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3축 내진 말뚝 시험 시공

삼축내진 말뚝의 제작 및 시공



2020년 10월 초 건설기술연구원 연구개발 사업인 '3축 내진 말뚝 시험시공'을 수행하였다.

사업명은 '변경된 내진 설계기준에 최적화된 삼축 내진 말뚝 실용화 설계, 제작, 현장 시험 및 성능 평가' 이다.

2019년 초반 특허를 출원해 그해 말에 특허를 취득하였다.

토목에서는 말뚝의 내진 해석을 당연히 하지만 건축에서는 건축물 자체만 내진 해석을 해오고 있었다. 최근 국가 설계 기준 통합이 이루어진 후에도 말뚝의 내진 해석은 이루어 지고 있지 않다.

어렸을 때 플라모델을 만들던 기분으로 각 부품을 레이져 절단하여 만들었다. 






시험시공은 원주였다.









PosH690 SP네일링 및 PosMAC블록 시험 시공(포스코 RND 2017)

포스코에서 생산하고 있는 강판 중에 PosMAC이란 재료가 있다. PosMAC은 자동차, 조선산업에 사용되는 강판으로 고강도 내부식성의 재료이다.

연구과제는 고강도 내부식성 재료인 PosMAC을 이용하여 절·성토 보강토 옹벽에 적용하는 공법을 개발하는 데 있다.

*PosMAC 재원*

기본적 아이디어는 다음과 같다.

1. 기초 타설이 필요 없는 강판 블록을 개발한다.

2. 재료의 특성을 극대화해서 전면 블록 및 성토 보강재를 개발한다.

















화목난로 만들기(현장용)

현장용(야외용) 화목난로는 현장에서 발생하는 폐목 등을 연료로 사용해야 하고 화제의 위험이 없어야 한다. 현장에서는 일반적으로 드럼통을 잘라 불을 피운다. 문제는 불씨가 날려 화재의 위험성이 크다는 것과 누군가 나무를 주기적으로 불통에 넣어 불을 관리 해야 한다는 문제가 있다.

다음의 화목난로는 불씨가 날릴 일이 없는 형태의 화목난로이다. 드럼통을 이용한 방식에 비해 장시간 연소하기 때문에 같은 양의 나무로 6시간 이상 연소한다. 또한 2차 연소가 가능하도록 제작되어 완전 연소에 가까운 성능을 발휘한다.




1. 원통에 나무를 수직으로 촘촘히 넣는다.


2. 나무 상부에 점화시킨 후 연소 장치를 덥는다.





3. 상부 뚜껑을 닫으면 내부에서 연소가 진행된다.

4. 연소후 원통의 내부



화목 난로 만들기!(가정용)

날이 춥다!

시공은 겨울에도 해야 하는데 추운 날씨에 현장에서 손이라도 녹이며 일할 수 있으면 좋겠다는 생각을 한다.

만들다 보니 현장용 화목난로와 가정용 화목난로를 동시에 진행하게 되었다.


<가정용 화목난로>

로켓 스토브를 이용한 가정용 화목난로: 완전 연소가 가능한 화목난로

<실험>
회전 연소 방법 찾기: 나무가 타면서 기화된 휘발성 가스가 최대한 연소관 내부에 머물면서 연소하여야 한다.




  


<시제품 만들기>








<성능 테스트>

시골집에 화목난로를 설치하고 작년 겨울을 보냈다. 연료비가 절반 이하로 줄었다. 불이 주는 편안함과 긴긴 겨울밤 고구마도 구워 먹을 수 있어 좋았다.

몇 가지 사용상 문제점을 보완해야겠다.

유튜브를 통해 많은 정보를 알 수 있었으나 직접 제작해 보니 쉬운 일은 아니였다. 다양한 형태의 아이디어들이 모이고 문제점을 보완해 나간다면 상용화도 가능할 것 같다.



유압 천공기의 개발

비탈면 보강에 사용하는 천공기는 대부분 공기의 압력을 동력원으로 삼는다. 압축 공기는 천공 시 발생하는 토사 및 풍화암 또는 암반의 파쇄물을 천공 홀 밖으로 배토시키기 위해서도 필요하다. 그러나 시공 시 엄청난 소음을 동반한다.

소음은 도심지 공사에서는 큰 문제가 아닐 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 유압 장비를 개발하게 되었다.



특허개발 이야기 ( 제거식 네일- 제품양산 준비) #3

제거식네일-제품 양산 준비 #3

제품화 회의을 거치면서 내하체의 재원, 생산 방법, 재료의 배합 조건, 밀폐방법등 제품화를 위한 기본적 준비를 마쳤다.


공장에 구비되어 있는 장비를 이용해 금형을 직접 제작하기로 한다.

 <밀링>

특허개발 이야기 (제거식네일-제품화과정) #2

제거식네일-제품화 과정 #2

RND를 통해 제거식 네일의 구조적 안정성과 제거방식의 효과를 확인했다. 이제는 본격적인 제품화 과정이다!

1. 제품화 아이디어 회의

내하체의 개발 과정 중에 제거 방식의 아이디어가 마구 떠오른다. 그래서 파생되는 특허도 늘어나게 된다. ㅠㅠ

- 회전식 제거식 네일
제거소케의 형태가 나선모양이다. 몇 번의 회전으로 제거될 수 있는 아이디어이다.

<회전식 제거식 네일 구조>
- 반회전 제거식 네일
반회전식은 RND중 단방향이던 KEY(제거식 소켓)를 대칭구조로 변환한 것이다. 

제품명은 "QSR NAIL"이며 대략 5년 동안 제조 판매 했고 많은 시행착오를 거처 완성된 제품이다.
<반회전 제거식 네일 구조>

파생된 특허가 벌써 2개다. 그밖에 다수의 아이디어들이 있었으나 기술적 문제 및 경제성 때문에 사라진 이이디어들이 있다. 그 중 반회전 제거식 네일을 제품화 하기로 한다. 

2. 재품화

내하체의 크기, 제거소켓의 생산방법, 밀폐방법등 제품화에 필요한 세부 사항을 결정하는 단계이다. 

철근과 제거식 소켓이 결합되어 있다가 내하체에 체결된 후 제거시 제거식 소켓이 철근과 내하체로 부터 분리 되도록 설계하였다. 

<결합상태 : 제거식소켓+철근+내하체 고정>

<분리상태 : 내하체와 제거식소켓+철근 분리>

<철근제거 : 내하체, 제거식소켓, 철근 분리>

<철근과 제거식소켓>

3. 제품 양산을 위한 제조 방식 및 규격 결정


- 제거식 소켓과 내부고정소켓은 정밀 주조라는 방식으로 생산하기로 한다.
- 내하체는 나일론 글라스를 적용하여 사출 제조한다.
- 철근은 D25mm .....

그런데 일반 네일을 적용하고자 했으나 문제가 있었다. 생산되는 철근 마디의 형태와 위치가 제강회사 마다 다르고 같은 회사라도 철근 마디의 위치가 생산할 때 마다 달랐다.

제거식 소켓은 철근 마디의 형태에 딱맞게 제작되는데 문제가 아닐 수 없었다. 


당장 이 문제를 풀수없어 마디의 형태와 위치가 일정한 나선형 철근을 사용하는 것으로 결정하였다.(경재성에서 상당한 타격을 입었다.)


여러가지 문제와 해결방법을 모색하고 대량생산을 위한 금형 작업에 착수하게 된다.

다음편에서......