초록
4차 산업혁명의 도래와 함께 빠른 속도로 발전하고 있는 IoT 기술은 다양한 센서의 무선화를 가능하게 하였으며 많은 분야에서 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 철도현장의 경우 수 km에 이르는 교량, 터널 등 계측사이트의 규모가 매우 방대한 특징으로 인해, 보편적으로 활용되는 전기식 센서의 경우 원거리 계측으로 인한 신호 잡음 문제, 전철화에 따른 고전압 환경에 기인한 전자기파 간섭 문제로 계측에 어려움이 있다. 이를 극복하고자, 전기식 센서를 대체하기 위한 광섬유 센서 연구가 많이 수행되었으나, 센서 종류의 다양성 부족 등이 현장 적용의 한계로 작용하고 있는 실정이다. 이런 현장의 상황을 토대로, 전기식 센서와 광섬유 센서를 동시에 사용할 수 있으며 IoT 기술을 통해 무선 데이터 통신이 가능한 하이브리드 계측시스템이 개발되었다. 본 연구에서는, 선행연구를 통해 개발된 하이브리드 계측시스템의 다양한 계측현장 적용성을 평가하기 위해 4가지 형태의 계측환경을 모사하여 실시간 계측 실험을 수행하였다. 실험결과, 전기식 및 광학식 센서 모두 높은 추종성을 보이며 원격지에서 실시간으로 계측이 가능하였으며, 본 계측시스템이 50개의 센서를 동시에 2.5kHz의 샘플링으로 계측할 경우에도 적용 가능한 수준임을 확인하였다. 향후, IoT 기반 하이브리드 계측시스템의 다양한 현장 적용을 통해 실시간 건전성 모니터링 기술 기반의 구조안전성 향상에 기여할 것으로 기대한다.
The rapid growth of IoT technology induced by the fourth industrial revolution has resulted in research into various types of wireless sensors, and applications based on this technology are prevalent in many areas. However, among the various sites where this technology is used, railway bridges and tunnels with lengths of tens of kilometers have problems with data acquisition, due to the signal noise induced by the long distance measurement and EMI induced by the high voltage power feeding system, when conventional electric sensors are used. To overcome these problems, many studies on fiber optic sensors have been conducted as a substitute for the conventional electric sensors. However, restrictions on the types of fiber optic sensors have limited their application in railways. For this reason, a hybrid measurement system with IoT based wireless data communication, in which both electric and fiber optic sensors can be applied simultaneously, has been developed. In this study, in order to evaluate the applicability of the hybrid measurement system developed in the previous study, a real-time test for 4 types of measurement environments, which reflect possible railway sites, is performed. As a result, it was confirmed that the signals from both the electric and fiber optic sensors, which were acquired at a remote area in real-time, showed good agreement with each other and that this measurement system has the potential to handle sensors with a sampling rate of 2.5 kHz. In the future, it is expected that the IoT-based hybrid measurement system will contribute to the improvement of structural safety by enabling real-time structural health monitoring when applied to various measurement sites.
