• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.299-307
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• 2009

광섬유 센서 기술은 기존의 상용 센서의 어려움을 극복할 수 있어 전자기학 잡음과 전기 쇼크의 영향이 강한 폭발환경에서도 충분히 사용이 가능하다. 최근 이러한 장점들로 인해 여러 종류의 광섬유 센서들이 활발히 연구 개발되고 있다. 또한 비파괴검사/평가 분야로써 구조 건전성 감시를 위한 광섬유 센서의 다양한 적용 연구 분야가 존재한다. 그러나 로드셀과 같은 종류의 센서들은 상대적으로 상용화가 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 광섬유 브래그 격자 센서를 사용한 광섬유 로드셀을 보여준다. 본 로드셀의 형상은 링크타입이고, 세 개의 광섬유 브래그 격자 센서를 사용하여 세 지점의 변형률을 각기 측정한다 특히 이들 변형률은 온도와 같은 동상 잡음을 제거하기 위해 차동법을 사용하여 신호처리 된다. 더 나아가 본 로드셀의 감도, 선형성 그리고 해상도를 인장실험을 통해 성공적으로 검증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.785-796
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• 2023

본 연구에서는 구조물 건전성 모니터링에 널리 활용되고 있는 PVDF(: Polyvinylidene fluoride) 센서에 나타날 수 있는 결함을 실시간으로 분류 및 예측하기 위한 방법론을 제안하였다. 센서 부착 환경에 따라 나타나는 센서의 결함 유형을 분류하였고, 임팩트 해머를 이용한 충격 시험을 수행하여 결함 유형에 따른 출력 신호를 획득하였다. 결함 유형에 따른 출력 신호간의 차이를 식별하기 위해 이들의 시간영역 통계 특징을 추출하여 데이터 집합을 구축하였다. 머신러닝 기반 분류 알고리즘들 중 센서 결함 유형 감지에 가장 적합한 알고리즘 선정을 위해 구축한 데이터 집합의 학습 및 이에 따른 결과를 분석하였고, 이들 중 SVM(: Support vector machine)이 가장 높은 성능을 보임을 확인하였다. 선정된 SVM 알고리즘의 추가적인 정확도 향상을 위해 하이퍼 파라미터 최적화 작업을 수행하였으며, 결과적으로 92.5%의 정확도로 센서 결함 유형을 분류하였고 이는 타 분류 알고리즘에 비하여 최대 13.95% 높은 정확도를 보였다. 본 연구에서 제안한 센서 결함 예측 기법은 PVDF 센서뿐만 아니라 실시간 구조물 건전성 모니터링을 위한 다양한 센서의 신뢰성을 확보하기 위한 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.263-266
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• 2010

비정형 형상의 초고층 건물이 증가함에 따라, 설계 시공 계획 단계에서의 시공 중 건물의 구조적 안정성 검토가 핵심 사항으로 부각되고 있다. 시공 중 비정형 초고층 건물의 안정성을 확보하기 위해서는, 횡력저항시스템이 완전히 형성되기 전 구조체 자중의 불균형 분포에 의해 발생하는 수직부재의 불균등 축소, 골조의 기울어짐 혹은 횡변위 등이 시공단계해석에 의하여 검토되어야 하며, 시공단계해석은 구조건전성모니터링, 시공 보정 프로그램, 시공계획 수립 등과 체계적으로 결합되어 진행되어야 한다. 이 논문은 시공 중 비정형 초고층 건물의 구조 안정성 검토를 위하여, 실제 비정형 초고층 프로젝트에 시공단계해석을 적용하였으며, 시공 중 초고층 건물의 안정성 확보를 위한 주요 검토 항목 및 방법을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
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• pp.145-150
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• 2008

This study proposes an improved AR-model based structural joint integrity monitoring method and a new damage sensitive feature using RMS values of impulse responses. The proposed methods were applied for joint integrity monitoring of a model scale 2-bay and 4-story steel frame structure and it was found that the AR coefficients could be more consistently estimated by adopting the band-pass filter and cross-correlation function to the raw acceleration signals and the joint damages could be successfully monitored by the proposed methods.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.670-673
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• 2010

무기저 손상 진단 기법은 능동센서를 이용하여 과거의 기저자료와 현재 상태에서 취득한 유도파의 정보를 비교하지 않고, 구조물의 현재 상태에서 취득한 신호만을 분석함으로써 구조물의 상태를 진단하는 기법이다. 온도 변화 및 하중 변화 등의 외부 환경의 변화에 민감한 유도파의 특성으로 인하여 기저자료를 이용하는 과거의 방법론은 현실적용성이 떨어질 우려가 있다. 본 무기저 손상 진단 기법은 외부 환경적 영향을 최소화함으로써 구조물의 상태를 효율적으로 진단할 수 있다. 최초, 본 연구진에서 제안하였던 무기저 기법은 두 쌍의 능동센서를 구조물에 양면 대칭으로 배치시켜 능동센서의 극성을 이용한 방법이었다. 하지만 실제 구조물의 양면에 완벽한 대칭성을 유지하며 능동센서를 배치시키는 것은 사실상 불가능하다. 이와 같은 한계점을 극복하기 위해 신개념의 듀얼 능동센서를 활용한 무기저 손상 진단 기법이 제안되었고, 수치해석 및 연구실 환경에서 제한적으로 그 실용성이 검증되었다. 본 논문에서는 무기저 손상 진단 기법의 실 구조물에의 적용성을 폐교량을 대상으로 검토하였다. 특히, 보강재를 포함하는 영역에서 본 기법을 적용함으로써 실제 구조물에 적용 가능성을 검증하였다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제12권12호
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• pp.357-362
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• 2023

교량은 중요한 교통 인프라지만 다양한 환경적 요인과 지속적인 교통 부하로 손상 및 균열을 겪게 되며, 이러한 요인들은 교량의 노후화를 가속화시킨다. 현재 건설한 지 오래된 교량이 많아지면서 안전성을 보장하고 노후화를 진단하기 위한 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 이미 교량에서는 실시간 또는 주기적으로 교량의 상태를 모니터링하기 위해 구조물 건전도 모니터링(SHM) 기술이 활용되고 있다. 이 기술과 함께 인공지능과 사물인터넷 기술을 활용한 지능형 교량 모니터링 기술 개발이 진행 중이다. 본 논문에서는 노후화된 교량의 유지관리를 위해 고속 푸리에 변환과 차원 축소 알고리즘을 활용한 교량 안전성을 예측 엣지 시스템 기법을 연구한다. 특히, 기존 연구와는 다르게 실제 교량에서 수집된 센서 데이터를 이용하여 데이터셋을 형성하고 교량의 안전성을 확인할 수 있는지 알아본다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.1-9
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• 2016

본 우리나라 철도 영업 구간중 철도교량은 2012년 기준 약 25%를 차지한다. 이러한 교량 구조들은 시공 직후부터 열차의 충격하중, 태풍, 선박 및 차량 충돌 등 다양한 하중을 받게 된다. 특히 고속 철도 교량의 경우, 열차의 속도로부터 전가되는 매우 큰 충격하중을 받게 되며, 이러한 교량에 가해지는 충격 응답을 분석하는 것은 교량의 안전성 평가에 매우 중요하다. 최근 무선 센서를 이용해 교량의 건전성을 평가하는 연구들이 주목받고 있다. 무선 센서는 가격 및 설치의 용이성으로 인해 교량의 응답계측에 유용하게 적용되고 있다. 하지만 고속철도 교량에서 발생하는 충격 하중은 그 지속시간이 10초 내외로 매우 짧게 발생하므로, 기존 무선 센서의 시스템의 자체 실행 후 시간 지연으로 인해, 이러한 충격하중의 계측은 매우 어렵게 된다. 따라서 본 연구에서는 철도 교량의 충격하중에 의한 구조물의 응답을 계측하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 프레임워크를 제안한다. 구체적으로 1) 초저전력 가속도계를 이용한 구조물의 과도응답 감지 및 평가, 2) 무선 센서 네트워크의 트리거링 후 계측이 시작되는 지연 시간의 단축, 그리고 네트워크의 시간 및 데이터 동기화 기법을 개발하였다. 최종적으로 제안된 프레임 워크에서 소수의 진동 감지 센서 노드들이 상시진동을 계측하며, 열차의 진입으로 인한 진동이 감지될 시, 전체 센서 네트워크의 계측을 시작한다. 시간 지연을 최소화하기 위해 모든 센서는 다른 시작시간을 가지며, 이를 제어하기 위해 후처리 기반 시간 동기화를 한다. 제안된 프레임워크는 실내실험 및 수치해석을 통해 그 효용성을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.550-557
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• 2004

In this paper, structural damage in PSC bridges is monitored by using model-based damage detection methods. First numerical experiments on the test structure are described. Dynamic responses of the test structures are obtained fur several damage scenarios. The change in natural frequency and the change in nude shape curvature are selected as features to represent the states of the structure. Next a damage localization algorithm from monitoring the changes in natural frequency is outlined. Also, the damage localization algorithm from monitoring the changes in nude shapes is outlined. Finally, the damage localization algorithms are used to predict damage in the test structure. The results of the analysis indicate that the model-based damage detection methods correctly predicted damage in the test structure.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2004년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.451-458
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• 2004

The caisson-type breakwaters have been widely used in the area of harbor construction. Because of the importance of the breakwaters, structural health monitoring in the breakwaters by using appropriate methods is of great needs. In this study, a caisson-type breakwater that has fatigue cracks due to wave-impact is investigated. First, a signal-based structural health monitoring method is proposed for the breakwaters structures. Excitation and sensor systems are designed on finite element model and monitoring categories are also selected. Structural health monitoring was realized by using measured dynamic response signals and analyzed information.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.351-359
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• 2011

최근 토목, 기계 및 항공 분야에서 구조물의 안전성 및 적정 성능 수준 확보를 위하여 구조물의 결함 및 노후화에 의한 성능저하 등을 상시적으로 모니터링하기 위한 관심이 높아지고 있다. 실제 구조물에서는 내부 미세 균열에서부터 국부 좌굴, 볼트 풀림, 피로 균열 등과 같이 다양한 형태의 손상이 복합적으로 발생 가능한데, 복합 손상을 단일 모드 계측 시스템으로부터 진단하기는 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복합 손상을 효율적으로 진단하기 위하여 선행 연구에서 제안된 압전센서를 이용한 자가 계측 회로 기반의 다중 모드 계측 시스템을 적용하였다. 자가 계측 회로 기반 다중 모드 계측 시스템은 크게 두 가지 형태의 신호를 계측한다. 첫 번째 모드는 임피던스 계측으로부터 특정 주파수 대역의 구조 응답을 계측하며, 두 번째 모드는 유도 초음파 계측으로부터 단일 중심 주파수에 해당하는 구조 응답을 계측한다. 복합 손상을 손상 유형별로 분류하기 위하여 E/M 임피던스와 유도 초음파의 계측으로부터 추출한 특성을 이용하여 2차원 손상지수를 계산하고 이를 지도학습 기반 패턴인식 기법 중 확률론적 신경망 기법에 적용한다. 제안된 기법의 적용성 검토를 배관 구조물에 인위적으로 다중 손상을 생성시켜 실험을 수행하였다.