• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.205-213
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• 2009

본 연구에서는 사장교의 케이블 장력을 장기적인 관점에서 보다 효과적으로 분석하고 모니터링할 수 있는 케이블 장력 모니터링 시스템을 개발하는 연구를 수행하였다. 제안된 모니터링 시스템에는 실시간 동적 데이터에서 일정 대상시간 동안의 가속도 데이터를 선정하고, 이를 고속 푸리에 변환 알고리즘에 적용하여 주파수 분석한 결과를 평균하여 일반화시키는 신호해석이론이 적용되었다. 제안된 케이블 장력의 모니터링 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 실제 공용중인 사장교에 대한 현장재하시험을 실시하였다. 현장계측을 통한 수동으로 계산된 장력과 모니터링 시스템의 강제저장 기능을 통해 저장된 데이터를 수계산하여 반자동으로 계산된 장력을 비교한 결과, 장력차이가 1% 이내로 발생하였고, 제안된 모니터링 시스템에서 자동으로 계산된 장력을 비교한 결과에서는 약 5% 범위의 무시할만한 차이로 나타나 본 연구에서 제안된 사장교 케이블 장력 모니터링 시스템의 신뢰도를 검증하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.90.2-90.2
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• 2010

흙막이 굴착 및 절취사면의 보강공법으로 많이 적용되고 있는 앵커의 장력을 측정하는 전기저항식 로드셀과 스트레인게이지, 바이브레이팅 와이어 (vibrating wire) 타입의 모니터링 방법은 안전관리를 위한 장기적인 모니터링에 한계를 가지고 있어 이를 개선할 수 있는 방안으로 광섬유 센서를 이용하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있는 스마트 텐던이 개발되었다(김재민 등, 2007). 앵커를 구성하는 7연 강연선(텐던)의 중앙케이블에 삽입된 광섬유브래그격자(Fiber Bragg Grating ; FBG)센서는 기존 스트레인게이지 타입에 비해 크기가 작고 내구성이 우수하며 전자기파에 의한 노이즈 발생이 없고 하나의 리드선으로 다중점 측정(multiplexing)이 가능하여 장기모니터링에 효과적인 장점이 있다. 본 연구에서는 FBG센서를 내장한 스마트 텐던을 실대형(Prototype) 앵커(L=11.5m)에 적용하여 현장 인발실험에 의해 시공중 장력 모니터링을 수행하고 로드셀 측정결과와 비교하였고 정착부에 설치된 FBG 센서로부터 앵커의 하중전이 계측을 수행하였다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.189-194
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• 2008

본 논문은 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 텐서그리티 구조의 실시간 모니터링을 설명하였다. 텐서그리티 구조는 케이블의 장력만으로 평형을 유지하는 구조시스템이다. 힘의 평형을 이룰 때 케이블 각 부분에 장력은 일정하다 할 수 없다. 그러므로 각 부분의 장력의 계측은 매우 중요하다. 각 부분의 케이블의 장력을 계측하는데 광섬유 브래그 격자 센서가 적합한지를 증명하기 위하여 텐서그리티 시험체를 제작하였다. 광섬유 브래그 격자 센서를 이용하여 장력을 모니터링 하는 시험을 실시하였고, 시험의 결과로 광섬유 브래그 격자 센서는 외력 작용 시에 정확한 계측을 보여주었다. 그러므로 텐서그리티 구조의 케이블에 장력을 계측할 수 있고 실시간 모니터링이 가능하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.129-138
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• 2005

본 논문은 사장교에서 모니터링 시스템을 통해 획득한 가속도 자료를 이용하여 케이블 관리기준 장력을 결정하기 위한 방법을 제시한다. 현재 한국의 많은 장대교량에 모니터링 시스템이 설치되어 있다. 모니터링 시스템은 교량의 이상현상이나 손상을 진단하고 관리주체에 경고하기 위해 설치된다. 사장교에 있어서는 그 기하학적인 형상 때문에 케이블 장력이 교량 이상징후의 중요한 지시가 될 수 있다. 만약 케이블 장력관리치가 너무 높거나 또는 너무 낮게 설정되면, 모니터링 시스템은 교량의 이상징후를 적절하게 경고하지 못할 것이다. 일반적으로, 관리치는 경험이나 공학적 판단에 의해 결정된다. 그러나 본 논문에서는 케이블 장력에 대한 확률분포모형과 신뢰성 해석에 기초한 새로운 케이블 장력관리치 설정에 대한 방법을 제시한다. 제안된 방법은 적용성 검토를 위하여 실제 콘크리트 사장교에 적용되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.66-73
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• 2024

사장교에서 케이블 부재는 하중을 전달하는 가장 중요한 부재 중 하나이다. 따라서 사장교의 구조적 상태 및 안정성을 평가하기 위해서는 케이블의 상태를 파악하기 위해 지속적인 모니터링을 수행하는 것이 중요하다. 이러한 모니터링 시스템은 케이블에 부착된 가속도계를 통해 진동을 측정하고 이를 토대로 케이블 장력과 감쇠비를 추정하고, 이를 토대로 케이블의 상태 평가의 기초자료로 활용한다. 이러한 상시 모니터링 시스템은 지속적으로 진동 데이터를 측정하기 때문에 데이터 수집 시스템을 포함한 하드웨어가 안정적이고 전력 효율성이 높아야 한다. 또한 지속적으로 생성되는 대량의 진동 신호들을 사람의 개입을 최소화하며 안정적으로 분석할 수 있는 자율모니터링 시스템이 요구된다. 본 연구에서는 IoT를 활용한 도메인 지식 기반 자율 모니터링 시스템을 개발하였다. 케이블 자율 모니터링 시스템을 구현하기 위한 가장 중요한 요소는 케이블의 장력과 감쇠비의 추정을 위한 진동 신호의 주파수 영역 내 발생하는 첨두의 자동 추정이다. 본 연구에서는 도메인 지식 기반 첨두 자동 추정 알고리즘을 데이터 수집 및 On-Board Processing이 가능한 IoT 시스템에 내장하여 IoT 센서 단에서 Edge computing이 가능한 효율적인 IoT 자율 모니터링 시스템을 구현하였다. 개발된 자율 모니터링 시스템을 국내 사장교에 설치하여 장기간 현장 운영 성능을 평가하였으며, 그 결과 장기 데이터 수신률, 장력 추정의 정확성, 효율성 측면에서 기존 시스템과 비교하여 작동 성능을 확인하고 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.9-18
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• 2006

영종대교에 설치된 교량 모니터링 시스템의 구성특징을 살펴보고 이로부터 계측, 수집된 각 신호들의 특성을 조사 분석하였다. 3차원 자정식 현수교인 영종대교에 설치, 운영되는 모니터링 시스템의 구성은 센서-현장하드웨어-계측서버-관리자로 연결되는 자동화된 시스템으로써 개통 이후부터 교량의 거동 및 하중효과를 대변하는 물리량을 측정하고 있다. 이 논문에서는 시스템의 구성 및 측정항목에 대한 소개와 온도변화에 의한 시그널에의 영향을 감시 할 수 있는 알고리즘의 개발과정을 언급한다. 또한, 행어 케이블의 장력측정 방법의 일환으로 길이가 짧고 장력이 큰 케이블에 대해 정적으로 장력산정이 가능한 장치 및 알고리즘의 개발에 대해 소개한다. 특히 이 교량의 공용중에 이루어진 철도통행을 위한 설비의 추가로 교량 구조계의 변화를 계측 신호를 바탕으로 분석, 제시하였다. 이러한 각종 계측 및 모니터링 결과는 향후 교량의 상태판정의 기본자료로 활용되어 효율적 유지관리를 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.287-294
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• 2008

이 연구에서는 교량 상부구조물의 보수 보강에 많이 사용되는 7연 강연선의 공용중 긴장력 관리를 위한 새로운 방법은 제안하였다. 제안된 스마트 강연선은 기존 강연선의 중앙 킹와이어를 강제튜브로 대체하고, 강제튜브의 내부에 FBG 광섬유센서를 설치하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있도록 하였다. 내장된 센서를 통하여 이 스마트 강연선의 변형률을 쉽게 측정할 수 있으므로, 공용중 강연선의 긴장력을 모니터링할 수 있다. 본 연구에서 제안된 장력 모니터링 방법의 효용성을 증명하기 위하여 FBG센서 2개가 내장된 길이 7.0m인 스마트 강연선을 제작하고, 이를 길이 6.4m, 높이 0.6m인 RC T형 모형거더에 외장형 텐던으로 적용하였다. 그리고 이 시험거더에 대한 재하-제하시험을 실시하고 로드셀에서 계측된 긴장력과 스마트 강연선을 이용하여 예측한 긴장력을 비교하였다. 비교 결과, 제안된 스마트 강연선은 긴장력이 작용된 강연선의 장력을 정확하게 모니터링 하는데 유용함을 확인할 수 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.112-119
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• 2007

가공송전 도체는 정상 동작조건 하에서 전력회사의 선로 설계지침에 규정된 지상고를 안정범위 내에서 항상 유지할 수 있어야 한다. 따라서 새로운 선로를 건설하거나 노화도체의 장력을 다시 조정하거나 또는 전력용량을 최대화하기 위해 동적송전용량을 모니터링하는 경우에, 도체 이도를 측정/또는 모니터링하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 도체의 카테너리 각도로 이도 및 장력을 추정하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 가공송전선로의 대부분의 도체들은 전형적인 카테너리 곡선을 나타내므로 철탑 측의 카테너리 각도로부터 도체의 카테너리 곡선을 유일하게 결정할 수 있다. 이 카테너리 곡선을 토대로 도체의 이도나 수평장력을 쉽게 추정할 수 있다. 몇 가지 시뮬레이션과 간단한 실험 결과를 통하여 제안된 방법이 가공송전선의 도체 이도와 장력을 측정/또는 모니터링하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.92-92
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• 2011

최근 건설기술의 발전과 함께 강재 케이블을 이용하는 시설물의 시공이 점점 증가하는 추세이다. 특히 현수교, 사장교와 같은 초장대 교량에 사용되는 케이블은 주거더 및 상판에 의한 하중의 대부분을 지지하는 핵심부재이다. 하지만 이러한 케이블 부재는 부식, 파단 등으로 인한 단면손실이 발생할 수 있고, 이로 인한 손상부의 응력집중으로 인해 시설물 전체의 붕괴로 이어질 수 있는 위험성을 가진다. 따라서 조기에 단면손실을 찾아 사고를 미연에 방지할 수 있는 강재 케이블 비파괴 검사 기술기반의 건전성 모니터링이 필수적이다. 이러한 효율적인 건전성 모니터링을 위해 스마트 센서를 활용한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 그중 대표적인 스마트 센서중 하나인 마그네틱 센서는 높은 신뢰도와 어디에나 적용 가능한 재현성 때문에 구조물 건전성 평가에 적용하기 유용한 기술로 그 적용범위가 선박, 항공등으로 점점 넓어지고 있는 추세이다. 마그네틱 센서는 그 적용대상에 따라 다양한 마그네틱 특성을 활용할 수 있는데, 최근에는 투자율 계측을 통해 케이블의 장력 측정이 가능한 Elasto-Magnetic 센서(E/M 센서)가 개발되었고 그 활용성에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 이에 본 연구에서는 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술을 제안하고자 한다. E/M 센서는 본래 케이블의 장력측정을 위해 개발되었지만 본 연구에서는 강재 케이블 부재의 단면손실 검색을 위해 적용하였다. 제안된 기술의 실험적 검증을 위해 E/M 센서를 이용하여 4가지의 다른 직경을 가지는 강봉시편을 E/M 센서헤드의 1차 코일을 통해 자화시키고, 각각의 직경에서 출력전압을 2차 코일을 이용하여 계측하였다. 그 결과 강봉의 직경이 감소함에 따라 출력 전압이 감소함을 보였다. 반복실험을 통해 해상도 및 선형성이 확보되는 최적의 입력전압과 출력전압의 워킹포인트를 선정하였고, 선정된 조건에서 강봉시편을 일정 간격으로 스캔한 결과 단면감소에 따른 선형적인 출력전압 감소와 동시에 단면 변화 지점에서는 추세선에서 크게 벗어난 출력전압 계측값을 나타내었다. 본 실험을 통해 제안된 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술의 유용성 및 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회지
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• 제10권2호
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• pp.81-87
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• 2010