선형절삭시험에 의한 TBM 디스크 커터의 최적 절삭조건 예측

박관인,장수호,최순욱,전석원 한국암반공학회 2006 한국암반공학회 학술대회 및 세미나 자료집 Vol.- No.-

본 연구에서는 TBM의 면판 설계와 굴진성능 평가를 위한 기초 연구로 우리나라의 대표 암종인 황등 화강암에 대하여 LCM 시험기를 사용한 일련의 시험을 실시하였다. LCM 시험을 통하여 최적의 절삭 조건을 구하고 절삭 깊이와 커터 간격 등의 TBM 면판 설계인자가 굴진성능에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 정확한 TBM 성능을 예측하기 위하여 기존 연구들에서 적용된 방법에서 탈피하여 3차원적인 절삭 부피를 정량적으로 측정하고자 하였다. 이를 위해 실시간 처리가 가능하고 정밀도와 정확도가 확보된 디지털 사진계측기법을 LCM 시험에 적용하였다. 또한 TBM 디스크 커터에 의한 암석의 절삭과정을 모사하기 위한 수치해석 기법의 적용성을 검토하기 위해 AUTODYN 2D를 적용하였다. In this study, the LCM was applied as the preliminary study for the cutterhead design of TBM and the drilling performance evaluation. The optimum cutting condition is obtained from the LCM tests and the effects of the design factors of TBM cutterhead, such as penetration depth and cutter spacing, on drilling performance are estimated. In this study, hence, to predict the accurate performance of TBM, instead of one-dimensional penetration depth applied in existing studies, three-dimensional cutting volume was quantified and measured. For this, the digital photogrammetry technique was applied to the LCM tests. Also, AUTODYN 2D was applied to investigate the applicability of the numerical analysis technique to simulate the cutting process of rock by the IBM disc cutter.

석면제거장치를 활용한 토양 현장정화의 효율성 평가

박창구,정명채,김정욱,권요셉,이진수,박관인 한국자원공학회 2013 한국자원공학회지 Vol.50 No.6

The objective of this study is to develop removal equipments of fibrous materials including friable asbestos in soils. Asbestos removal equipment, was invented using artifical friability and its optimun working conditions were examined. Then, the suggested working conditions such as 200 rpm of rotation for brush, 3 m/s of inhale velocity and 0.1 m/s of moving equipment velocity were applied in the field. Soil samples were collected from various places including playground of elementary school, orchard and farmland and then analyzed with 20 retuning times in order to measure asbestos concentration before and after remediation. The collected asbestos from the soils by the developed equipment were 18.414 f/cc, 12.668 f/cc and 104.310 f/cc for playground, orchard and farmland respectively. Asbestos contents in soils were decreased from 1% to 0.5% with 50% removal effectiveness before and after soil remediation using the developed equipment. Additional facilities reducing soil water contents and disturbing the contaminated soil are suggested to improve the asbestos removal efficiency of the developed equipment. 본 연구는 국내에 적용 가능한 토양 중 섬유상 물질을 제거하는 장치를 개발하여, 현장 적용성을 평가하는 것이다. 이를 위하여 인위적으로 토양 중 비산성 석면을 포집하는 석면정화장치를 개발하였으며, 최적구동인자를 확인하고 지목별 정화효율을 평가하였다. 최적 구동인자 브러시 200 rpm, 교란 및 흡입풍속 3 m/s, 이동속도 0.1 m/s, 정화반복횟수 20회를 적용하여 학교, 과수원, 전(밭) 등 다양한 지목에서 정화 전, 후 토양 및 포집된 대기시료를 분석하였다. 학교의 경우, 18.414 f/cc, 과수원 6.618 f/cc, 전(밭) 53.187 f/cc의 섬유상 물질을 포집하였으며, 토양분석결과 최대 정화 전 1%의 오염토양을 0.5%로 감소시키며 약 50%의 정화 효율을 보였다. 단 토양 교란 및 함수율 저감 장치를 추가 보완하여, 향후 정화장치를 개발하면 다양한 석면오염 토양개량복원 사업에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

비산성을 활용한 토양 중 석면 제거장치 개발 및 현장적용성 평가

박창구,정명채,김정욱,이진수,박관인 한국자원공학회 2012 한국자원공학회지 Vol.49 No.6

The objectives of this study are to develop asbestos removal equipment using friability of soils, and to evaluate its in-situ application. Removal equipment for friable asbestos in soils using wind blowing system was invented and two representative sites with over 1% and less 1% of asbestos in soils were examined for field application. The total removal amount of air asbestos scattered from high level of asbestos in soil was 117.9 f/cc at 30 times trials and 50% of the friable asbestos was removed at 6 times. Eventually, asbestos level in the soil was decreased up to 1%. In addition to low concentration of asbestos in soil, the total removal amount of air asbestos scattered from soil was 24.4 f/cc at 30 times and 50% of the friable asbestos was removed at 8 times. Consequently 50% of friable asbestos in soils can be removed by 5~10 times trials using the equipment with 0.5m/s at 10m2 contaminated site. Because the maximum removal amount of asbestos in fibrous particles was 0.4 f/cc, a scale-up for the equipment is needed to enhance the removal ability of friable asbestos in soils. 본 연구의 목적은 국내에 적용 가능한 토양 중 섬유상 물질을 제거하는 장치를 개발하여, 현장 적용성을 평가하는 것이다. 이를 위하여 인위적으로 토양 중 석면을 비산하여 포집하는 석면정화장치를 개발하였으며, 토양 중 석면의 함유량 1% 이상과 1% 이하의 오염토양을 대상으로 현장 적용성을 시험하였다. 고농도(1% 이상)토양을 비산시켜 대기시료를 포집ㆍ분석한 결과, 총 30회 정화를 수행하였을 경우 117.9 f/cc의 섬유상물질을 제거하였으며, 6회 수행한 경우 50% 정도의 섬유상 물질이 포집되었다. 그 결과 토양시료의 정화 전과 후의 함유량은 최대 1.00%까지 저감되었다. 한편, 저농도(1% 이하) 토양의 대기시료 분석 결과, 총 30회 정화 시 24.4 f/cc의 섬유상 물질이 제거되었으며, 고농도 토양과 유사하게 8회에서 50%를 초과하는 포집 함유량을 보였다. 결과적으로 10 m2의 오염부지인 경우 이동속도를 0.5 m/s로 5~10회 운영하면 50% 이상을 제거할 수 있었다. 다만 농도에 관계없이 30회 수행했을 경우 최대 처리 용량이 0.4 f/cc로 측정되어 용량 증대를 위하여 규격을 확대한다면 넓은 지역에 대한 석면오염토양 복원사업에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

디지털 사진계측기법에 의한 TBM 커터의 절삭 성능 정량화

박관인(Park Kwan-In),전석원(Jeon Seokwon),장수호(Chang Soo-Ho),최순욱(Choi Soon-Wook) 대한토목학회 2005 대한토목학회논문집 C Vol.25 No.6

폐탄광 산림복구지 관리방안 도출을 위한 산림복구 후 시간경과에 따른 임분탄소저장량 평가

정문호,박관인,김지혜,지원현 한국환경과학회 2023 한국환경과학회지 Vol.32 No.4

The objective of this study was to develop a management strategy for the recovery of carbon storage capacity of abandoned coal mine forest rehabilitation area. For the purpose, the biomass and stand carbon storage over time after the forest rehabilitation by tree type for Betula platyphylla, Pinus densiflora, and Alnus hirsuta trees which are major tree species widely planted for the forest rehabilitation in the abandoned coal mine were calculated, and compared them with general forest. The carbon storage in abandoned coal mine forest rehabilitation areas was lower than that in general forests, and based on tree species, Pinus densiflora stored 48.9%, Alnus hirsuta 41.1%, and Betula platyphylla 27.0%. This low carbon storage is thought to be caused by poor growth because soil chemical properties, such as low TOC and total nitrogen content, in the soil of abandoned coal mine forest rehabilitation areas, were adverse to vegetation growth compared to those in general forests. DBH, stand biomass, and stand carbon storage tended to increase after forest rehabilitation over time, whereas stand density decreased. Stand' biomass and carbon storage increased as DBH and stand density increased, but there was a negative correlation between stand density and DBH. Therefore, after forest rehabilitation, growth status should be monitored, an appropriate growth space for trees should be maintained by thinning and pruning, and the soil chemical properties such as fertilization must be managed. It is expected that the carbon storage capacity the forest rehabilitation area could be restored to a level similar to that of general forests.

탄소중립 전략을 위한 광해방지사업 탄소배출량 산정 기법 연구

김수로,박관인,곽인호,위대형,백승한 한국자원공학회 2022 한국자원공학회지 Vol.59 No.6

본 연구에서는 기후위기에 따른 탄소중립 실현을 위한 노력으로 한국광해광업공단의 주요 활동인광해방지사업에 대하여 국내외 탄소배출량 산정 표준에 따른 적정 방법론을 검토하고 온실가스 배출량 산정 및 기초 원단위를 구축하였으며 구축된 원단위를 활용하여 대표적인 광해방지사업인‘수질정화시설설치사업’사례의 탄소배출량을 시범분석하여 제시하였다. 또한, 탄소중립을 위한저감기술의 실제 현장에서의 적용성을 판단하기 위하여 광해방지사업 주요 현장을 방문하여 의견등을 정리하고 탄소중립을 위한 광해방지사업의 주요 저감 기술 및 탄소감축량 정량화 방법 등을검토하여 제시하였다.

지하공동 3차원 수치화 및 형상화 기술의 지하안전 산업분야 활용

김수로,박관인,백승한 한국자원공학회 2021 한국자원공학회지 Vol.58 No.4

The objectives of this study were to discuss the technical status of “Underground Cavity 3D Digitization and Figuration Technology (MIRECO EYE),” which was developed as a result of mine reclamation technology development, its industrial application, and future directions. This technology includes an equipment and a general operation technique that measures the three-dimensional figuration of underground cavity and space. Currently, this technology is being used not only in the mining industry but also in a variety of industrial fields, for example, in urban and road sinkhole risk surveys, underground construction and safety surveys, and marine structure safety surveys, and for military (security) purposes. As the future direction of this technology, this study briefly introduces a user-friendly environment for digital transformation. 본 연구는 광해방지 기술개발사업의 성과인 “지하공동 3차원 수치화 및 형상화 기술(MIRECO EYE)”의 현황과 산업 응용 그리고 미래 방향성을 논하였다. 이 기술은 지하공동의 3차원 형태를 실측하는 장비 기술 및 총괄 운용 기술이다. 현재 이 기술은 광업분야 뿐만 아니라, 도심지 및 도로 싱크홀 위험 조사, 지하시설 시공과 안전 조사, 해양구조물 안전 조사, 군(안보) 목적 조사까지 다양한분야에 활용되고 있다. 이 기술의 미래 추진 방향성으로서 사용자가 편한 환경 ‘디지털 트랜스포메이션’을 간략하게 소개하였다.

무인 이동체를 이용한 폐광산 갱도 및 수몰 갱도의 3차원 형상화 위한 적용성 평가

김수로,박관인,김상욱,백승한 한국암반공학회 2024 터널과지하공간 Vol.34 No.1

An image-reconstruction technology, involving the deployment of an unmanned mobility equipped with high-speed LiDAR (Light Detection And Ranging) has been proposed to reconstruct the shape of abandoned mine. Unmanned mobility operation is remarkably useful in abandoned mines fraught with operational difficulties including, but not limited to, obstacles, sludge, underwater and narrow tunnel with the diameter of 1.5 m or more. For cases of real abandoned mines, quadruped robots, quadcopter drones and underwater drones are respectively deployed on land, air, and water-filled sites. In addition to the advantage of scanning the abandoned mines with 2D solid-state lidar sensors, rotation of radiation at an inclination angle offers an increased efficiency for simultaneous reconstruction of mineshaft shapes and detecting obstacles. Sensor and robot posture were used for computing rotation matrices that helped compute geographical coordinates of the solid-state lidar data. Next, the quadruped robot scanned the actual site to reconstruct tunnel shape. Lastly, the optimal elements necessary to increase utility in actual fields were found and proposed. 폐광산의 갱도 입구를 통해 고속 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 장비가 탑재된 무인이동체를 투입하여 폐광의 갱도를 형상화하기 위한 기술이 제안되었다. 직경이 1.5 m 이상인 좁은 갱도에 바닥이 슬러지 형태로 미끄럽고 장애물이 있는 환경에서 무인 이동체를 운영할 때 고려할 사항을 검토하였다. 육상환경 이동을 위해 4족 보행 로봇을 활용하였으며 항공 환경 이동을 위해 쿼드콥터 드론이활용되었다. 수중환경의 갱도에 투입하기 위해서 수중 드론이 사용되었다. 무인 이동체를 실제 광산 현장에 투입하여 폐광 현장용 이동체가 고려해야 할 변수들을 도출하였다. 폐광산 갱도 형상화용 센서로서2차원 영상 기반의 solid-state 라이다가 사용되었다. 방사형으로 측정되는 라이다의 특성을 고려하여고정 경사각을 두어 회전시켜 운영하여 갱도 형상화를 위한 효율성을 높이고 동시에 장애물 감지도 같이수행할 수 있도록 제안하였다. Solid-state 라이다를 이용하여 측정데이터로부터 센서의 자세와 로봇의 자세를 반영하여 현실 좌표계 데이터로 변환하기 위한 계산기법이 도출되었다. 라이다 센서와 무인 비행체가 결합하여 실제 현장에 투입하여 갱도 형상을 추출하였다. 마지막으로 실제 현장에서 효용성을 높이기 위한 요소를 도출하였다.

토양수 중 중금속 측정을 위한 자동 계측기 개발

황인호,박미정,박관인,김윤수,이진수,김중열 한국자원공학회 2014 한국자원공학회지 Vol.51 No.4

Using the automatic sampling and fluidic system, soil moisture is sampled, is injected into measurement container and is discharged. One of the methods for on-site analysis of heavy metals(Cd, Pb, Cu and Zn), which is related to the mine activity is anodic stripping voltammetry(ASV) which needs a potentiostat and a software. The purpose of this study is to develop a potentiostat and a software suitable for automatic measurement for heavy metals. As a result of conducting cyclic voltammetry using K3Fe(CN)6 to prove the performance of a home-made potentiostat, the relationship between concentrations and peak currents is indicating the reasonable performance with linear relationship. The automatic monitoring system was produced to control all system using embedded computers, and in addition to the measurement of heavy metals, pH, EC and temperature in soil moisture was measured simultaneously. Also, this system enabled to remote monitoring for soil moisture using CDMA network. 토양수 채취 및 유동시스템을 이용하여 토양수를 채취하고 측정용기로 주입되며 측정 후 배출된다. 현장에서 토양수 중 광해와 관련된 중금속(Cd, Pb, Cu, Zn)분석을 수행할 수 있는 방법 중 하나는 양극 벗김 전압전류법으로 일정전위기와 소프트웨어가 필요하다. 본 연구는 중금속 자동 측정이 가능한 일정전위기의 설계 및 제작과 소프트웨어를 개발하는 것이다. 개발한 일정전위기의 성능을 적혈염을 사용한 순환전위법을 수행해 검증 해 본 결과 농도와 피크 전류 사이는 선형적인 관계가 성립하며 적절한 성능을 보여주고 있다. 개발된자동 측정시스템은 단독으로 사용할 수 있도록 내장형 컴퓨터를 사용하여 중금속 측정기 등 모든 시스템을 제어할 수 있게 제작하였으며, 중금속 이외에도 토양수의 pH, EC, 온도도 동시에 측정할 수 있도록 하였다. CDMA 망을 이용하여 토양수 원격 모니터링이 가능하도록 하였다.

폐광산 토양개량‧복원사업 완료 농경지 안정화 효율 및 화학성 평가

고주인,박미선,박관인,백승한,고일하,Ju-In Ko,Mi-Sun Park,Gwan-In Park,Seung-Han Baek,Il-Ha Koh 한국지하수토양환경학회 2024 지하수토양환경 Vol.29 No.1

In Korea, the common remedial process for reclamation of agricultural soils nearby abandoned mines involves chemical soil stabilization followed by covering with clean soil. This study investigated the chemical properties of cover soils and the validity of HCl extraction method in assessing the degree of As and heavy metal stabilization in stabilized soils collected from 14 plots where mine reclamation had been completed. The results revealed there were no major differences in contaminants extraction rate between the stabilized soils and contaminated soils, suggesting HCl extraction procedure is a less feasible method to determine the efficiency of the stabilization. Soil quality indicators including OM, SiO₂, P₂O₅, etc. of the land-covering soils were generally lower than those of stabilized soils that used to be the cultivation layer before the stabilization. Nonetheless, the value of those indicators didn't meet the regulatry limits of agricultural soil. Therefore, future strategy for mine reclamation should concentrate not only on contaminant concentration but also on soil quality parameters for agricultural use of the reclaimed soil.