• Composites Research
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• 제20권6호
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• pp.21-27
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• 2007

복합재 보강판에 영구히 부착된 배열 압전 능동 센서를 사용하여 저속 충격 손상을 탐지하였다. 압전 능동센서를 사용하여 구조에 램파를 전파시키기 위한 다양한 진단신호를 생성하였으며, 손상으로 인한 구조 진동의 특성 변화를 탐지하기 위하여 그 응답을 측정하였다. 이 신호 변화 특징을 한 개의 손상 지수로 표현하기 위하여 3가지 알고리즘-ADI(Active Damage Interrogation), TD RMS (Time Domain Root Mean Square), STFT(Short Time Fourier Transform) -이 검토되었다. 손상 탐지시험을 수행하여, 사용한 기법과 진단신호로 저속 충격으로 인한 두 개의 층간분리를 탐지하였으며, 그 위치를 추정하였다.

• Composites Research
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• 제14권5호
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• pp.12-19
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• 2001

급격한 과도하중이나 충격 등에 의해서 발생만 복합적층 내부의 손상은 항공기 구조물과 같이 안전성이 중요시되는 구조의 신뢰성을 저하시키며 또한 큰 위험 요인이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 구조의 건전성을 모니터링하고 파손여부를 실시간으로 감지하기 위해 단파장 레이저와 광대역광원을 동시에 적용한 광섬유 센서를 이용하여 변형률 및 파손을 실시간으로 동시에 모니터링 할 수 있는 시스템을 구성하였다 이때 서로 다른 파장대의 두 장원은 파장분할다중 송신기를 이용하여 하나의 광섬유 센서에 적용되었다 파손신호의 특징을 정량적으로 구분하기 위해 STFT와 Wavelet Transform 과 같은 시간 주파수 분석법을 사용하였으며, 광섬유 센서로 취득 긴 파손신호 및 변형률 측정값을 각각 압전 세라믹 센서와 스트레인게이지의 값과 서로로 비교하였다. 장시간동안 파손과 동시에 측정된 변형률의 값은 스트레인게이지의 측정값과 잘 일치하였으며 파손감지 시스템 또만 미세한 파손신호까지 민감하게 감지해 낼 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권10호
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• pp.2006-2013
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• 2015

본 논문에서는 저전력 무선통신 기반 다중 프로토콜 게이트웨이 시스템 설계를 제안한다. 제안 된 멀티 프로토콜 게이트웨이 시스템은 가로등 전력 제어 및 환경 모니터링을 위한 정보를 수집하여 무선 네트워크와 유선 네트워크를 통해 현장 상황을 실시간으로 모니터링 및 제어 할 수 있도록 설계하였다. 코드분할 다중접속 및 이더넷, 위성 항법장치, 저전력 무선통신 등의 유선 또는 무선통신을 선택적으로 사용한 복합처리와 함께 다중 센서를 이용하여 수집 된 데이터를 저전력 무선통신을 통해 서버로 전송하는 중개 역할을 하도록 설계하였다. 그리고 유지보수 비용 및 하드웨어 교체 용이성을 위해 CPU 및 베이스 보드로 분리하여 설계하였다. 본 논문에서 제안된 다중 프로토콜 게이트웨이 시스템의 전원, 충격, 연속동작 신뢰성 검증결과, 95% 이상의 정상동작 성공률 및 정상적인 연속동작 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 전압 강하 및 순간 내성시험, 전도성 RF 전자기장 내성시험에서 평균 A등급의 평가결과를 얻을 수 있었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.199-205
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• 2021

수배전반의 경우 지면 또는 건물의 바닥 면에 바로 설치되며 지진과 같은 진동이나 외부 충격 발생 시 수배전반의 내부 전력기기, 배선 그리고 보호계전기 등의 전기부품 손상, 오동작 발생 가능성이 커지게 된다. 이러한 이유로 최근 내진형 수배전반의 필요성이 대두되고 있으며, 제진기능을 갖는 수배전반의 연구 개발 및 제품 출시가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 제진형 배전반의 진동, 온도, 습도 등을 측정할 수 있는 제진형 배전반의 진동 및 환경 데이터수집을 위한 IoT 시스템을 구현하였다. 제진형 배전반에 진동이 발생하였을 때 진동 정도 및 온습도 데이터를 측정하고 신뢰성 있는 메시징 전송을 위한 MQTT 프로토콜을 사용하였고, 모니터링과 데이터 저장은 Node-RED를 통해 MySQL DB에 데이터를 저장하고, 시각화를 진행하였다. 제진형 배전반에 IoT 기기를 부착하여 테스트를 진행 하였으며, 데이터를 실시간으로 수집하고 Node-RED의 대시보드 UI에서 진동 및 환경 데이터의 변화를 모니터링 하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권2호
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• pp.144-153
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• 2024

최근 탄성파를 기반으로 건축물 안전진단(structure health monitoring, SHM)을 수행하는 방법들에 대한 연구들이 많이 수행되고 있다. 특히 지구물리탐사에서 주로 적용되어 오던 배경 잡음을 이용하는 탄성파 간섭법(seismic interferometry)이 SHM에 많이 적용되고 있다. 탄성파가 건축물 내부로 전파하며 발생하는 건축물의 반응을 분석하여 건축물의 강성 변화를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 건축물의 손상 여부와 그 위치도 평가할 수 있다. SHM에 적용되는 탄성파 간섭법에 대해 분석한 뒤 실제 적용 사례들도 분석한 결과, 탄성파 간섭법은 건축물의 안정성 평가나 모니터링 등에 적용할 수 있는 건축물 손상 탐지 평가 방법으로써 매우 효과적으로 활용할 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.200-200
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• 2019

본 연구에서는 실제 가압장 및 가압장후단부의 상수도관망에 발생가능한 수충격해석을 수행하고 신뢰성해석을 수행하여 파괴확률을 정량적으로 산정하였다. 이를 위해 가압장의 펌프운영조건을 다르게 적용하였고 관말단부의 압력센서를 이용하여 토출압을 선택적으로 운영하면 수충격의 규모도 작아지고 파괴확률도 대폭 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 가압장의 토출압을 선택적으로 운영하기 위해서는 관말단부에 필수적으로 충분한 수압이 존재해야하며 이를 위해서 실시간 모니터링이 가능한 압력계를 설치하게 된다. 이 압력계로부터 수신되는 데이터를 통하여 펌프의 운영이 이루어지고 최소한의 에너지 사용을 통해 효율을 증대하고 피해율도 저감하게 된다. 본 연구에서 개발된 센서기반 펌프운영시스템이 적용된 실제 상수도관망은 현재 가압장의 운영조건으로 24시간 75m의 펌프 토출압을 유지하고 있으며 관말단부의 수용가에 충분한 수압이 전달되고 있다. 가압장의 고압유지는 관말단부에 충분한 수압을 전달하기 위한 것이지만 상수도관망에서 누수와 시설물에 대한 많은 피해를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 가압장의 펌프토출압을 75m와 60m로 선택적 운영을 할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 기존 가압장의 운영조건과 선택적 운영조건을 사용하여 수충격해석을 수행하였고 신뢰성해석모형을 사용하여 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 가압장의 운영조건을 최적화하여 효율은 증대하고 피해율을 저감할 수 있는 방법을 찾을 수 있었다. 이를 위해서 가압장의 인버터 설치는 물론이고 펌프의 최적운영을 위해 개발된 펌프운영 프로그램을 가압장 배전반에 장착하여 경제적인 운영이 될 수 있을 뿐만 아니라 실제 상수관망에서 과도한 수압으로 인해 발생할 수 있는 여러 가지 피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서는 기존의 펌프장 토출압으로 운영되었을 때와 비교하여 에너지 절감율을 정량적으로 산정하여 비교분석하였다. 가압장 후단의 작은 마을을 대상으로 하여 절감된 전기요금은 적은 양이라 할 수 있겠으나 개발된 시스템을 전국에 적용한다면 에너지 절감으로 인한 경제적 파급효과는 크다고 할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.123-134
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• 2019

본 연구의 목적은 충격에 의한 모형 원형강관의 동적 반응을 조사하는 것이며, 선박충돌에 의한 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링을 위한 기초연구로써 수행되었다. 실내실험은 직경, 두께, 높이가 각각 30cm, 0.4cm, 90cm인 스테인레스 재질의 단본 모형 원형강관과 3개의 세그먼트를 볼트로 조립한 모형 원형강관으로 수행되었다. 각 세그먼트의 높이는 30cm이다. 대형원형강관이 해상에 설치된 것을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 가로, 세로, 높이가 각각 1m인 토조에 설치하였으며, 흙의 높이는 23cm로 하였다. 선박 충돌을 모사하기 위하여 모형 원형강관을 해머로 타격하였으며, 토조 내의 수위를 25cm, 40cm, 55cm, 70cm로 변화시키면서 모형 원형강관의 동적 반응 특성을 비교하였다. 실험결과, 수위가 증가할수록 측정된 신호의 에너지가 감소하였으며, 단본의 모형 원형강관보다 볼트로 조립된 모형 원형강관이 더 큰 감소폭을 보였다. 주파수 특성의 경우, 단본 모형 원형강관에서 측정된 주파수 신호는 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하는 경향을 보였다. 볼트로 조립된 모형 원형강관의 경우도 수위가 증가할수록 우세 주파수가 감소하였다. 하지만, 수위에 따른 우세 주파수의 감소폭이 상대적으로 작았으며, 수위가 상부 세그먼트에 접할 때 높을 때 급격한 감소를 보였다. 본 연구의 결과는 가속도계로 측정된 신호의 에너지와 주파수 변화 특성이 해상교량기초용 가물막이 대형원형강관의 동적 안정성 모니터링에 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.155-161
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• 2015

본 연구는 복합재료 구조물에 전기-기계 변환 기능을 융합한 센서-구조 일체형 복합재료 구조물 제작 방법에 관한 것으로 복합재료 구조물 자체가 센서 역할을 수행할 수 있도록 하여 구조 스스로 충격이나 진동 신호를 감지하고 손상 위치 또는 손상 정도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 다기능 복합 구조물에 관한 연구이다. 복합재 구조물에 전기-기계 변환 기능을 부여하기 위해 복합재 제작에 사용되는 에폭시 수지 대신 전기-기계 변환기능을 갖는 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr,\;Ti)O_2$ (PNN-PZT) 분말과 에폭시 수지를 1:30 wt% 혼합하여 제작된 스마트 수지를 사용하였다. Hand Lay-up 공법과, VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 성형 방법을 이용하여 유리섬유에 스마트 수지를 함침시켜 센서-구조 일체형 복합재료 구조물을 제작하였다. 구조물을 센서로 사용하기위해 시편의 윗면과 아랫면에 전도성 도료를 사용하여 전극을 제작하였고, 고전압 앰프를 이용하여 상온에서 30분간 4kV/mm의 전계로 분극 처리를 수행하였다. 이후 충격망치를 사용하여 시편에 충격을 가했을 때 출력되는 전기 신호와 충격망치 신호를 비교하여 충격 신호 감응 및 감도를 측정하고 그 결과를 기술하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.9-21
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• 2021

최근 신재생 에너지를 활용한 친환경 발전시설의 중요성이 대두되고 있으며 수력발전소는 매우 중요한 전력생산 및 공급원이다. 수력발전소는 일반적으로 대규모로 운용되고 다중 시설이 연계되어 있어 안전성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 수력플랜트 설비의 안전성을 평가하기 위해 시나리오 기반의 수충격에 따른 수압관로의 취약성 평가를 수행하였다. 자체 개발한 수충격 해석모델(TRANSHAM)과 기존 상용모델(SIMSEN)의 모의결과 및 모니터링 자료와의 비교를 통해 해석모델의 신뢰성을 검증하였고, 실제 운영중인 수력플랜트에 적용하여 발전설비 운영 중에 발생 가능한 수충격 시나리오를 구성하였다. 이를 바탕으로 시나리오 기반의 수압관로의 수충격 해석 및 취약성 평가를 수행하였다. 내·외부 로딩조건을 고려한 시나리오별 모의 결과, 발전설비 운영에 따라 수압관로의 취약성이 상이하게 나타났으며 내·외부 로딩조건의 조합에 따라 수압관로의 취약성에 큰 영향을 미치는 것으로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 시나리오 기반의 해석기법은 향후 수충격에 따른 발전설비의 취약성을 평가하는데 정량적인 도구로 활용될 것으로 기대된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.308-315
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• 2009

구조물 손상시 방출되는 고주파 음향방출(AE)신호는 실시간 손상 감지에 유리하므로 지능형 구조물의 구조건전성 모니터 링에 널리 응용되고 있다. 하지만 복합 적층 구조물에서 방출되는 AE신호의 경우에는 복합재 구조의 특성상 전달 경로에 따른 신호의 감쇄정도가 일반 금속 구조물에 비해 상대적으로 크므로 손상 전후 신호진폭의 크기만을 비교하여 손상을 예측하는 방법은 손상 판단에 오류를 야기할 수 있는 여지가 있다. 따라서 복합적층 구조에서의 정확한 충격손상 예측을 위해서는 신호감쇄의 영향을 덜 받는 신호의 분석 방법이 필요하고 손상 전후 신호특성을 정량적으로 구분할 수 여는 인자의 선택이 필요하다. 본 연구에서는 구조물의 경계조건에 따른 신호특성 변화의 영향을 줄이기 위해 충격손상 발생후 선행적으로 전파되는 선행파(leading wave)의 특성변화를 신호처리에 이용하였으며, 웨이블릿 변환을 이용하여 신호를 분해하였다. 최종적으로 복합적층판의 저속충격 시험에서 압전 센서로 취득된 충간분리 신호를 처리하였으며, 분해된 웨이블릿 고주파 세부성분 사이의 점유율 분포를 이용하여 복합적층판의 손상을 판단하기 위한 신호처리 방법을 제시하였다.