KR101848754B1 - Tbm의 제작 외경에 따른 tbm의 최대 용량 설계 시스템 및 이를 이용한 tbm의 최대 용량을 설계하는 방법 - Google Patents

Tbm의 제작 외경에 따른 tbm의 최대 용량 설계 시스템 및 이를 이용한 tbm의 최대 용량을 설계하는 방법 Download PDF

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KR101848754B1 KR1020170159256A KR20170159256A KR101848754B1 KR 101848754 B1 KR101848754 B1 KR 101848754B1 KR 1020170159256 A KR1020170159256 A KR 1020170159256A KR 20170159256 A KR20170159256 A KR 20170159256A KR 101848754 B1 KR101848754 B1 KR 101848754B1
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tbm
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KR1020170159256A
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장수호
이철호
최순욱
강태호
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명에 따르면, 데이터베이스(a)가 저장된 저장부(100); 및 상기 데이터베이스(a)로부터 산출된 관계식(b)에 의해 TBM의 최대 용량 정보(c)를 도출하는 제어부(200);를 포함하되, 상기 최대 용량 정보(c)는 최대 추력 정보(c1); 커터헤드 구동 토크 정보(c2); 및 동력 정보(c3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면 객관적이고 효율적으로 TBM의 최대 용량을 설계할 수 있는 효과가 있다.

Description

TBM의 제작 외경에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템 및 이를 이용한 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법{Design system for Tunnel Boiling Machine}
본 발명은 토목 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암반의 단면을 굴착하는 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법에 관한 것이다.
TBM(Tunnel Boring Machine)이란 암반이나 지반을 압쇄 굴착하는 대형 터널 굴착기로서, 다수의 디스크커터를 전면에 장착한 커터헤드를 회전시켜, 굴진, 버럭 반출, 지보 작업을 연속적으로 수행하는 기기를 말한다. TBM에 의한 굴착작업은 발파굴작에 비해 장대터널을 시공하는 것에 유리하다.
최근 터널 및 지하공간의 굴착은 작업자의 안정성 증대, 소음 및 진동으로 인한 민원 감소, 공기 및 공비의 감소 등을 목적으로 기존의 발파공법을 대체하여 지하철, 전력구, 통신구 터널 등을 중심으로 TBM에 의한 기계화 시공이 크게 증가하고 있는 추세이다.
TBM의 설계에 있어, 최대 용량(maximum capacity)을 결정하는 것이 TBM의 굴착 성능과 경제성을 모두 좌우하는 중요한 과정이다.
특히, 시공 중에 TBM은 원칙적으로 후진이 불가능하기 때문에, 시공조건에 부적합한 사양을 가진 TBM을 사용하게 되면 시공 트러블(construction trouble)로 이어질 수 있다.
이와 같이 굴착성능을 좌우하는 TBM의 대표적인 제작 사양으로는 최대 추력(thrust), 최대 토크(torque), 최대 동력(power), 커터헤드 회전속도(cutterhead revolution speed) 등을 들 수 있다. 다만, 이와 같은 TBM의 최대 용량들은 제작사들의 노하우에 의해 결정되어 객관적이고 균일한 설계 과정이 수행되지 못하고 있는 것이 현실이다.
현재까지 수행된 대부분의 관련 연구들은 실험실실험이나 현장 굴진자료들의 분석을 통해 TBM의 굴진율(advance rate)과 같은 굴착성능을 예측하는 연구들(Avunduk and Copur, 2018; Copur, et al., 2014; Salimi et al., 2016; Shahriar et al., 2008; Yagiz and Karahan, 2015)에 국한되어 있다.
실물 절삭시험을 통해 암반 굴착도구인 디스크커터(disc cutter)에 작용하는 하중을 측정한 연구결과들(Cho et al., 2013; Geng et al., 2016; Gertsch et al., 2007)을 활용하여 소요 추력과 소요 토크 등을 추정할 수는 있으나, 암반 굴착용 TBM에 국한되는 결과이며 TBM의 최대 용량을 산정하는데 활용하기엔 한계가 있다.
또한 Acaroglu(2011)는 퍼지(fuzzy) 모델을 사용하여 암반용 TBM의 소요 추력과 토크를 예측하는 연구를 수행하였으나 역시 TBM의 최대 용량을 산정할 수 없으며, Gozalez et al.(2016)은 토압식 쉴드TBM의 최대 추력과 토크를 계산하기 위한 모델을 제안하였으나 모델에 사용되는 다양한 변수들을 실제 지반조사 결과들로부터 도출하는 어렵다.
이에 따라 객관적이고 효율적인 TBM의 최대 용량 설계 방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 상술된 종래의 TBM의 최대 용량 설계 방법의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 객관적이고 효율적인 TBM의 최대 용량을 설계하는 시스템 및 방법을 제시함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 데이터베이스(a)로부터 산출된 관계식(b)이 저장된 저장부(100); 및 상기 관계식(b)에 의해 TBM의 최대 용량 정보(c)를 도출하는 제어부(200);를 포함하되, 상기 최대 용량 정보(c)는 최대 추력 정보(c1); 커터헤드 구동 토크 정보(c2); 및 동력 정보(c3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템이 제공된다.
이 경우 상기 관계식(b)은 이하의 [식 1]을 포함하며, 상기 최대 추력 정보(c1)는 상기 [식 1]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템일 수 있다.
[식 1]
c1 = 3939.68
Figure 112017117792481-pat00001
+ 24161.22
D : TBM의 외경(m)
또한, 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2)는 최대 토크 정보(c21); 및 공칭 토크 정보(c22);를 포함하고, 상기 관계식(b)은 이하의 [식 2]을 포함하며, 상기 최대 토크 정보(c21)는 상기 [식 2]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템일 수 있다.
[식 2]
c21 = 762.996
Figure 112017117792481-pat00002
- 473.87
D : TBM의 외경(m)
또한, 상기 관계식(b)은 이하의 [식 3]을 포함하며, 상기 공칭 토크 정보(c22)는 상기 [식 3]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템일 수 있다.
[식 3]
c22 = 25.46
Figure 112017117792481-pat00003
+ 7696.56
D : TBM의 외경(m)
또한, 상기 관계식(b)은 이하의 [식 4]를 포함하며, 상기 동력 정보(c3)는 상기 [식 4]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템일 수 있다.
[식 4]
c3 = 389.63
Figure 112017117792481-pat00004
+ 92.36
D : TBM의 외경(m)
또한, 외부 입력값(d)을 입력받는 입력부(300);를 더 포함하되, 상기 외부 입력값(d)은 TBM의 외경 정보(d1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템일 수 있다.
또한, 상기 최대 용량 정보(c), 상기 최대 추력 정보(c1), 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 상기 동력 정보(c3)를 디스플레이하는 디스플레이부(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면 TBM의 최대 용량 설계 시스템을 이용하여 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법에 있어서, 상기 입력부(300)가 상기 TBM의 외경 정보(d1)를 입력받는 제1 단계(S100); 상기 제어부(200)가 상기 최대 추력 정보(c1), 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 상기 동력 정보(c3)를 도출하는 제2 단계(S200); 및 상기 디스플레이부(400)가 상기 최대 추력 정보(c1), 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 상기 동력 정보(c3)를 디스플레이하는 제3 단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면 목적은 객관적이고 효율적인 방법으로 TBM의 최대 용량을 설계할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 굴착 단면을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 외경과 최대 추력 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 외경과 최대 토크 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 외경과 공칭 추력 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 외경과 동력 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 외경과 TBM 커터헤드의 회전속도 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 최대 추력 값과 동력 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 최대 추력 값과 최대 토크 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 최대 추력 값과 공칭 토크 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 최대 토크 값과 공칭 토크 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 동력 증가에 따른 최대 토크 값과 공칭 토크 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 최대 토크 값 및 공칭 토크 값의 증가에 따른 커터헤드의 회전속도 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법에 있어 TBM의 동력 값과 커터헤드의 회전속도 값의 상관관계를 나타낸 그래프.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템의 구성도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템에서 사용되는 정보의 모식도.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 방법의 순서도.
본 발명에 따른 데이터베이스를 활용한 TBM의 제작 외경에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템 및 이를 이용한 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
TBM의 추력 (thrust) 정보는 세그먼트 라이닝이나 굴착된 암반면에 대한 반력을 이용하여 TBM을 전진시키는데 필요한 힘으로 정의된다.
이러한 최대 추록 정보는 TBM에 장착되는 유압 추진잭(propulsion jack)과 그리퍼 잭(gripper jack)의 용량과 개수 및 디스크커터와 같은 굴착 도구(cutting tool)들의 개수와 최대 허용하중을 설계하는데 활용된다.
그리퍼 TBM에 필요한 추력은 디스크커터에 작용하는 커터하중 FC, 추진부(sliding shoe)의 저항 FR 및 안전을 위한 여유 추력 ΔF의 합으로 다음과 같이 계산된다.
Figure 112017117792481-pat00005
쉴드 TBM에 필요한 추력을 평가할 때는, 쉴드 외판(skin)뿐만 아니라 지반 사이의 마찰력과 함께 필요하다면 굴진면에 대한 지지압력을 고려해야 한다. 이에 따라 밀폐형(closed) 쉴드TBM에 필요한 추력은 다음과 같이 계산된다.
Figure 112017117792481-pat00006
여기서 FC는 디스크커터와 기타 굴착도구에 작용하는 커터 작용하중, FS는 굴진면의 지지압력으로 인한 하중, FF는 쉴드 외판과 지반 사이의 마찰력, 그리고 ΔF는 안전여유로 정의된다.
TBM 전면에 장착된 커터헤드가 회전하기 위해서는 굴진면에서 커터의 회전 등으로 인한 저항력을 극복할 수 있을 만큼 TBM의 토크가 충분히 커야한다. 특히, 이수식 또는 토압식 쉴드 TBM의 토크는 이수(slurry) 또는 굴착토(earth mud)로 충만된 커터헤드의 회전으로 인한 저항력을 극복할 수 있어야 한다.
이러한, TBM의 최대 토크 정보는 커터헤드를 구동시키는데 필요한 구동 모터의 용량과 개수를 설계하는데 활용된다.
쉴드 TBM의 구동을 위해 필요한 토크는 다음과 같이 계산된다.
Figure 112017117792481-pat00007
여기서 TC는 굴착도구에 의한 굴진 등으로 인한 저항 토크, TS는 이수 또는 굴착토로 충만된 커터헤드의 회전으로 인한 저항 토크, 그리고
Figure 112017117792481-pat00008
는 안전을 위한 여유 토크이다.
반면, Wittke(2005)는 암반 굴착용 도구인 디스크커터의 마찰저항을 극복하기 위해 필요한 토크를 결정하기 위한 관계식을 다음과 같이 정리하였다.
Figure 112017117792481-pat00009
여기서
Figure 112017117792481-pat00010
는 i번째 디스크커터에 작용하는 회전하중(rolling force),
Figure 112017117792481-pat00011
는 회전축에서 i번째 디스크커터까지의 거리, 그리고
Figure 112017117792481-pat00012
는 i번째 디스크커터의 회전마찰계수(coefficient of rolling friction)이다.
그러나 TBM의 최대 또는 소요 추력과 토크를 산출하기 위해서는 여유 추력이나 마찰계수와 같은 변수들을 함께 결정해야 하기 때문에, 이상의 식들을 실제 설계에 활용하는 것은 한계가 있다.
TBM의 동력(power)은 커터헤드의 구동 동력, 기타 후방설비의 소요 동력 등에 사용되며 다음과 같이 토크와 커터헤드의 회전속도에 의해 계산된다.
Figure 112017117792481-pat00013
여기서
Figure 112017117792481-pat00014
는 TBM의 소요 토크,
Figure 112017117792481-pat00015
는 TBM의 소요 동력, 그리고
Figure 112017117792481-pat00016
은 TBM 커터헤드의 1분당 회전속도이다.
커터헤드의 회전속도는 다음과 같이 커터의 관입깊이(penetration depth)와 함께 TBM의 굴진율, 즉 TBM의 굴착속도를 좌우하는 중요한 인자이다.
Figure 112017117792481-pat00017
여기서
Figure 112017117792481-pat00018
은 TBM의 굴진율,
Figure 112017117792481-pat00019
는 커터헤드 1회전당 커터 관입깊이, 그리고
Figure 112017117792481-pat00020
는 TBM의 가동율(utilization)이다.
TBM의 중요한 설계 조건인 TBM의 외경(outer diameter)과 TBM 핵심 설계 사양들의 상관관계를 분석하고자, 구축된 데이터베이스에 대한 통계 분석을 실시하였다.
본 발명에서는 TBM분야의 기술발전 속도를 고려하여 2000년대 이후로 설계·제작된 다양한 TBM 정보들을 수집하여 데이터베이스화를 하였으며, 특히, 우리나라에서 자체적인 기술을 보유하지 못한 직경 6 m 이상의 중대단면 TBM을 조사대상으로 포함하였다.
더하여, 외국의 TBM 관련 각종 문헌들과 TBM 제작사들의 기술 자료들을 활용하여 TBM 설계 및 제작 정보들을 수집하고 총 211개의 데이터로 구성된 데이터베이스를 구축하였다.
이와 같이 구축된 데이터베이스의 정보 항목에는 TBM터널 프로젝트의 기본 정보, 지반 조건, TBM의 제작 사양, TBM 커터헤드의 구조 정보(커터 개수, 커터간격 등) 및 TBM 굴진율 기록이 포함되어 있다. 본 발명에서는 TBM의 제작사양(최대용량)에 중점을 두어 구축한 데이터베이스에 대해 통계 분석을 실시하였다.
분석에 따르면 TBM 외경은 TBM의 최대 추력, 최대 토크, 공칭 토크(nominal torque) 및 커터헤드 구동 동력(cutterhead driving power)과 지수 함수 형태의 상관관계를 가지는 것으로 나타났다(도 3 내지 도 6). 여기서, 공칭 토크는 최대 동력에서의 토크를 의미하는 값으로서 최대 토크와 함께 중요한 TBM 제작 사양 중의 하나이다.
이상의 상관관계들로부터, TBM의 형식이나 지반조건에 대한 고려 없이도 TBM의 외경으로부터 TBM의 최대 제작 용량을 비교적 신뢰적으로 추정하는 것이 가능하다고 판단된다.
하지만 커터헤드의 회전속도(Revolution Per Minute, RPM)는 TBM의 외경이 커질수록 감소하는 경향을 나타내긴 하였으나 자료들의 분산이 매우 커서 회귀분석으로부터 상관관계를 도출하는 것은 어려웠다(도 7). 커터헤드의 회전속도 정보가 포함된 56개의 유효자료에 대한 통계분석 결과, 수집된 자료의 평균 커터헤드 회전속도는 3.72 rev/min이었으며, 최대 및 최소 커터헤드 회전속도는 각각 8.3 rev/min 및 0.37 rev/min로 나타났다. 이상과 같이 커터헤드의 회전속도는 TBM의 직경뿐만 아니라 굴착대상 지반조건과 TBM의 형식 등에도 크게 좌우되는 것으로 추정된다.
추가적으로 TBM의 설계를 위한 용량 사이의 상관관계를 분석하였다.
TBM의 최대 추력과 커터헤드 구동 동력은 선형적인 상관관계를 나타내었으며 (도 8), 반면 최대 추력과 최대 및 공칭 토크의 상관관계는 2차함수 형태의 회귀식들로 표현할 수 있었다 (도 9 내지 도 10).
최대 토크와 공칭 토크의 상관관계를 분석해보면, 통계적으로 TBM의 최대 토크는 공칭 토크의 약 135% 수준으로 나타나 안전율 등을 고려하여 공칭 토크의 약 1.35배 수준으로 최대 토크를 적용하고 있다는 것을 추정할 수 있었다 (도 11).
또한 최대 토크와 공칭 토크는 모두 커터헤드 동력과 멱함수(power function)로 근사되는 상관관계를 나타내었으며, 앞선 추정결과와 마찬가지로 동일한 커터헤드 동력 조건에서 최대 토크가 공칭 토크보다 크게 나타났다. 특히, 커터헤드의 동력이 증가할수록 최대 토크와 공칭 토크의 차이가 더 커지는 것을 확인할 수 있다(도 12).
TBM의 최대 토크와 공칭 토크가 커질수록 커터헤드의 최대 회전속도가 감소하는 경향이 관찰되어, 큰 토크가 필요한 대구경의 TBM에서는 상대적으로 커터헤드의 최대 회전속도를 높이는 것이 제한적일 것으로 판단된다(도 13).
또한 상술된 바와 같이, 커터헤드의 동력과 최대 회전속도 사이에는 선형적인 비례 관계가 존재하는 것으로 관찰되었다(도 14).
이하 상술된 분석 결과를 토대로 본 발명에 따른 TBM의 제작 외경에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 TBM 최대 용량 설계 시스템은 데이터베이스(a)로부터 산출된 관계식(b)이 저장된 저장부(100) 및 관계식(b)에 의해 TBM의 최대 용량 정보(c)를 도출하는 제어부(200)를 포함한다(도 15).
이 경우 최대 용량 정보(c)는 최대 추력 정보(c1), 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 동력 정보(c3)를 포함할 수 있다(도 16). 또한, 커터헤드 구동 토크 정보(c2)는 최대 토크 정보(c21) 및 공칭 토크 정보(c22)를 포함할 수 있다.
관계식(b)은 최대 추력 정보(c1)를 도출하기 위한 [식 1], 최대 토크 정보(c21)를 도출하기 위한 [식 2], 공칭 토크 정보(c22)를 도출하기 위한 [식 3], 동력 정보(c3)를 도출하기 위한 [식 4]를 포함한다.
이 경우 D는 TBM의 외경(m)을 의미한다. TBM의 외경(m)은 절삭면의 지름의 길이와 같다.
TBM의 외경은 상술된 분석에서 나타난 바와 같이 TBM의 용량 설계에 가장 큰 영향을 미치는 인자이므로 이에 따라 구성된 본 발명의 시스템에 의하면 TBM의 외경 정보만으로 TBM의 주요 최대 용량 정보를 도출하는 것이 가능한 효과를 갖는다.
[식 1]은 이하와 같다(도 3).
c1 = 3939.68
Figure 112017117792481-pat00021
+ 24161.22
[식 2]는 이하와 같다(도 4).
c21 = 762.996
Figure 112017117792481-pat00022
- 473.87
[식 3]는 이하와 같다(도 5).
c22 = 25.46
Figure 112017117792481-pat00023
+ 7696.56
[식 4]는 이하와 같다(도 6).
c3 = 389.63
Figure 112017117792481-pat00024
+ 92.36
본 발명에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템은 외부 입력값(d)을 입력받는 입력부(300)를 더 포함하되, 외부 입력값(d)은 TBM의 외경 정보(d1)을 포함할 수 있다(도 15).
본 발명에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템은 최대 용량 정보(c), 최대 추력 정보(c1), 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 동력 정보(c3)를 디스플레이하는 디스플레이부(400)를 더 포함할 수 있다(도 15).
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량 설계 시스템을 이용하여 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법에 대해 설명한다.
TBM의 최대 용량을 설계하는 방법은 입력부(300)가 TBM의 외경 정보(d1)를 입력받는 제1 단계(S100), 제어부(200)가 최대 추력 정보(c1), 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 동력 정보(c3)를 도출하는 제2 단계(S200) 및 디스플레이부(400)가 최대 추력 정보(c1), 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 동력 정보(c3)를 디스플레이하는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다(도 17).
본 발명의 일 실시예에 따른 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
S100 : 제1 단계
S200 : 제2 단계
S300 : 제3 단계

Claims (9)

  1. 데이터베이스(a)로부터 산출된 관계식(b)이 저장된 저장부(100); 및
    상기 관계식(b)에 의해 TBM의 최대 용량 정보(c)를 도출하는 제어부(200);를 포함하되,
    상기 최대 용량 정보(c)는
    최대 추력 정보(c1);
    커터헤드 구동 토크 정보(c2); 및
    동력 정보(c3);를 포함하고,
    상기 관계식(b)은 이하의 [식 1]을 포함하며,
    상기 최대 추력 정보(c1)는 상기 [식 1]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템.

    [식 1]
    c1 = 3939.68
    Figure 112018016871219-pat00025
    + 24161.22
    D : TBM의 외경(m)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2)는
    최대 토크 정보(c21); 및
    공칭 토크 정보(c22);를 포함하고,
    상기 관계식(b)은 이하의 [식 2]을 포함하며,
    상기 최대 토크 정보(c21)는 상기 [식 2]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템.

    [식 2]
    c21 = 762.996
    Figure 112017117792481-pat00026
    - 473.87
    D : TBM의 외경(m)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 관계식(b)은 이하의 [식 3]을 포함하며,
    상기 공칭 토크 정보(c22)는 상기 [식 3]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템.

    [식 3]
    c22 = 25.46
    Figure 112017117792481-pat00027
    + 7696.56
    D : TBM의 외경(m)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관계식(b)은 이하의 [식 4]를 포함하며,
    상기 동력 정보(c3)는 상기 [식 4]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템.

    [식 4]
    c3 = 389.63
    Figure 112017117792481-pat00028
    + 92.36
    D : TBM의 외경(m)
  6. 제5항에 있어서,
    외부 입력값(d)을 입력받는 입력부(300);를 더 포함하되,
    상기 외부 입력값(d)은 TBM의 외경 정보(d1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 최대 용량 정보(c), 상기 최대 추력 정보(c1), 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 상기 동력 정보(c3)를 디스플레이하는 디스플레이부(400);를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량 설계 시스템.
  8. 제7항의 TBM의 최대 용량 설계 시스템을 이용하여 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법에 있어서,
    상기 입력부(300)가 상기 TBM의 외경 정보(d1)를 입력받는 제1 단계(S100);
    상기 제어부(200)가 상기 최대 추력 정보(c1), 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 상기 동력 정보(c3)를 도출하는 제2 단계(S200); 및
    상기 디스플레이부(400)가 상기 최대 추력 정보(c1), 상기 커터헤드 구동 토크 정보(c2) 및 상기 동력 정보(c3)를 디스플레이하는 제3 단계(S300);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법.
  9. 제8항에 따른 TBM의 최대 용량을 설계하는 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.







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