• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.117-126
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• 1996

구조물의 손상추정법은 정적방법과 동적방법으로 나눌 수 있다. 정적방법은 정적하중과 정적변위의 관계를 이용하여 구조물의 손상위치와 손상정도를 추정하는 방법으로 동적방법에 비해 수식이 간단하나, 정적하중과 정적변위의 관계만을 사용하여 구조물의 손상을 추정하므로 정적변위에 대한 오차에 매우 민감하다. 동적방법은 구조물의 고유한 진동특성을 나타내는 고유진동수와 진동모우드를 구하여 구조물의 손상을 추정하는 방법으로, 정적방법에 비해 동일한 측점에서 많은 양의 시간기록자료를 계측할 수 는 있으나, 신뢰성이 높은 많은 수의 고유진동수와 진동모우드를 구하기가 어렵다. 본 연구에서는 구조물의 정적변위, 고유진동수와 진동모우드에 대한 민감도행렬을 사용하여 구조물의 정적 및 동적특성을 동시에 고려할 수 있는 구조물의 손상추정법을 제시하였다. 제시한 방법은 구조물의 손상 전.후의 정적변위와 진동모우드의 변화량을 부등구속조건식으로한 최적화기법을 사용하므로, 제한된 계측절점과 오차를 고려할 수 있으며 정적변위와 모우드 민감도행렬이외의 다양한 구조적 특성에 대한 민감도를 구속조건식으로 사용할 수 있다. 트러스구조물에 대한 모의 수치예제를 통한 제안한 방법의 정확성과 효율성을 수치적으로 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.359-366
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• 2020

본 논문에서는 전산구조 해석 데이터를 기반으로 인공 신경망을 활용하여 헬리데크 구조물에 대한 손상 추정 기법을 제안하였다. 헬리데크를 구성하는 트러스와 서포트 부재들에 대해서 절점을 공유하는 부재들을 70개의 모델로 그룹화 하였으며, 최대 3가지 부재 그룹에 무작위로 손상을 부여하여 총 37,400개의 손상 시나리오를 생성하였다. 이들 각각에 대해서 구조 해석 프로그램을 통해 모드 해석을 수행하였으며, 전체 손상 시나리오를 사용 목적에 따라 학습, 유효성 검사, 그리고 검증 시나리오로 분리하였다. 헬리데크의 손상 및 비손상 상태의 동적 응답 특성에 대한 패턴 인식을 위해 PyTorch 프로그램을 활용하여 3개의 은닉층을 가지는 인공 신경망을 구성하였으며, 이에 대해서 다양한 손상 시나리오를 반복 학습함으로써 손실 함수를 최소로 하는 인공 신경망을 도출하였다. 최종적으로 총 400개의 검증 시나리오에 대해서 인공 신경망이 추정한 손상률과 실제 부여된 손상률을 비교하였으며, 그 결과 본 연구를 통해 얻어진 인공 신경망이 손상 부재의 위치와 손상 정도를 매우 높은 정확도로 예측하는 것을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.81-89
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• 2012

본 연구에서는 무선 가속도 센서노드를 이용한 강 거더 볼트연결 부재의 진동기반 손상 모니터링 체계를 제안하였다. 이 같은 연구목표를 위해, 다음과 같은 연구를 수행하였다. 먼저, 무선 가속도 센서노드의 하드웨어 구성 및 내장된 작동 소프트웨어를 제시하였다. 다음으로, 강 거더 볼트연결 부재의 진동기반 손상 모니터링 체계를 제시하였다. 손상 모니터링 체계는 가속도 응답특성 분석을 통해 전역적 손상발생 경보 및 손상위치 추정을 수행한다. 전역적 손상발생 경보는 파워스펙트럼밀도의 상관계수를 적용하였다. 손상위치 추정은 고유 진동수기반 손상검색 기법과 모드형상기반 손상검색 기법을 적용하였다. 마지막으로, 모형 강 거더의 볼트연결 부재 손상을 식별하기 위한 진동기반 손상 모니터링 체계의 적용성을 검증하였다.

• 전산구조공학
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• 제5권3호
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• pp.119-126
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• 1992

교량, 발전소, 해양구조물과 같은 토목구조물은 사용기간중에 지진, 바람, 파랑하중등에 의해 구조적 손상을 받기 쉽다. 장기간에 걸쳐 구조물에 손상이 누적되면 구조물 전체의 파괴를 초래할 수도 있다. 따라서 현존하는 구조물의 안전성을 분석하기 위한 구조물의 손상도를 추정하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 Inverse Modal Perturbation기법을 이용하여 구조물의 손상도를 추정하는 방법에 대하여 연구하였다. Perturbation식은 구조물의 강성 및 질량행렬의 변화량과 구조물의 고유진동수와 모우드형상의 변화량의 식으로 구성된다. 또한 구조물의 손상은 강성행렬의 변화량으로 표현하였다. 본 연구에서는 구조물의 손상도추정의 효율성을 증대시키기 위하여 2차-Perturbation식을 구성하고, 이것을 반복적인 절차를 거쳐 해를 구하는 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 방법의 효율성은 일련의 예제해석을 통하여 검증하였으며, 추정된 결과로 부터 본 방법이 구조물의 손상을 적절히 산정함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.265-272
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• 2019

본 연구에서는 영상기반 딥러닝 및 이미지 프로세싱 기법을 이용한 볼트풀림 손상검출 기법을 제안하였다. 이를 위해 먼저, 딥러닝 및 이미지 프로세싱 기반 볼트풀림 검출 기법을 설계하였다. 영상기반 볼트풀림 검출 기법은 볼트 이미지 검출 과정 및 볼트풀림 각도 추정 과정으로 구성된다. 볼트 이미지의 검출을 위하여 RCNN기반 딥러닝 알고리즘을 이용하였다. 영상의 원근왜곡 교정을 위해 호모그래피 개념을 이용하였으며 볼트풀림 각도를 추정을 위하여 Hough 변환을 이용하였다. 다음으로 제안된 기법의 성능을 검증을 위하여 거더의 볼트 연결부 모형을 대상으로 볼트풀림 손상검출 실험을 수행하였다. 다양한 원근 왜곡 조건에 대하여 RCNN 기반 볼트 검출기와 Hough 변환 기반 볼트풀림 각도 추정기의 성능을 검토하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권2호
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• pp.150-156
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• 2015

본 연구에서는 비선형 음향효과를 기반으로 한 비선형 공진기법을 도입하여 콘크리트의 배합비 및 화재 손상 조건(노출온도, 손상 후 경과기간)이 화재 손상 콘크리트에 미치는 영향을 파악하였다. 도입된 비선형 공진기법을 통해 기존 선형 탄성파 기반 평가 기법 대비 향상된 민감도를 나타내는 비선형인자를 측정하였으며, 쪼갬 인장강도 측정을 통해 배합비 및 화재 손상 조건에 따른 콘크리트의 잔존재료물성 평가를 수행하였다. 얻어진 결과를 토대로 배합비, 노출온도, 손상 후 경과기간이 화재 손상 콘크리트에 미치는 영향을 분석하였다. 추가적으로 쪼갬 인장강도비와 비선형인자의 직접적인 관계를 제시하였으며, 비선형 공진기법을 이용한 화재 손상 콘크리트의 잔존 강도 추정에 대한 가능성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.2819-2830
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• 2009

하중을 받는 구조 부재는 사용기간 동안 다양한 형태의 손상을 입는다. 실험을 통해 구조물의 안정성을 평가하기 위해서는 많은 노력과 비용이 들고, 경우에 따라서는 측정 불가능한 부분도 있으므로 이들 측정 자료의 빈약함과 오차는 반드시 고려되어야 할 사항이다. 본 논문에서는 정적자료와 동적자료를 사용하는 System Identification 기법에 의한 파라미터 추정과 손상 검색 알고리즘을 소개한다. 정적 자료와 동적 자료에 적합한 형태의 측정 오차를 고려하여 System Identification 기법의 방정식 오차함수와 응답 오차함수를 이용함으로써 트러스 구조물의 강성도와 손상을 추정하였고, 측정 자료가 빈약하고 오차가 포함되어 있는 손상된 구조물을 판단하기 위한 기준을 제시하기 위하여 몬테카를로 반복 시행에 근거한 측정치 섭동법을 수행하였다. 방정식 오차함수와 응답 오차함수에 다양한 형태의 오차를 첨가하여 시뮬레이션 환경에 맞는 오차의 형태를 추정한 결과 정적이나 동적 자료 모두 응답 오차함수에 의한 추정 결과가 방정식 오차함수를 이용한 것보다 월등함을 확인할 수 있었고, 응답 오차함수에 절대오차를 고려한 경우가 정확도면에서 가장 좋은 결과를 가져왔다. 부재의 형태에 따른 추정 오차를 비교한 결과 트러스의 복재가 현재에 비해 상대적으로 큰 편차가 발생하여 현재에 비하여 추정값의 정확성이 저하되었고, 주어진 하중 및 측정 조건에 민감하게 반응하지 못하는 부재는 손상 추정에서 손상의 유무를 결정하기가 쉽지 않다는 것을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.615-632
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• 2008

교량 건전성 모니터링은 응답 데이터를 활용한 구조모델링기술, 신호분석, 정보처리 기술의 발전에 따라 손상추정 및 안전성평가와 함께 중요한 연구주제로 부각되었다. 교량 모니터링 시스템은 일반적으로 센서, 데이터 취득장비, 전송시스템 등과 같은 하드웨어와 신호처리, 손상추정, 전시 및 데이터 관리 등과 같은 소프트웨어로 구성된다. 본 논문에서는 교량의 건전도 모니터링을 위한 정보처리기술에 대한 연구 개발 활동을 정리하였다. 교량 건전성 모니터링의 과정에 대한 간단한 소개와 함께, 다양한 신호처리 및 손상추정 알고리즘을 포함한 정보처리기법에 대해서 소개하였다. 현 교량 건전성 모니터링 시스템에서의 주요 문제점과 향후 연구개발활동을 논의하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.135-146
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• 2008

본 논문에서는 가속도 및 임피던스 신호를 이용하여 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 거더교에 적합한 하이브리드 손상 모니터링 체계를 제안하였다. PSC 거더교의 주된 손상유형으로 텐던의 긴장력 감소와 콘크리트 거더의 휨 강성 저하를 고려하였다. 제안된 하이브리드 체계는 손상경보, 손상분류 및 손상평가와 같이 크게 3단계로 구성하였다. 첫 번째 단계에서는 가속도 특성 변화를 모니터링하여 전역적인 손상의 발생을 경보한다. 두 번째 단계에서는 임피던스 특성 변화를 모니터링하여 손상유형이 긴장력 감소인지 휨 강성 저하인지를 분류한다. 세 번째 단계에서는 손상유형에 적합한 손상평가기법을 이용하여 손상의 위치와 크기를 평가한다. 손상유형이 휨 강성 저하인 경우에서는 모드형상기반 손상검색 기법을 적용하였고, 손상유형이 긴장력 감소인 경우에서는 고유진동수기반 긴장력 추정 기법을 적용하였다. 모형 PSC 거더 실험을 통해 제안된 하이브리드 손상모니터링 체계의 유용성을 평가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.49-56
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• 2023

본 연구에서는 영상 기반 자동화된 항만시설물 점검을 위한 손상 위치 정보 추정 기법을 제안하였다. 3D 모델링 과정을 거치지 않고 특징 탐지 기술 및 이상치 제거 기술을 활용하여 호모그래피 행렬을 계산하고 손상 정보만 저장함으로써 메모리 효율을 높였다. 항만시설물에 특화된 손상 위치 정보 추정 알고리즘 개발을 위해 항만시설물 이미지를 이용하여 제작한 참값 좌표쌍을 통해 알고리즘을 최적화하였다. 이를 샘플 및 실제 콘크리트 벽체에 적용하여 구한 위치 오차는 각각 (X: 6.5cm, Y: 1.3cm), (X: 12.7cm, Y: 6.4cm)로 나타났다. 또한, 실제 콘크리트벽체를 대상으로 알고리즘을 적용하여 외관조사망도 형태로 표출함으로써 제안 기법의 현장 활용 가능성을 보였다.