TBM 제조 설명: 터널 보링 장비의 설계, 제작 및 배송 방법

TBM 제조란 무엇이며 왜 중요한가요?

TBM 제조는 암석, 토양, 점토 및 혼합 지반 조건을 통해 터널을 굴착하는 데 사용되는 거대하고 고도로 전문화된 장비인 터널 보링 머신의 엔지니어링 및 생산을 의미합니다. 이 기계는 최첨단 기계 공학, 유압학, 전자 및 재료 과학을 단일 통합 시스템으로 결합하여 지금까지 제작된 가장 복잡한 기계 중 하나입니다. 소형 다용도 터널 기계의 경우 수백 톤에서 대구경 지하철 또는 고속도로 터널 프로젝트의 경우 7,000톤 이상까지 무게가 나갈 수 있습니다. 터널링 보링 기계 제조 공정은 대부분의 산업 장비를 생산하는 것과는 다릅니다. 모든 기계는 사실상 단일 터널 계약의 특정 지질학, 직경, 정렬 및 라이닝 요구 사항을 충족하도록 설계된 맞춤형 프로젝트입니다.

TBM에 대한 전 세계 수요는 지하철 철도 시스템, 도로 터널, 상하수도 인프라, 수력 발전 터널 및 지하 물류 네트워크에 대한 대규모 인프라 투자로 인해 수십 년 동안 꾸준히 증가해 왔습니다. 런던에서 뭄바이, 로스앤젤레스에 이르는 도시에서는 TBM을 적극적으로 사용하여 표면 생활을 방해하지 않고 지하 인프라를 구축하고 있습니다. 이러한 수요는 글로벌 경쟁력을 창출했습니다. TBM제조 이 업계는 18개월 이상의 계약 일정에 따라 뛰어난 정밀 공차로 설계 및 제작된 맞춤형 기계를 제공할 수 있는 소수의 주요 제조업체가 지배하고 있습니다.

터널 굴착기의 유형과 각각의 제조 방식이 어떻게 다른가요?

TBM 제조는 단일 생산 공정이 아닙니다. 서로 관련되어 있지만 뚜렷하게 다른 기계 설계 제품군으로, 각각 특정 지상 조건에 맞게 설계되었습니다. 프로젝트를 위해 선택된 TBM 유형은 기본적으로 제조 범위, 구성 요소 사양 및 관련된 조립 복잡성을 형성합니다.

Hard Rock TBM(그리퍼 TBM)

그리퍼 TBM은 화강암, 현무암, 석회석과 같은 견고하고 유능한 암석을 터널링하도록 설계되었습니다. 기계는 회전하는 커터헤드를 암벽에 밀어서 전진하고 유압 그리퍼는 측면으로 연장되어 터널 벽을 지탱하여 전방 추력에 필요한 반력을 제공합니다. 그리퍼 TBM 제조는 일반적으로 정밀하게 배치된 디스크 커터 하우징이 있는 고강도 강판으로 제작되는 매우 견고한 커터헤드와 지속적으로 회전하면서 막대한 추력 하중을 전달할 수 있는 강력한 메인 베어링 어셈블리를 생산하는 데 중점을 둡니다. 하드 록 기계의 디스크 커터는 커터헤드 면 전체에 걸쳐 균일한 마모를 보장하기 위해 엄격한 치수 공차로 제조되어야 하는 정밀 엔지니어링된 초경 부품입니다.

EPB(토압 균형) 기계

EPB 기계는 연약한 지반, 혼합 토양 및 수분 함유 조건에서 도시 터널링의 주력 제품입니다. 그들은 폼, 폴리머 또는 벤토나이트 첨가제로 조절된 굴착된 재료 자체를 사용하여 면압을 유지하고 터널 위의 지반 침하를 방지합니다. EPB TBM의 제조 복잡성은 면압의 균형을 맞추기 위해 재료 추출 속도를 제어하는 ​​스크류 컨베이어 시스템, 커터헤드에 통합된 폼 주입 시스템, 주변 지반의 전체 흙과 수압을 견뎌야 하는 쉴드 본체에 중점을 둡니다. EPB 기계의 커터헤드 형상은 근본적으로 단단한 암석 설계와 다릅니다. 즉, 디스크 커터 하우징이 아닌 스크레이퍼, 버킷 스쿠프 및 토양 조절 포트가 통합되어 있습니다.

슬러리 쉴드 TBM

슬러리 TBM은 EPB 표면 컨디셔닝조차도 안정성을 유지하기에 불충분한 물에 포화된 느슨한 지반에 사용됩니다. 그들은 커터헤드 뒤에 있는 격벽에 의해 지지되는 굴착 챔버를 채우는 가압된 벤토나이트 슬러리를 사용하여 면압을 유지합니다. 슬러리는 파이프라인을 통해 표면으로 펌핑되어 분리 공장에서 처리되어 부패물을 제거한 후 다시 표면으로 재순환됩니다. 슬러리 기계용 TBM 제조에는 전체 시스템 범위의 일부로 분리 플랜트를 생산하는 작업이 포함됩니다. 이는 기계 자체 외에 하이드로사이클론, 원심 분리기 및 슬러리 펌핑 인프라와 관련된 추가적인 엔지니어링 과제입니다.

혼합 지상 및 가변 밀도 TBM

지금까지 제조된 가장 복잡한 TBM 중 일부는 혼합 면 조건(동일한 터널 단면 내에서 암석과 연약한 지반을 모두 통과하거나 선형을 따라 단단한 암석과 연약한 지반 사이를 전환하는 터널)을 위해 설계된 기계입니다. 이러한 가변 밀도 또는 혼합 지반 TBM은 구동 중에 EPB와 경암 모드 간에 전환할 수 있는 전환 가능한 굴착 챔버와 함께 디스크 커터와 연약 지반 절단 도구를 동일한 커터헤드에 통합해야 합니다. 이러한 기계를 제조하려면 TBM 엔지니어링을 한계까지 밀어붙이는 동시에 상충되는 설계 요구 사항을 해결해야 합니다.

모든 TBM에서 생산되는 핵심 부품

유형에 관계없이 모든 터널 굴착 기계는 정밀하게 통합된 시스템으로 함께 작동하도록 설계 및 제조되어야 하는 일련의 기본 하위 시스템을 공유합니다. 이러한 핵심 구성 요소를 이해하면 TBM 제조가 기술적으로 까다롭고 시간 집약적인 이유를 알 수 있습니다.

TBM 제조 공정 단계별

계약 체결부터 공장 승인 테스트까지 터널 보링 장비를 제조하는 과정은 오랜 시간이 걸리는 다단계 엔지니어링 및 생산 프로그램입니다. 순서를 이해하면 확립된 공급망을 갖춘 숙련된 제조업체의 경우에도 TBM 배송 리드 타임이 일반적으로 12~24개월인 이유가 명확해집니다.

1단계 — 지반공학 및 프로젝트 요구사항 분석

단일 구성 요소를 설계하기 전에 TBM 제조업체의 엔지니어링 팀은 고객이 제공한 지질 공학 조사 데이터에 대한 자세한 분석을 수행합니다. 여기에는 시추공 기록, 암석 강도 매개변수, 지하수 압력 프로필, 마모성 테스트 결과, 전체 터널 선형에 따른 지반 투과성 데이터가 포함됩니다. 이 분석은 커터헤드 설계, 추력 시스템 크기, 베어링 사양 및 지상 조절 시스템 구성을 직접 구동합니다. 부정확하거나 불충분한 지반 데이터를 기반으로 설계된 기계는 성능이 저하되거나 실패할 수 있습니다. 지질공학 분석은 전체 설계의 기초입니다.

2단계 — 맞춤형 엔지니어링 및 설계

지면 조건이 확립되면 엔지니어링 팀은 고급 3D CAD 소프트웨어와 유한 요소 분석을 사용하여 완전한 TBM 설계를 개발합니다. 커터헤드 구조 설계는 결합된 추력 및 토크 하중 시나리오에 대해 분석됩니다. 주요 베어링 수명 계산은 TBM별 하중 스펙트럼에 맞게 조정된 ISO 281 베어링 수명 이론을 사용하여 수행됩니다. 실드 본체 진원도 공차는 세그먼트 라이닝 형상을 기반으로 설정됩니다. 구조 제작의 모든 주요 용접은 관련 구조 코드에 따라 설계되고 문서화됩니다. 대구경 TBM의 경우 일반적으로 이 설계 단계에만 3~5개월이 걸리며 수만 개의 엔지니어링 도면과 사양이 생성됩니다.

3단계 - 자재 조달 및 공급망

TBM 제조에는 엄청난 범위의 특수 재료 및 부품이 필요하며, 그 중 다수는 조달 리드 타임이 깁니다. 커터헤드 및 실드 본체용 고강도 구조용 강판, 대구경 선회 링 베어링, 고토크 유성 기어박스, 정밀한 스트로크 및 압력 사양에 맞춰 제조된 유압 실린더, 특수 씰링 시스템 등은 모두 제조 지연을 방지하기 위해 조기 조달이 필요합니다. 대형 TBM의 경우 직경이 3미터를 초과할 수 있는 대규모 선회 링인 메인 베어링 어셈블리는 독립형 제조 리드 타임이 6~9개월인 경우가 많으며 일반적으로 전체 TBM 납품 일정에서 중요한 경로 항목입니다.

4단계 — 구조 제작

TBM의 구조적 제작에는 무거운 강철판 부분을 주요 구조 어셈블리(커터헤드, 전면 실드, 후면 실드 및 트레일링 기어 구성 요소)로 절단, 성형 및 용접하는 작업이 포함됩니다. 이 작업은 사전 자격을 갖춘 용접 절차를 사용하여 인증된 구조 용접공에 의해 수행되며 초음파, 자분 및 방사선 검사를 포함한 비파괴 검사를 통해 검사됩니다. 제작 중 치수 제어가 중요합니다. 터널 라이닝 세그먼트가 일관된 간격 형상으로 설치될 수 있도록 차폐 본체는 엄격한 공차 내에서 둥글게 만들어져야 합니다. 대형 구조 어셈블리는 결합 표면에서 필요한 인터페이스 공차를 달성하기 위해 제작 후에 가공됩니다.

5단계 - 기계 및 유압 조립

구조 제작이 완료되면 기계는 기계, 유압 및 전기 시스템과 함께 점진적으로 조립됩니다. 메인 베어링이 설치되고 사양에 맞게 토크가 조정됩니다. 구동 모터와 기어박스가 장착되고 정렬됩니다. 스러스트 실린더 시스템이 설치되고 모든 실린더는 유압 동력 장치에 연결되기 전에 개별적으로 압력 테스트를 거칩니다. 세그먼트 이렉터 암이 조립되고 도달 범위, 속도 및 부하 용량이 확인됩니다. 제어 시스템은 배선 및 통합되어 있으며 모든 센서 입력 및 액추에이터 출력은 제어 논리 문서에 대해 검증되었습니다. 이 조립 단계는 숙련된 노동력이 집약적으로 이루어집니다. TBM 조립에는 개별 구성 요소 설치뿐만 아니라 전체 시스템 통합을 이해하는 기술자가 필요합니다.

6단계 — 공장 승인 테스트

TBM은 공장에서 출고되기 전에 고객과 기술 담당자가 입회하는 포괄적인 공장 승인 테스트(FAT)를 거칩니다. FAT는 커터헤드 회전 속도 및 토크, 추력 실린더 힘 및 스트로크, 세그먼트 이렉터 범위 및 부하 용량, 유압 시스템 압력 및 흐름, 전기 시스템 기능, 제어 시스템 응답 등 제어된 조건에서 모든 시스템이 사양에 따라 작동하는지 확인합니다. 안내 시스템이 보정되고 검증되었습니다. FAT 중에 확인된 결함은 기계 배송이 승인되기 전에 수정되어야 합니다. FAT 기록은 기계의 영구 문서의 일부가 되며 작동 수명 내내 참조됩니다.

TBM 생산의 정밀 엔지니어링 표준

TBM 제조의 정밀도 요구사항은 중항공우주 및 방위 장비의 요구사항과 비슷합니다. 이러한 공차는 임의적이지 않습니다. 이는 지정된 선형으로 터널을 건설하고 손상 없이 라이닝 세그먼트를 설치하며 터널 수명 동안 세그먼트 사이의 방수 조인트를 유지하는 기계의 능력에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 커터헤드 진원도: 커터헤드의 외경은 설계된 오버컷을 유지하고 쉴드가 지면에 갇히는 것을 방지하기 위해 공칭 보어 직경의 ±2~3mm 이내여야 합니다. 직경 5~12미터의 제작된 강철 구조물에서 이러한 허용 오차를 달성하려면 중요한 인터페이스 표면의 왜곡 및 용접 후 가공을 제어하기 위한 용접 작업의 신중한 순서가 필요합니다.
• 메인 베어링 시트 가공: 메인 베어링 어셈블리가 위치한 하우징 보어와 샤프트 저널은 IT6–IT7(0.010–0.025mm) 범위의 공차로 가공되어야 하며 정밀 좌표 측정 기계를 사용하여 검사되어야 합니다. 잘못된 베어링 장착 형상은 베어링 수명을 극적으로 감소시키고 지하 깊은 곳에서 조기 피로 파손을 일으킬 수 있습니다. 이는 매우 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 수리 시나리오입니다.
• 실드 본체 원형도: 전면 및 후면 쉴드 세그먼트는 일반적으로 전체 직경에 걸쳐 5~10mm 이내의 원형 공차로 조립 및 가공되어야 하며, 쉴드와 설치된 라이닝 세그먼트 사이의 환형 간격이 원주에서 일관되게 유지되어야 합니다. 이러한 일관성은 꼬리 피부 밀봉 효과에 매우 중요합니다. 쉴드 꼬리와 라이닝 사이의 틈을 밀봉하는 브러시와 그리스는 지하수 유입을 방지하기 위해 균일하게 접촉해야 합니다.
• 스러스트 실린더 스트로크 동기화: 대형 TBM에서는 30~50개의 개별 추력 실린더가 정밀하게 조율된 그룹으로 확장 및 수축하여 장비가 터널 선형을 따라 조종할 때 장비의 피치와 요를 제어해야 합니다. 실린더는 일관된 스트로크 공차로 제조되어야 하며 제어 시스템은 전체 실린더 스트로크에서 몇 밀리미터 이내의 위치 동기화를 유지하도록 보정되어야 합니다.
• 디스크 커터 하우징 위치: 단단한 암석 TBM에서는 커터헤드 면에 있는 각 디스크 커터 하우징의 위치가 설계된 절단 반경에 정확하게 설정되어 동일한 반경의 모든 커터가 암석 면의 동일한 홈을 추적하도록 해야 합니다. 커터 간격의 위치 오류로 인해 개별 커터에 과부하가 걸리고 마모가 가속화되어 커터 수명이 단축되고 지하에서 시간이 많이 걸리는 커터 변경 빈도가 증가합니다.

현대 TBM 제조를 이끄는 핵심 기술

터널 보링 기계 제조의 최첨단 기술은 점점 더 까다로워지는 터널 프로젝트에 대한 요구와 이전 세대의 TBM 설계자들이 사용할 수 없었던 디지털 엔지니어링 도구의 통합에 힘입어 최근 수십 년 동안 크게 발전했습니다.

디지털 트윈 및 시뮬레이션

주요 TBM 제조업체는 이제 제조가 시작되기 전에 각 기계의 완전한 디지털 트윈 모델을 개발합니다. 이러한 모델은 구조 분석, 유압 시스템 시뮬레이션 및 제어 논리 모델링을 통합하여 특정 프로젝트에서 예상되는 전체 작동 조건에서 시스템 성능을 검증합니다. 디지털 트윈을 사용하면 엔지니어는 단일 강철 조각을 절단하기 전에 인터페이스 충돌을 식별하고 구성 요소 위치를 최적화하며 결함 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다. 작동 중에 디지털 트윈은 실제 기계 데이터로 지속적으로 업데이트되어 전 세계 어디에서나 제조업체의 엔지니어링 센터에서 예측 유지 관리 및 문제 해결을 지원할 수 있습니다.

고급 커터헤드 소재 및 마모 방지

커터헤드 마모는 TBM 진행 속도를 제한하고 연마 지반의 유지 관리 비용을 증가시키는 주요 요인 중 하나입니다. 최신 TBM 제조에는 텅스텐 카바이드 마모 버튼, 크롬 카바이드 오버레이 플레이트, 커터헤드의 가장 마모가 심한 영역에 있는 세라믹 복합 마모 인서트 등 고급 마모 방지 전략이 통합되어 있습니다. 이제 전산 유체 역학 및 이산 요소 모델링을 사용하여 마모 방지의 선택 및 배치를 분석하여 프로젝트의 특정 토양 및 암석 조건에 대한 마모 패턴을 예측하므로 균일하게 적용하기보다는 가장 필요한 곳에 보호를 집중할 수 있습니다.

자동 용접 및 로봇 제작

TBM 제작의 대부분은 여전히 고도로 숙련된 수동 용접기에 의존하고 있지만, 자동화된 용접 시스템의 통합으로 대량 용접 조인트의 용접 일관성과 생산성이 향상되었습니다. 로봇식 용접 셀은 일관된 용접 형상이 중요한 실드 본체 패널 및 스포크 섹션의 반복적인 구조 용접에 사용됩니다. 서브머지드 아크 용접은 두꺼운 판 단면의 무거운 맞대기 용접에 널리 사용되며, 신뢰할 수 있는 품질과 함께 깊은 용입 및 높은 증착률을 제공합니다. 이러한 자동화된 프로세스를 통해 숙련된 용접공은 자신의 전문 지식이 가장 큰 가치를 더하는 복잡한 액세스 조인트에 집중할 수 있습니다.

실시간 성능 모니터링 시스템

최신 TBM에는 개별 스러스트 실린더 힘부터 메인 베어링 온도, 커터헤드 토크, 면 압력, 테일 씰 그리스 주입 압력, 세그먼트 이렉터 위치까지 모든 것을 모니터링하는 수백 개의 센서가 장착되어 있습니다. 이 데이터는 실시간으로 기록되어 운영자에게 표시되고 프로젝트 엔지니어 사무실로 전송되며 많은 경우 TBM 제조업체의 엔지니어링 팀과 안전하게 공유됩니다. 기계 성능을 원격으로 모니터링하는 기능은 제조업체가 현장에서 장비를 지원하는 방식을 변화시켰으며, 비용이 많이 드는 고장으로 발전하기 전에 새로운 문제를 신속하게 진단할 수 있게 되었습니다.

글로벌 TBM 제조업체 및 기계 제작 장소

TBM 제조 산업은 세계에서 가장 크고 복잡한 기계를 생산할 수 있는 전문 엔지니어링 역량과 제조 시설을 갖춘 소수의 주요 국제 제조업체에 집중되어 있습니다.

• Herrenknecht AG(독일): 독일 슈와나우에 본사를 둔 단위 수량 및 매출 기준 세계 최대의 TBM 제조업체입니다. Herrenknecht는 독일의 주요 제조 시설과 전 세계의 조립 작업을 통해 소형 마이크로 터널링 기계부터 대구경 슬러리 및 EPB 기계에 이르기까지 모든 종류의 TBM 유형을 제조합니다. 그들은 Gotthard Base Tunnel과 아시아 및 중동 전역의 수많은 지하철 시스템을 포함하여 세계에서 가장 까다로운 터널링 프로젝트에 기계를 납품했습니다.
• 로빈스 컴퍼니(미국): TBM 제조 분야에서 가장 오래되고 유명한 이름 중 하나인 Robbins는 하드 록 TBM 기술을 개척했으며 암석 터널링용 메인 빔 그리퍼 TBM 분야의 선두주자로 남아 있습니다. 그들은 미국 내 시설에서 기계를 제조하고 개조하며 전 세계적으로 운영되는 장비에 대한 글로벌 서비스 및 지원 네트워크를 보유하고 있습니다.
• NFM Technologies(프랑스, Bouygues 그룹의 일부): 대구경 도시 터널링 기계, 특히 까다로운 유럽 및 국제 프로젝트를 위한 슬러리 쉴드 및 EPB 유형에 대한 강력한 전문 지식을 갖춘 프랑스 TBM 제조업체입니다. NFM은 파리, 로마 및 동남아시아 전역의 주요 지하철 프로젝트에 기계를 납품해 왔습니다.
• CREG — 중국 철도 엔지니어링 장비 그룹: 중국 최대의 TBM 제조업체이자 현재 생산량 기준으로 세계 최대 규모 중 하나인 CREG는 라이선스 기술과 국내 R&D 투자를 결합하여 엔지니어링 및 제조 역량을 빠르게 발전시켰습니다. CREG는 중국에서 진행 중인 대규모 지하철 및 고속철도 터널 건설 프로그램에 사용되는 대부분의 TBM을 공급하고 있으며 국제 시장으로 수출을 시작했습니다.
• Kawasaki Heavy Industries 및 Mitsubishi Heavy Industries(일본): 두 일본 엔지니어링 대기업은 주로 일본 국내 시장과 특정 수출 프로젝트를 대상으로 TBM 제조 분야에서 오랜 역사를 가지고 있습니다. 일본의 TBM 제조는 매우 높은 제작 품질과 정밀도로 알려져 있으며, 특히 연약한 도시 터널링을 위한 쉴드 머신 기술이 강점입니다.
• Caterpillar(캐나다 Lovat 사업부): Caterpillar는 캐나다 TBM 제조업체인 Lovat를 인수했으며 Caterpillar 터널링 브랜드로 EPB 및 슬러리 기계를 계속 생산하고 있습니다. 이들 기계는 물 공급 및 도시 교통을 포함한 북미 인프라 터널링 프로젝트에 널리 사용됩니다.

TBM 개조 및 재제조

TBM 제조 산업에서 중요하고 성장하고 있는 부문은 새로운 터널 프로젝트를 위한 중고 기계의 개조 및 재제조입니다. 새로운 TBM의 막대한 비용(대형 기계의 비용은 1,500만 달러에서 5,000만 달러 이상일 수 있음)을 감안할 때 프로젝트 소유자와 계약자는 프로젝트 조건이 기존 기계 사양과 호환될 때 비용 효율적인 대안으로 리퍼브 기계를 점점 더 평가하고 있습니다.

TBM 개조에는 일반적으로 모든 주요 시스템 분해, 마모 부품 검사 및 교체, 구조 어셈블리 재조정, 메인 베어링 정밀 검사, 유압 씰 및 실린더 교체, 전기 및 제어 시스템의 완전한 재구축이 포함됩니다. 대규모 보수 프로젝트에서는 커터헤드를 재구성하여 다양한 지면 조건에 맞게 커터 레이아웃을 수정하거나 스킨 플레이트에 강철 인서트를 추가하거나 제거하여 실드 직경을 약간 조정할 수 있습니다. 잘 수행된 보수 작업은 새 기계 비용의 일부만으로 또 다른 전체 프로젝트를 통해 기계의 서비스 수명을 연장할 수 있으며 때로는 그 이상까지 연장할 수 있습니다.

터널 굴착기 제조의 과제와 미래 동향

TBM 제조는 향후 10년간 업계 발전 방식을 형성하는 일련의 지속적인 기술 및 상업적 과제에 직면해 있습니다. 더 크고, 더 깊고, 더 자동화된 터널링 솔루션에 대한 요구로 인해 현재 TBM 기술이 달성할 수 있는 범위가 넓어지고 업계 전반에 걸쳐 상당한 R&D 투자가 추진되고 있습니다.

• 기계 직경 증가: 고속도로 및 지하철/도로 복합 터널의 터널 직경이 커지는 추세로 인해 엄청난 규모의 기계가 생산되고 있습니다. 직경이 15m를 초과하는 기계는 새로운 엔지니어링 솔루션이 필요한 구조적 및 물류 문제를 제시합니다. 발사축의 제한된 공간에서 이러한 기계를 운송, 조립 및 발사하려면 제조 및 배송 프로세스의 모든 단계에서 신중한 계획이 필요합니다.
• 자동 절단기 교환 시스템: 경암 TBM의 디스크 커터를 교체하려면 작업자가 대기 또는 가압 조건에서 굴착실에 들어가서 마모된 커터를 수동으로 교체해야 합니다. 이는 터널링에서 가장 까다롭고 위험한 작업 중 하나입니다. 몇몇 제조업체에서는 작업자가 위험한 가압 굴착 환경에 노출되는 것을 방지하면서 이 작업을 원격으로 수행할 수 있는 로봇 절단기 교체 시스템을 개발하고 있습니다. 좁고 습하며 오염된 공간에서 200kg이 넘는 커터 무게를 처리할 수 있는 조작기를 개발하는 것은 중요한 엔지니어링 과제입니다.
• 드라이브 시스템의 전기화: 지하 공기 질 및 탄소 배출에 대한 규제 압력이 증가함에 따라 기계에서 유압유 및 디젤 기반 전력을 제거하는 전전기 TBM 구동 시스템의 개발이 가속화되고 있습니다. 전기 직접 구동 커터헤드 모터, 전기 추력 실린더 액추에이터, 배터리 또는 그리드 구동 터널 물류는 모두 주요 제조업체에서 활발히 개발 중입니다.
• 공급망 탄력성: 최근 몇 년간 전 세계적인 혼란으로 인해 TBM 제조업체가 의존하고 있는 확장된 공급망, 특히 대구경 베어링, 특수 유압 부품 및 전자 제어 시스템의 취약성이 노출되었습니다. 제조업체는 대체 공급업체의 자격을 검증하고, 전략적 부품 재고를 늘리고, 경우에 따라 이전에 아웃소싱한 부품 제조를 내부로 가져와 공급망 중단에 대한 노출을 줄이기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다.
• AI 지원 안내 및 자율 운영: 인공지능을 TBM 유도 및 제어 시스템에 통합하는 것은 활발한 개발 영역입니다. 과거 프로젝트 데이터를 기반으로 훈련된 기계 학습 모델은 조향 매개변수를 최적화하고, 라이닝 링 제작 품질을 예측하며, 운영 문제가 발생하기 전에 지면 상태가 발전할 때 운영자에게 경고할 수 있습니다. 완전 자율적인 TBM 운영은 여전히 ​​장기적인 목표이지만, 일상적인 운영 작업의 점진적인 자동화가 이미 현재 프로젝트에 배포되고 있습니다.

TBM 제조에 대한 최종 생각

터널 굴착기 제조는 구조 공학, 정밀 가공, 유압, 전자 및 재료 과학의 교차점에 위치하며 다른 산업이 따라올 수 없는 규모로 진행됩니다. 공장에서 나오는 모든 TBM은 특정 지질학적 및 프로젝트 과제에 대한 맞춤형 엔지니어링 솔루션이며, 엔지니어링 및 제조의 품질은 궁극적으로 기계가 땅을 얼마나 안정적으로 뚫고 고품질의 터널 라이닝을 얼마나 일관되게 설치하는지, 교대 근무가 끝날 때 작업자를 얼마나 안전하게 집으로 데려가는지에 따라 표현됩니다.

글로벌 인프라 수요가 계속해서 지하 건설에 대한 투자를 주도함에 따라 TBM 제조업체는 공급망을 관리하고, 차세대 엔지니어 및 제작업체를 개발하고, 향후 반세기 동안 터널 굴착이 어떤 모습인지 정의할 디지털 기술을 통합하는 동시에 크기, 복잡성 및 기술적 정교함이 증가하는 기계를 제공하는 흥미롭고 까다로운 미래에 직면해 있습니다. 터널 공사, 조달 또는 프로젝트 개발에 참여하는 모든 사람에게 이러한 특별한 기계가 어떻게 설계되고 제작되는지 이해하는 것은 지금까지 만들어진 건설 장비 중 가장 복잡하고 중요한 부분 중 하나에 대해 정보를 바탕으로 결정을 내리는 데 필수적입니다.