한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.
큰 가로세로비를 가지는 유연날개의 변형정보는 구조 건전성 평가를 위한 실시간 모니터링에 필요하다. 비행 중인 날개 구조 대변형은 날개 외피의 변형률과 곡률의 관계식을 기반으로 한 비선형 변위 예측 알고리즘을 통해 예측될 수 있다. 그러나 동체에 고정된 날개의 기하학적인 형상으로 인하여 고정단 부근에서의 변형률 분포는 복잡한 양상을 나타내며, 변형률 센서가 부착된 센싱라인의 코드방향 위치에 따라 변위가 다르게 예측될 수 있다. 본 논문에서는 스팬방향 변형률의 보정을 통하여 변형률 센싱라인의 코드방향 위치에 관계없이 예측변위의 정확도를 향상시키는 연구를 수행하였다. 변형률 보정을 위하여 스팬방향 및 코드방향 변형률의 비, 재료의 포아송비, 보와 평판 모델의 변형률 비를 이용하였다. 보정된 변형률을 이용하여 예측한 변위는 해석변위와 잘 일치하였으며, 이를 실험을 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.15.4 기반 무선센서네트워크(WSN) 및 수신신호세기(RSSI)를 이용하여 건물 내에서의 소방대원의 조난을 감지하고 무선으로 조난신호를 보냄으로써 근처 동료 소방대원이 수신신호세기(RSSI)를 통해 조난신호의 송신방향을 읽고 위치를 추적하는 시스템을 제안하였다. 또한, 제안된 시스템을 이용한 실험에서 이론값과 실험값의 오차가 작기 때문에 RSSI를 통한 위치추적이 가능하다는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 위치인식 센서기반 무인이송차량(AGV)의 이동 제어 문제를 다루고자 한다. AGV의 진행 경로를 지시하는 랜드마크를 부착할 때 사각지역(dead zone) 및 중첩 지역(overlap zone)이 존재할 경우 위치 추정 오차가 허용 범위를 크게 벗어나게 되며, 이로 인해 AGV가 오동작하는 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 단일 랜드마크 대신 이웃한 2개의 랜드마크 인식을 통해 위치 추정 오차를 보정하는 방안을 제안하였다. 또한, 회전 구간에서 AGV가 방향 전환 직후 지정된 경로에 허용오차 범위 이내로 진입하도록 안쪽 바퀴와 바깥쪽 바퀴의 가속도 제어 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서 개발된 시스템은 화장장 시신 운구용 AGV에 적용하였다. 화장장은 기존 산업 현장에 비해 이동 공간이 협소할 뿐만 아니라 그 특성상 정밀 제어가 필요한 환경이다. 본 논문에서 제안한 방식은 모의 차량에 적용하여 그 타당성을 검증하였으며, 실제 국내 화장장에 AGV 시스템을 적용한 결과 허용오차 범위 이내에서 정상 동작함을 확인하였다.
본 논문에서는 바깥 활동에서 이동하는 위치까지 장애인과 노약자의 손으로 들고 있기 까다로운 물건이나 물품을 옮겨주는 편리성을 갖춘 카트를 개발하고자 한다. GPS 모듈과 DC모터, 블루투스 모듈, 자력계 센서, Blynk 어플리케이션을 이용하여 스마트 팔로우 카트가 따라오는 과정에서 주인의 위치를 정확하게 알 수 있도록 프로그래밍하였다. 사용자의 위치를 자유자재로 감지할 수 있도록 자력계 센서의 위도와 경도의 값을 시작 및 정지 각도의 미세조정을 위해 리드에 올바른 레버리지 값을 얻을 수 있게 0°에서 180°의 값을 설정했다. 이를 위 모터 드라이버 L298n을 모터와 연결하여 DC모터를 미세 각도로 구동하게 만들었다. 스마트폰을 사용하여 Bluetooth의 무선통신으로 GPS를 연결하여 핸드폰 앱을 스위칭 역할로 ON/OFF 하여 주인의 방향에 따라 위치 신호를 수신 받는 스마트 팔로우 카트를 구현하였다.
최근, 우리나라에서는 지반변형에 기인된 인공구조물의 대형 붕괴사고가 빈번했으며, 뿐만 아니라 산사태, 단층의 활동성 여부에 대한 논란 등 자연적 지반변형도 중요한 문제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 천부지반의 한 기준면의 2 - 축 틸트변화를 6개월간 연속관측하고 그 자료를 처리 분석함으로써 천부지반의 변형으로 부터 야기될 수 있는 재해의 사전 예방기술을 마련할 목적으로 수행되었다. 연구소 부지내, 산사면에 설치한 2 - 축 틸트 센서를 이용하여 0.0001 arc.sec의 정밀도로 매 10분 마다 측정된 관측자료는 센서위치로 부터 200m 유선연결된 연구실 내 PC에 interface를 통하여 실시간으로 기록 저장된다. 관측한 계수형 2 - 축 틸트자료는 공학적 활용을 염두에 두고 관련 기상자료들과 함께 처리 분석되었다. 6개월 간의 2 - 축 틸트 관측기간 중, 순(net) 틸트는 서쪽으로 10.06arc.sec, 남쪽으로 73.88arc.sec를 나타냄으로써 $S7.75^{\circ}W$ 방향으로 74.56arc.sec 기울어, 시간 당 평균 0.02arc.sec의 틸팅을 하였다. 관측위치에서의 지반이 이와 같이 빠르고 큰 틸팅을 하였음에도 불구하고 동-서 및 남-북성분의 틸트가 모두 일정한 값에 수렴해 가는 추세에 있으므로 본 위치는 공학적으로 안전한 것으로 판단하였다. 본 연구를 통하여 지표 경사방향 및 pore pressure 증가방향으로 분류되는 대, 소의 변형 event들과 강우와의 관련성을 확인하였으며, 대기 온도변화의 영향에 의한 2-축 틸트 일변화는 온도변화에 평균 4.3시간 지연되어 나타나는 사실과, 대기압 변화와 변형과의 상관관계의 가능성 등도 제시하였다.
1m급 전후의 고해상도 위성영상들이 지구관측 및 모니터링으로부터 국토의 디지털 지도제작에 이르기까지 폭넓게 활용되고 있다. IKONOS 영상의 경우 Pro와 Precision 제품은 상당히 고가이므로 정확한 지도를 제작하는데 저가의 Geo제품과 영상공급자에 의해 제공된 RPC계수를 이용하는 것은 바람직하다. IKONOS 고해상도 영상은 엄밀한 센서모델 대신 RF에 의해 설명되어진다. 본 연구에서는 RF 모델을 기반으로 추출되는 지상좌표의 정확도를 개선하기 위하여 대상물공간과 상공간에서 각각 정의된 4개의 모델, 즉 선형이동 모델, 축척 및 선형이동 모델, Affine 모델, 2차 다항식 모델을 제시하였다. RF 모델을 기반으로 한 지상좌표 산출 알고리즘과 산출된 지상좌표의 정확도 개선 알고리즘을 개발하고 실험을 통하여 다항식 보정모델별 개선효과를 분석하였다. 또한 지상기준점의 수와 배치유형, 측량의 정확도와 같은 여러 가지 지도제작 매개변수들이 지상좌표의 정확도에 미치는 효과를 평가하였다. 적용실험 결과, RF 모델에 의해 1차적으로 산출된 3차원 지상좌표의 RMSE는 X 방향에서 8.035m, Y 방향에서 10.020m, Z 방향에서 13.318m이었으나 다항식 보정 알고리즘을 통하여 X 방향 2.791m, Y 방향 2.520m, Z 방향 1.441m까지 RMSE를 낮춤으로써 수평위치에서 약 65%, 수직방향에서 약 89%까지 정확도를 크게 개선할 수 있었다.
영상정합은 동일한 장면에 대해서 서로 다른 시점, 서로 다른 시간 혹은 서로 다른 특성의 센서로부터 얻은 영상들의 위치 관계를 대응 시켜주는 기법이다. 본 논문에서는 가시광선 영상 및 적외선 영상과 같은 다중센서 영상을 정합하기 위한 방법을 제안한다. 영상정합은 두 영상에서 특징점을 추출하고, 특징점 간의 대응 관계를 구함으로써 이루어진다. 기존의 다중센서 영상 정합을 위한 방법으로 정규상호정보를 이용하여 대응 특징점을 선별하는 방법이 제안되었다. 정규상호정보 기반의 영상정합 기법은 두 영상의 통계적 상관성이 전역적이어야 한다는 가정을 전제한다. 그러나 가시광선 영상과 적외선 영상에서는 이를 보장하지 못하는 경우가 많아 대응 특징점의 정확도가 저하되기 때문에 기존의 방법은 안정적인 정합 성능을 기대하기 힘들다. 본 논문에서는 영상의 공간정보로서 기울기 방향정보를 정규상호정보와 결합함으로써, 대응 특징점의 정확도를 향상시켰으며 이를 통해 정확성 및 안정적인 영상 정합 결과를 도모하였다. 다양한 실험 결과를 통해 제안하는 방법의 효용성을 증명하였다.
선박은 다양한 파이프 배관을 필요로 하는 거대한 시스템에 해당한다. 내부의 복잡한 파이프를 배치하는 것은 설계 도면을 따라 진행되지만, 실제 현장에서는 측정 및 시공 오차에 의해 파이프간 체결 위치가 서로 맞지 않는 경우가 다수 발생하게 된다. 이러한 경우, 연결할 양쪽 파이프의 위치를 측정하여 어긋난 위치를 보정하는 파이프 체결부를 새로 설계하여 연결작업을 완료하게 된다. 본 연구는 이러한 오차를 가진 파이프 체결 공정을 기술적 접근을 통해 보완하고자 한다. RGBD 센서의 질점 정보를 이용하여 파이프 위치를 측정하고 양쪽 파이프간의 상대적 위치, 방향의 틀어짐을 로봇의 역기구학으로 해석하여 체결부 파이프의 외관을 보정, 설계하는 방법론을 제시하고자 한다. 파이프의 위치 측정을 위한 질점기반의 정합 과정 및 확률 기반 접근론인 RANSAC을 이용하여 파이프의 좌표계를 추정하고 실험을 통해 제시한 방법의 정확도를 논하고자 한다. 또한 파이프 체결부 설계를 위해 최소한의 자유도를 이용하여 연결가능한 기구학적 정보의 추출 방법론을 다루고자 한다.
현재 행해지고 있는 환경 기술자에 의한 공해성 환경영향평가와 택지조성사업, 터널공사, 각종 도로공사, 건물 해체 작업시 이루어지는 발파 기술자에 의한 발파 영향평가 및 토목. 건축 기술자들에 의해 시공현장에서 주로 행해지는 기타 건설 소음. 진동 영향평가는 진단 개념에서 볼 때, 측정목적과 측정대상에 따른 각종 기준적용과 측정방법 및 분석절차 상에서 몇가지 문제점을 안고 있으며 실제 현장 계측시에도 측정위치 선정, 센서부착 방법, 측정 횟수 및 측정 모드 선정 등에서 상당한 오류를 범하는 것을 종종 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 각종 소음. 진동 영향평가의 현실태 및 피해 대상물에 대한 진단시 우려되는 기준 적용, 측정 및 분석상의 문제점들을 조사하고 개선방안을 살펴봄으로써 소음. 진동 피해진단 기술을 정립하고 향후과제에 대해 논의하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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