정환 ( Jeoung-Hwan Kim ),성유현 ( Yoo-hyeon Seong ),이창원 ( Chang-won Lee ) 대한화약발파공학회 2021 화약발파 Vol.39 No.3

정밀한 시차를 갖고 있는 전자뇌관은 다양한 건설현장에서 폭넓게 사용되고 있다. 전기뇌관이나 비전기뇌관을 이용한 발파현장에서 소음과 진동이 허용기준치를 초과하는 경우를 비롯하여, 발파작업에 의한 파쇄도를 개선하거나, 2차 소할의 비용을 절감하기 위해 사용된다. 또한 작업효율성을 극대화하여 공사기간을 단축시키며 비용을 절감하기 위해 전자뇌관을 이용하는 경우가 늘어나고 있는 추세이다. 본 사례는 도심지 내 GTX A 프로젝트에서 대단면 정거장 공사현장에 전자뇌관을 적용한 사례이다. 당 현장은 설계에 비전기뇌관을 이용하여 시공하도록 되어 있었으나, 발파작업을 진행하던 중 보안물건에 손상이 가해졌다. 이를 해결하기 위한 대안으로 전자뇌관을 이용한 발파공법을 검토하였다. 전자뇌관을 적용하여 발파소음과 진동에 대한 환경규제기준을 충족시켰으며 인근의 보안물건에 대한 손상을 방지할 수 있었다. 또한, 안전과 효율적인 시공을 위해 정거장 대단면을 1회 동시발파를 실시하였으며, 이를 통해 계획대비 공사기간을 단축시켰다. Electronic detonators are widely used in various construction sites due to accurate delay time. Including the cases with exceeded noise and vibration from site using electric/non-electric detonator, electronic detonators are used to improve blast fragmentation or to reduce the cost of secondary partial blasting. Furthermore, the number of cases using electronic detonators are increased for reduction of the cost and construction period by maximizing operations efficiency. This case study is about applying electronic detonators on large section station, tunnel construction site which is the part of urban area GTX A project. Although it was initially planned to utilize non-electric detonators, damage was inflicted on safety-thing. We have considered blasting method using electronic detonators as solution of this problem. By applying electronic detonators, we not only satisfied environmental regulations but also prevented nearby safety-thing from getting damaged. In addition, we were able to shorten the construction period than the initial plan by conducting single simultaneous blasting on large section station, in order to ensure safe and efficient construction.

전자뇌관을 활용한 발파 시공 사례

황남순 ( Nam-sun Hwang ),이동훈 ( Dong-hoon Lee ),이승재 ( Seung-jae Lee ) 대한화약발파공학회 2016 화약발파 Vol.34 No.4

화약을 사용하는 현장은 발파에 의해 발생되는 소음과 진동의 영향으로 사용상 제약을 받게 되며, 보안물건이 근접해 있는 경우 대부분 기계식굴착에 의해 작업이 이루어지고 있다. 최근 들어 기존의 기계식굴착 구간에 대해, 발파작업에 의한 암반굴착이 확대되고 있으며 이는 전자뇌관에 의해 가능하게 되었다. 하이트로닉(HiTRONIC™)은 진보된 전자기술을 이용하여 생산하는 4세대 뇌관으로 뇌관 내부에 IC-Chip을 내장하고 있어 0~15,000ms까지 1ms간격으로 시차를 설정할 수 있다. 또한 높은 정밀도(0.01%)를 구현하여 초정밀발파가 가능하다. 전자뇌관의 수요처는 고속도로 및 철도현장, 대형 석회석 광산을 비롯한 도심지 터파기 등에서 널리 사용되고 있으며 본고에서는 현재 하이트로닉(HiTRONIC™)를 사용하고 있는 현장의 사례를 통해 전자뇌관에 대한 이해를 돕고자 한다. Sites, where explosives are used, are constantly under constraint of vibration and noise levels. If a sensitive area is located nearby the sites, mechanical excavation has been preferred rather than blasting. Recently, however, blasting using electronic detonators is applicable in the areas, where previously should be excavated by mechanical methods. HiTRONIC™ is a fourth-generation detonator that utilizes Hanwha Corporation`s advanced electronic technology. The detonator contains IC-Chip, which allows delay times between 0~15,000ms with 1ms interval. Furthermore, the product can provide high accuracy(0.01%) for accurate-blasting. Electronic detonator is widely used in highway and railway construction sites, large limestone quarries, and other works. In this paper, several sites, in which HiTRONIC was used, are introduced in order to enhance understanding of electronic detonator.

도심지 터널에 대한 전자뇌관 적용 시공 사례

황남순 ( Nam-sun Hwang ),허의행 ( Eui-haeng Heo ),김경현 ( Kyung-hyun Kim ),김정환 ( Jeoung-hwan Kim ),성유현 ( Yoo-hyeon Seong ),김남수 ( Nam-su Kim ) 대한화약발파공학회 2022 화약발파 Vol.40 No.1

최근 전자뇌관은 다양한 건설현장과 석산에서 폭넓게 사용되고 있다. 보안물건이 근접한 지역을 비롯하여 발파작업에 의한 파쇄도 개선과 2차 소할 비용 절감을 통한 작업효율성을 극대화하거나 공사기간을 단축시켜 비용을 절감하기 위해 전자뇌관을 이용하는 경우가 점차 늘어나고 있는 추세이다. 본 사례는 도심지에서 시공 중인 수도권 광역급행철도 A노선 민간투자사업 건설공사 00공구 현장에서 전자뇌관을 적용한 사례이다. 당 현장은 설계에 비전기뇌관을 이용하여 시공하도록 되어 있었으나, 발파작업을 진행하던 중 인근에 위치한 보안물건에 대한 피해와 민원을 최소화하면서 안전하고 빠른 굴착작업을 위해 전자뇌관을 이용한 발파공법을 검토하였다. 전자뇌관을 적용하여 발파소음과 진동에 대한 환경규제기준을 충족시켰으며 인근의 보안물건에 대한 손상을 방지할 수 있었다. Electronic detonators are now widely used in various construction sites and quarry mines. Including the sites where safety-thing is located nearby, Cases of using electronic detonators are increasing to maximize operational efficiency by improving blast fragmentation or reducing the cost of secondary blasting. This case study is about applying for electronic detonators on zone 00 construction site, which is the part of urban area metropolitan express rail A line project. Although the project was initially planned to utilize non-electric detonators, Electronic detonators are considered as the solution not only for safe and fast excavation, but also to minimize civil complaint and the damage of safety-thing. By applying electronic detonators, we were able to satisfy environmental regulations standards and prevent nearby safety-thing from getting damaged.

지하철역 인접구간에서의 터널 발파굴착 사례

이효 ( Hyo Lee ),김정환 ( Jeoung-hwan Kim ),황남순 ( Nam-sun Hwang ) 대한화약발파공학회 2022 화약발파 Vol.40 No.2

Recently, there has been an increasing number of cases of improving constructability by using electronic detonators with precise delay time in tunnel blasting sites. This case is a case of conducting test blasting using with non-electric detonator and electronic detonator at the site of 『Seoul Metropolitan Area Express Railroad Route A Private Investment Project Section 00』 that requires careful management of vibration and noise. Although this site was designed with a non-electric detonator, it was attempted to improve the advance rate and control vibration and noise by mixing the non-electric detonator and the electronic detonator due to the decrease in the advance rate. As a result of the blasting, the target value was achieved with an advance rate of about 85% and a maximum measured value of vibration and noise is 0.215cm/sec and 73.22dB(A) which were measured below regulatory standards. As blasting works in downtown areas, it is necessary to designate measurement and management objects to continuously manage vibration and noise.

LCA 분석을 통한 TBM 공법과 NATM 공법의 탄소배출량 비교 연구

장태수 ( Tae-su Jang ),고재순 ( Jae-soon Khau ),송진혁 ( Jin-hyuk Song ),황남순 ( Nam-sun Hwang ) 대한화약발파공학회 2023 화약발파 Vol.41 No.4

터널의 대표적인 굴착방식인 TBM 공법과 NATM 공법의 지구온난화 영향도를 비교하기 위해 각 방식에 대한 전과정평가 (Life Cycle Assessment)를 수행하였다. 전과정평가는 제품 제조 전 단계, 제품 제조 단계, 사용 단계, 폐기단계를 고려하여 탄소배출량의 합산으로 비교해야 마땅하나, TBM (Tunnel Boring Machine)의 제조 및 폐기 데이터에 대한 접근이 제한되어 사용단계에 초점을 맞추어 분석할 수 밖에 없었다. 일반적으로 제품 제조 전 단계 및 제품 제조 단계에서 배출되는 탄소 배출량이 제품수명주기의 전과정에서 배출되는 탄소배출량의 90%를 넘는 경우가 대부분이다. 따라서 사용 단계의 비교만으로는 분석 목표를 달성하기 어렵기 때문에 분석 범위를 확장하였고, 제조 데이터에 접근이 가능한 NATM 공법에 대해서는 제품제조 전 단계 및 제품제조 단계를 포함한 과정에 대한 탄소 배출량을 산출하여 비교해 본 결과, TBM 공법은 사용 단계만 고려했음에도 불구하고 전 과정을 고려한 NATM 공법에 비해 탄소배출량이 많게 결과값이 산출되었다. 이러한 결과는 향후 터널 시공설계 시 최근 환경영향분야 중 관심이 집중되고 있는 기후 변화 (지구온난화)의 영향도를 고려할 때 NATM 공법이 상대적으로 친환경적이라 볼 수 있을 것이다. To compare the global warming impact of the TBM and NATM method, which are representative tunnel excavation methods, a life cycle assessment was performed for each method. Life cycle assessment should compare the sum of carbon emissions by considering the pre-manufacturing stage, product manufacturing stage, usage stage, and disposal stage. However, access to TBM (Tunnel Boring Machine) manufacturing and disposal data is limited, so I had no choice but to focus on the analysis for the usage stage. In general, carbon emissions during the pre-product manufacturing stage and product manufacturing stage often exceed 90% of carbon emissions throughout the entire process. Therefore, since it is difficult to achieve the analysis goal only by comparing the usage stage, the analysis scope was expanded, and carbon emissions for the process were calculated for the NATM method with access to manufacturing data. As a result of comparing the relative impact on global warming, the carbon emissions of the TBM method were found to be higher than those of the NATM method even though TBM method was only considered for the usage stage. So there it is, the NATM method can be seen as environmentally friendly in the future when considering the impact of climate change (global warming), which has recently attracted attention among environmental impact fields.

효율적 하부데크의 자유면 형성을 위한 수직방향 데크 단차 제안

정승원 ( Seung-won Jung ),이승중 ( Seung-joong Lee ),송진혁 ( Jin-hyuk Song ),김영호 ( Young-ho Kim ),송영석 ( Young-suk Song ),황남순 ( Nam-sun Hwang ) 대한화약발파공학회 2023 화약발파 Vol.41 No.4

본 연구에서는 굴착 물량 증대와 발파공해 저감을 위해서 전자뇌관을 이용한 수직방향 더블 데크 공법을 적용하였다. 더블 데크 공법은 상부 데크 발파 후 자유면이 완전히 형성되지 않은 상태에서 하부 데크 발파가 진행되면 발파 효율이 감소할 가능성이 있다. 이와 같은 이유로 더블 데크 공법은 데크 단차에 따라서 발파 효율이 달라진다. 따라서 본 연구에서는 홀 단차의 1~5배를 적용한 4가지 데크 단차를 제안하였고, 발파 후 파쇄도 분석을 통해 발파 효율을 평가하였다. 파쇄도 평가 결과 패턴 4(데크 단차=홀 단차×5)의 파쇄도가 가장 좋았으며, 패턴 3(데크 단차=홀 단차×3) 이상에서 파쇄효율이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라 수직방향 더블 데크 발파 시 데크 단차는 최소 홀 단차의 3배 이상이 되어야 효율적인 발파 효과를 얻을 수 있다고 분석되었다. This study, a vertical double-deck method using an electronic detonator was applied to increase excavation volume and reduce blast pollution. In the double deck method, there is a possibility that blasting efficiency may be reduced if bottom deck blasting is carried out without the free surface being completely formed after upper deck blasting. And for this reason, the blasting efficiency of the double deck method varies depending on the deck delay time. Therefore, in this study, we proposed four deck delay times applying 1 to 5 times the hole delay time. And blasting efficiency was evaluated according to fragmentation analysis. As a result of the fragmentation evaluation, the fragmentation of pattern 4 (deck delay time = hole delay time×5) was the best, but it was confirmed that fragmentation efficiency increased significantly from pattern 3 (deck delay time = hole delay time×3). Accordingly, it is analyzed that when blasting a vertical double deck, the deck delay time must be at least three times the hole delay time to obtain an efficient blasting effect.