• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.683-686
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• 2010

본 논문은 최근 이슈가 되고 있는 대형 건축/토목구조물에 대한 동적계측, 시스템판별, 모델향상 등을 통한 건전도 평가기법에 대하여, 현재까지 개발된 혹은 개발되고 있는 기술사항 들을 소개한다. 특히, 가속도계를 사용하여 의도하는 진동기록을 획득하기 위한 합리적인 Hardware Chain 구성, 이로부터 신뢰성 있는 동적 구조성능치를 추출하기 위한 다양한 고급 모달해석기법 및 보다 자세한 구조정보 획득 및 손상감지 등을 위하여 실험치와 유한요소 해석치를 일치시키는 모델향상기법에 대하여 기술하였다. 또한 이러한 기술들을 실제 구조물인 고층건물 및 비닐하우스 아치구조에 적용하였으며, 이러한 경험에 근거하여 현 모니터링 기술의 문제점 및 향후 개선방향 등을 토의하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.375-381
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• 2019

구조물의 상태를 조기에 파악하기 위한 구조물 건전도 모니터링 연구와 건물의 정보를 수집하여 에너지를 효율적으로 관리해 주는 건물에너지관리시스템에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 기존 모니터링 시스템 연구가 건설, 센싱, ICT 기술이 융합된 첨단 기술임에도 불구하고 고가의 센서와 전문적인 기술력이 요구되어 적용 범위가 제한된다는 한계를 극복하기 위하여 싱글보드컴퓨터 중 가장 널리 쓰이는 라즈베리파이와 저전력으로 장거리의 통신이 가능한 로라 모듈, 고성능의 보급형 가속도계를 활용하여 장기간으로 건물의 모니터링이 가능한 무선 엣지 컴퓨팅 시스템을 구축하였다. 또한 라즈베리파이에 분산처리 알고리즘을 탑재함으로써 실시간으로 취득되는 방대한 양의 가속도 데이터 중 의미있는 데이터만을 취득하였으며 와이파이 통신으로 취득한 전체의 로우데이터와 비교함으로써 본 시스템으로부터 취득된 데이터의 정밀성을 검증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.99-109
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• 2012

이 연구에서는 변형률계를 사용하여 변위를 추정하는 이론식을 제안 및 검증하고 하중 작용점과 크기를 추정하여 강재보의 건전도 평가 시스템을 개발하고자 하였다. 실험결과 160kN(항복하중의 56%)가력시 최대처짐 점에서 변형률계를 사용하여 얻는 처짐과 변위계의 측정처짐과의 오차율이 2%이내로 나타났으며 하중작용점 및 크기의 추정도 오차율1% 이내로 나타났다. 이를 통해 변형률계로 강재보의 변위 및 하중을 계측 할 수 있으며 나아가 변위계와 하중계의 생략으로 경제적인 센서설계를 할 수 있다. Lab VIEW로 구현된 건전도 평가 프로그램은 측정된 데이터가 일정 범위(강도 한계상태, 사용성 한계상태, 항복변형률)를 넘어설 때 단계별 경고를 발생하였고 변형률계 만으로 사용성한계상태와 강도한계상태를 동시에 모니터링 할 수 있었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.84-89
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• 2019

본 연구는 복합재 항공기의 비행 데이터를 활용한 기계학습 기반 구조건전성 모니터링 시스템 연구의 예비 연구이다. 본 연구에서는 구조건전성 모니터링에 이용되기에 가장 적합한 기계학습 알고리즘을 선별하고, 실 기체 데이터에 대한 적용을 위해 차원 축소를 수행하였다. 이를 위해 외팔보를 통해 모사된 항공기 날개 구조와 부가 질량을 통해 손상 모사 실험을 진행하고, 분류 알고리즘을 통해 데이터를 손상의 위치와 정도에 따라 구분하였다. 이를 위해 FBG (fiber bragg grating) 센서를 부착한 외팔보의 진동 실험을 통해 정상상태와 12개의 손상상태에 대한 데이터를 취득하고, MATLAB 환경에서 tree, discriminant, SVM (support vector machine), kNN, ensemble 알고리즘의 비교와 파라미터 튜닝을 통해 가장 적합한 알고리즘을 도출하였다. 또한 NCA (neighborhood component analysis)를 이용한 특징 선택을 통해, 실 기체에서 나올 수 있는 고차원 데이터의 관리를 위해 필요한 차원 축소를 수행하였다. 그 결과, quadratic SVM이 NCA를 적용하지 않은 모델에서 98.7%, NCA를 적용한 모델에서 95.9%로 가장 높은 정답률을 보였다. 또한 NCA 적용 후 모델의 예측 속도, 학습 시간, 용량이 모두 향상되었다.

• 정보와 통신
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• 제28권5호
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• pp.15-20
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• 2011

본고에서는 IT기술과 건설기술의 융합 기술로서 스마트빌딩 기술에 대해 서술한다. 고층 빌딩의 안전성 평가를 위한 건물구조 건전도 모니터링 기술, 빌딩 실내에 쾌적한 공기 환경을 유지하기 위한 스마트 공기질/환기제어시스템 기술, 빌딩 설계부터 빌딩 사용단계까지 빌딩정보의 체계적인 데이터 관리를 위한 빌딩정보 모델링 기술과 빌딩 운영관리 인터페이스 기술 등에 대하여 소개한다. 또한, 세종대학교에서 개발한 프로토타입으로 빌딩에 설치하여 시험 중인 시스템에 대하여 설명한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.410-413
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• 2010

본 논문은 웹을 이용한 교량의 실시간 안전감시 시스템을 개발하였다. 시스템이 설치될 교량들은 열악한 환경에 놓일 수 있기 때문에 CDMA 모뎀을 이용하여 실시간 데이터 수집이 가능하도록 하였다. 또한 언제든지 시스템에 접근하여 손쉽게 관리할 수 있도록 웹을 기반으로 개발하였으며, 다양한 교량의 안전감시 센서정보를 하위(low) 레벨의 설정까지 가능하도록 설계하였다. 교량에서 수집된 데이터는 CDMA 모뎀을 통하여 원격 서버에 저장되며, 저장된 데이터는 가공되어 교량의 상태와 위험도를 실시간으로 웹브라우저 상에서 모니터링이 가능하고, 교량의 피로도, 노후화 및 건전도를 측정할 수 있다. 개발된 시스템은 무영대교에 설치되었으며, 시스템의 효율성을 입증하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.105-113
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• 2014

현재 공용중인 대부분의 시설물들은 다양한 센서로 구성된 계측시스템을 구축하고 있으며, 시스템에서 계측된 응답 데이터 분석을 통해 구조물의 건전성을 평가하고 있다. 건전성 평가 과정에서 적용하는 계측데이터의 계측관리기준은 일반적으로 공용 초기에 설정된 것으로, 시공회사 또는 설계회사 소속의 전문가들이 설계기준을 바탕으로 혹은 구조해석을 통해 설정하고 있다. 하지만 실 계측데이터에 적용하기 위해서는 이와 같이 설정되는 계측관리기준의 검증이 필요하며, 일부 연구자들은 교량의 관리를 위해 실 계측데이터에 계측관리기준을 적용하여 타당성을 검증하는 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 통계적 접근방법을 활용하여 기설정된 계측관리기준을 검토하고, 체계적인 계측관리기준 재설정 방안을 제시하였다. 또한 구조물의 실 계측 데이터에 적용하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.157-160
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• 2011

본 연구에서는 광섬유 센서 기반 스마트 모니터링 시스템이 지중 열전도도 측정에도 효율적으로 적용될 수 있는지를 분석하였다. 이를 위해 광섬유 온도센서를 이용하여 지반의 열전도도를 측정할 수 있는 열응답 시험기가 개발되었다. 개발된 열응답 시험기는 기존의 RTD(Resistance Temperature Detector) 온도 센서 외에 광섬유 센서의 한 종류인 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서도 실시간적으로 측정할 수 있는 시스템으로 구성되어 있다. 개발된 장비의 적용성 검증을 위하여 주문진 표준사를 이용하여 모형토조 내에 일정한 간극비에 맞추어 시료가 조성되었으며 지중열교환기는 U자형 파이프가 사용되었다. 20시간동안 열응답 시험을 통하여 광섬유 센서와 RTD 센서를 동시에 이용하여 온도값을 측정하여 표준사의 열전도도 값을 산출하였다. 그 결과 모형실험을 통한 열전도도 값은 탐침법을 통해 얻어진 열전도도 값과 선형 열원 모델(line source model) 해석해와 거의 유사하게 나타났으며 광섬유 센서와 RTD 센서와의 온도차는 0.1~0.3$^{\circ}$로써 유사한 값을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발된 광섬유 기반 열응답 시험기는 지반의 열전도도를 측정하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 알 수 있었으며 향후 지열시스템 가동에 따른 지중열 교환기의 손상도 평가 및 경보시스템 개발을 위해 지중열교환기의 거동을 실시간으로 모니터링 하는데 있어서도 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 정보와 통신
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• 제30권10호
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• pp.25-31
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• 2013

본고에서는 건설기술과 IT기술이 융합된 건설IT융합기술에서 스마트 빌딩과 관련하여 안전, 건강, 편의, 에너지를 위한 기술들로 분류하여 사례와 함께 서술한다. 고층 빌딩의 안전성을 위한 건축 구조물 건전도 모니터링 기술, 빌딩 실내 또는 지하 주차장에서 쾌적한 공기 환경을 유지하기 위한 스마트 환기제어 시스템 기술, 빌딩 정보의 체계적인 데이터 관리를 위한 빌딩정보모델링 기반의 센서와 영상 인터페이스, 스마트 빌딩 네트워크 관리 시스템에 관하여 소개한다. 또한, 에너지 절감을 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에 관하여 냉난방, 조명, 환기설비, 전력모니터링 관련 기술에 대하여 설명한다. 이러한 기술들을 적용한 스마트 빌딩은 유무선통신, 스마트디바이스와 같은 IT기술을 건축공학 및 빌딩자동제어, 설비 기술에 적용하여 빌딩 사용자에게는 안전 및 최적 환경을 제공하고 빌딩 소유주나 관리자에게는 관리비용 절감, 관리 편의, 빌딩가치 상승 등을 제공할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.64-73
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• 2014

본 연구에서는 철골 골조 구조물의 안전성 모니터링을 위하여 계측한 변형률을 통해 구조물에 작용한 하중을 식별하는 알고리즘을 제안한다. 기존의 시스템 식별 연구에서 구조물의 강성 등을 변수화한 것과는 다르게, 본 연구에서는 구조물에 작용한 하중과 이로 인해 구조물에 발생하는 변형률 간의 관계를 행렬로 정의하고, 이 행렬 및 작용한 하중을 변수화 한다. 계측한 변형률과 변수를 통해 추정한 변형률 사이의 차이를 오차함수로 설정하고 이를 최소화시키기 위해 최적화 알고리즘 중 하나인 유전자 알고리즘을 적용한다. 구해진 변수와 계측 변형률을 통해 작용한 하중을 식별하고 구조물의 하중 변화 시 미계측 지점의 응답을 추정한다. 본 연구에서 제안하는 하중 식별 알고리즘을 검증하기 위해 3차원 철골 골조 구조물의 정적 가력 실험을 수행하였고, 계측한 변형률을 통해 가해진 하중을 낮은 오차 수준으로 식별할 수 있었다. 또한, 하중 조건 변화 시, 계측한 변형률을 통해 모니터링 대상이 되는 미계측 지점의 변형률을 0.17~3.13%의 오차 범위로 추정하였다. 본 연구가 제안하는 식별법이 철골 구조물의 보다 현실적인 안전성 모니터링에 효과적으로 적용될 것으로 기대된다.