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기존 전색재보다 전색성능 300% 이상 향상. |
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기존 발파공법과 작업시간에 차이가 없고 재료비 증가가 미미하여 전색효과 향상으로 얻는 경제적 효과가 더 큼. |
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유체의 비압축성 특성과 고체의 마찰 및 전단저항 특성을 동시에 갖고 있음. | |
전단농화재료 | 배함 및 교반 |
 고속전단저항 10배▲ |  |
충진 | 완성품 |
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기존 전색재와 비교하여 스마트스템이 높은 임피던스(약3.0배)를 나타내어 가스팽창에 대한 발파공내의 구속력이 증가하고 결과적으로 홉킨스 효과 증대로 파쇄도가 향상됨. |
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| 물질 | 밀도 (kg/㎥) | 음파속도 (m/s) | 음향임피던스(kg/(㎡s) |
| 공기 | 1.0 | 330 | 330 |
| 모래, 자갈 | 1,800 | 750 | 1.35x106 |
| 물 | 1,000 | 1,480 | 1.48x106 |
| 점성유체 | 1,260 | 1,908 | 2.50x106 |
| 전단농화유체 | 1,600 | 2,050 | 3.28x106 |
ASTM / 미국재료시험학회
․ 충격파가 전색방향으로 압축파 형태로 전파되면 스마트스템에서 대부분 반사됨.
․ 기존전색은 발파공 입구 공기(자유면)와 접촉 시 충격파 반사.
․ 높은 음향 임피던스(Impedance) 재료에서 낮은 임피던스 재료로 충격파가 전파할 때에는 재료 경계면에서 대부분 반사되어 발파공 주변에 방사균열 형성에 기여함.
․ 스마트 스템은 폭약이 기폭되어 초기 균열 발생 시 까지 쐐기효과(wedge effect)가 집중됨.
 | 기존의 방법 및 유사공법과 차별성 |
 | 유사공법 특허기술과 차별되는 암반파괴 메카니즘 |
 | 유사공법 특허기술의 발파원리 |
| 기존 공법은 전색의 길이를 짧게 조절하거나 악세사리를 삽입하여 공기층(Air Layer)을 형성하고 발파에너지를 천공 내에 고루 분산하기 위하여 자유면에 대한 장약실의 투사면적을 증대시키는 공법으로 구성됨. |
| 유사공법의 문제점 (약장약 발파위험성 증가) |
| 전색장이 짧은 경우 공발이 발생할 위험성이 증가되며, 자유면에 대한 장약실의 투사면적을 지나치게 증대시키는 경우 전체적인 암반의 발파 파쇄도가 떨어져 2차 파쇄(소할)량 증가 및 굴진율(뿌리깍기)이 떨어질 수 있음. | |
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| 전단농화유체의 전색작용 메카니즘 |
| 본 개발기술은 전색의 길이나 공기층을 이용하는 방법과 상반된 개념으로 비압축성과 가역적 상변화를 통하여 마찰저항력을 갖는 전색재의 밀폐효과로 기존 전색재의 공기층을 이용한 쿠션 작용(운등에너지 전환)으로 발생하는 에너지 손실을 최소화하며, 전색재의 쐐기효과(Wedge-effect)를 극대화하여 폭발에너지의 공내 지속(유효)시간을 크게 증대시켜 파쇄효과를 향상 시키는 공법임. | |
 [국토부, 유사특허공법과스마트스템 발파공법 비교 개념도] | |
 | 발파설계방법의 차별성 |
| 발파설계방법 |
| 국토교통부 설계지침에 따라서 발파영향권역을 6가지로 구분하고 해당 구간을 시공함에 있어 표준패턴으로 시공하는 것이 일반적이고 동일한 발파구역에서 동일한 표준패턴으로 발파할 경우 상대적으로 가까운 지역은 먼 지역에서 보다 진동과 소음이 크게 발생하게 되므로 동일한 발파구역내에서도 세부적으로 적절하게 응용패턴으로 진동을 조절해야 할 필요가 있는데 이때 재설계가 필요하며 재설계 할 경우에 아래의 표에 의하여 진행하게 됨. |
 | 암질과 폭약종류, 계단의 높이에 따른 기초변수 결정 (경험에 의함) |
 | 장약밀도와 천공경 결정(경험에 의함) |
 | 최소저항선 산출 (경험에 의존함) |
 | 최소저항선에 비례하여 공간격, 전색장, 공당장약량 등 나머지 변수결정. |
 | 최대지발당 장약량에 적합한 패턴인지 검토하여 부적합하면 다시 처음단계 부터 적합할 때 까지 피드백 해야 함.(경험에 의존) |
| 지발당장약량 결정 (발파진동 고려) |
| 장약밀도와 천공경 결정(경험에 의함) |
| 최소저항선 산출 (전단농화유체 발파공법 표준설계식) |
| 최소저항선에 비례하여 공간격, 전색장, 공당장약량 등 나머지 변수결정 (전단농화유체 발파공법 표준설계식) * 최소저항선(B)의 계산 (단위:m)
B : 저항선(m) V : 저항선과 공간격비율 = 1.2(현장여건에 따라 변함) C : 노천발파계수(kg/m3) Ø : 폭약경(m) h : 장약장(m) S = VB (S=공간격, m)
2차파쇄가 필요한 미진동발파, 정밀진동제어발파의 경우 H = h+T (H=천공장, m) |
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(T=전색장, m)
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