• Steel and Composite Structures
• /
• 제29권6호
• /
• pp.703-716
• /
• 2018

Rapid detection of damages in civil engineering structures, in order to assess their possible disorders and as a result produce competent decision making, are crucial to ensure their health and ultimately enhance the level of public safety. In traditional intelligent health monitoring methods, the features are manually extracted depending on prior knowledge and diagnostic expertise. Inspired by the idea of unsupervised feature learning that uses artificial intelligence techniques to learn features from raw data, a two-stage learning method is proposed here for intelligent health monitoring of civil engineering structures. In the first stage, $Nystr{\ddot{o}}m$ method is used for automatic feature extraction from structural vibration signals. In the second stage, Moving Kernel Principal Component Analysis (MKPCA) is employed to classify the health conditions based on the extracted features. In this paper, KPCA has been implemented in a new form as Moving KPCA for effectively segmenting large data and for determining the changes, as data are continuously collected. Numerical results revealed that the proposed health monitoring system has a satisfactory performance for detecting the damage scenarios of a three-story frame aluminum structure. Furthermore, the enhanced version of KPCA methods exhibited a significant improvement in sensitivity, accuracy, and effectiveness over conventional methods.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제50권6호
• /
• pp.609-625
• /
• 2024

This paper presents an in-depth analysis of the nonlinear vibration of microbeams, with a particular emphasis on their application in sports monitoring systems. The research utilizes classical beam theory, modified couple stress theory, and von-Kármán nonlinear parameters to explore the behavior of microbeams. These microbeams are characterized by a non-uniform geometry, with materials that continuously change along the beam radius and a thickness that varies along the beam length. The main contribution lies in its exploration of the stability of smart sensors in sports structures, particularly those with non-uniform geometries. The research findings indicate that these non-uniform microbeams, when used in smart systems made of functionally graded temperature-dependent materials, can operate effectively in thermal environments. The smart system developed in this study demonstrates significant potential for use in sports applications, particularly in monitoring and gathering information. The insights gained from this research contribute to the understanding of the performance and optimization of microbeams in sports applications, particularly in the context of non-uniform geometries. This research, therefore, provides a foundation for the development of advanced, reliable, and efficient monitoring systems in sports applications.

• Restorative Dentistry and Endodontics
• /
• 제34권5호
• /
• pp.450-459
• /
• 2009

본 연구의 목적은 새로 개발한 점탄성 측정기를 사용하여 수종의 광중합 복합레진의 초기 동적 점탄성 변화를측정하는 것이다. 본 연구에 사용된 점탄성 측정기는 세 부분으로 구성되었다. 첫째, 시편이 놓여지는 parallel plates; 둘째, DC 모터와 크랭크로 이루어진 회전진동전단변형 (Oscillatory shear strain)을 발생시키는 부분; 셋째, 전자기적 토크센서를 이용한 응력 측정 부분으로 구성되었다. 본 점탄성 측정기는 최대 2 Ncm의 토크를 측정할 수 있으며, 광중합기의 스위치는 컴퓨터와 연동하여 데이터 획득을 시작할 때 동시에 켜지도록 하였다. 본 연구에서는 시판 중인 6종의 광중합 복합레진 [Z-100 (Z1), Z-250 (Z2), Z-350 (Z3), DenFil (DF), Tetric Ceram (TC), Clearfil AP-X (CF)]을 사용하였다. 점탄성 측정기를 사용하여 동적 회전전단실험을 시행하였다. 직경 3 mm인 유리막대로 구성된 parallel plates 사이에 $14.2\;mm^3$의 복합레진을 적용시켰으며, 6 Hz의 진동수와 0.00579 rad의 진폭으로 변형을 가하고 발생된 응력을 측정하였다. 광중합이 시작됨과 동시에 측정이 시작되었으며, 광중합 후 10초 동안 점탄성의 변화를 관찰하였다. 각 복합레진에 대해 5 회 반복하여 측정하였고, 실험은 $25{\pm}0.5^{\circ}C$에서 진행되었다. 측정된 변형-응력 곡선으로부터 복소전단탄성계수 G*, 저장전단탄성 계수 G', 손실전단탄성 계수 G"를 구하였고 G*가 10 MPa에 이르는 시간을 구하였다. 각 재료의 복소전단탄성계수 G*와 10 MPa에 이르는 시간에 대해 일원분산분석 (One-way ANOVA)과 사후검정 (Tukey 검정)을 시행하였다 (${\alpha}$= 0.05). 결과는 다음과 같다. 1.본 연구를 위해 제작한 점탄성 측정기는 광중합 복합레진의 중합 초기 10초 동안의 동적 점탄성 변화를 신뢰성 있게 측정 할 수 있었다. 2. 모든 복합레진은 광조사 개시 후 $1{\sim}2$초의 불응기를 지난 다음 급격한 전단탄성계수의 증가를 보였다. 3. 모든 복합레진은 광중합 10 초간 손실전단탄성계수보다 저장전단탄성계수의 높은 증가를 보였다. 4. 광중합 초기 10초 후 복소전단탄성계수 값은 $150.3{\sim}563.7\;MPa$로, Z-100이 가장 높았고, 그 다음 Clearfil, Z-250, Z-350, Tetric Ceram, DenFil의 순이었다. 5. 복소전단탄성계수가 10 MPa에 이르는 시간은 Z-100이 2.55초로 가장 빨랐고, DenFil이 4.06초로 가장 느렸다.

• Composites Research
• /
• 제18권4호
• /
• pp.1-7
• /
• 2005

삽입된 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG) 센서를 이용하여 수압시험 동안에 필라멘트 와인딩 된 복합재료 압력탱크의 실시간 구조 건전성 모니터링을 수행하였다. 일반적으로 압력탱크의 내부와 외부의 유한요소해석 결과는 변형률과 응력 모두 큰 차이를 보인다. 그러므로, 압력탱크의 건전성을 검증하기 위해서는 운용 중 탱크 내부의 변형률 값을 정확하게 측정해야 한다. 여러 광섬유 센서 중 FBG 센서는 변형률 게이지에 비해 구조물에 삽입이 용이하고 많은 수의 센서를 한 가닥의 광섬유에 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing, WDM) 기법을 통해 쉽게 다중화 할 수 있다. 본 연구에서는 다중화 된 FBG 센서를 삽입한 표준압력용기(standard testing and evaluation bottle, STEB)를 제작하고 수압시험을 수행하였다. 삽입된 센서의 생존율을 높이기 위해 격자 부분에 대한 보강법을 포함한 새로운 삽입 적용 기법을 고안하였다. 제작된 탱크에 대한 수압 시험을 통해 FBG 센서가 필라멘트 와인딩 된 복합재 압력탱크의 건전성 모니터링을 위해 성공적으로 삽입 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.161-167
• /
• 2011

Proton conductors have attracted considerable attention for solid oxide fuel cell (SOFC), hydrogen pump, gas sensor, and membrane separators. Doped $SrCeO_3$ exhibits appreciable proton conductivity in hydrogen-containing atmosphere at high temperature. However commercial realization has been hampered due to the reactivity of $SrCeO_3$ with $CO_2$. The chemical stability and proton conductivity are dependent on dopant type. The purpose of this work is to investigate chemical stability of $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$ composites in $CO_2$ and $H_2$ gases. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed in gaseous $CO_2$ and electrical conductivity of the composites were also measured between 500 and $900^{\circ}C$ in air and $H_2$ atmosphere. $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$ composite membranes showed good chemical stability of in $CO_2$ atmosphere and high conductivity at hydrogen condition. The hydrogen permeation of $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$ composite membranes was investigated as a function of volumetric content of $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}$. The $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$(6:4) membrane with a thickness of 1.0 mm showed the highest hydrogen permeability with the flux reaching of 0.12 $ml/min{\cdot}cm^2$ at $800^{\circ}C$ in 100%$H_2/N_2$ as feed gas.

• 접착 및 계면
• /
• 제9권3호
• /
• pp.20-26
• /
• 2008

형상기억합금(SMA)의 구조는 부가된 온도 혹은 응력에 의해 마텐자이트로부터 오스테나이트로의 변화가 가능하다는 것은 잘 알려져 있다. 형상기억합금섬유의 자체 형상회복력으로 인해 응력과 온도가 적용되는 동안에 응력이나 경화 모니터링 센서 또는 작동기로서 사용되었다. 초탄성 현상은 연속적인 기계적 하중 하에서나 온도변화 중에 응력-변형률 곡선에서 확인되었다. 반복하중 실험을 통해 응력-변형률 곡선에서 나타난 초탄성 현상 구간이 나타나는 응력 이력현상이 발생함을 확인하였다. 이것은 형상기억합금섬유 혹은 에폭시에 함침된 형상기억합금섬유 복합재료가 반복하중으로 계면물성 저하로 인한 형상기억 회복 성능의 저하를 의미한다. 강성도가 큰 에폭시 사용과 형상기억합금섬유의 표면처리 이후 형상기억합금섬유와 에폭시 사이의 계면결합력의 증대에도 불구하고 유사한 불완전한 초탄성을 보여 주었다. 단-형상기억합금섬유/에폭시 복합재료 내부에 남은 잔류 열과 이에 따른 잔류 응력으로 인해 에폭시에 함침된 단-형상기억합금섬유에서는 경화과정에서 불완전한 회복을 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권5_2호
• /
• pp.859-873
• /
• 2023

산불은 오랜 기간동안 사회 및 경제적으로 지구에 많은 피해를 야기하며, 이러한 산불은 자연적 혹은 인위적으로 발생되어왔다. 이로 인해 여러 실험들에서 산불로 인한 악영향에 관한 연구들을 진행하였으며, 동시에 산불 발생 시 빠른 대처를 위한 산불탐지 및 오염배출 물질 탐지 등과 같은 연구들도 수행되었다. 그러나 현재까지 한국 및 동아시아 영역을 배경으로 한 연구는 부족한 실정이고 산불 탐지에 활용되는 자료들의 정확도에 한계가 있었다. 본 연구에서는 정지궤도 환경위성(Geostationary Environment Monitoring Spectrometer, GEMS) 영상에 위색합성기법을 활용해 새로운 산불연기 탐지 산출물을 생성하고 해당 영상을 U-Net 모델링에 활용해 기존의 연구들에서 산불 탐지시에 활용했던 가시광선 채널 영상의 한계를 보완하였다. 그리고 U-Net 모델링을 통해 산출된 산불연기 영역으로부터 황사 픽셀 필터링을 수행하는 분류모델을 구축하여 순수 산불연기 탐지 영상을 산출하였으며, 이는 GEMS 기반의 재난감시에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.27-34
• /
• 2024

본 연구는 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서 제조를 위한 전도성 충진재로 Fe 활성화된 목질계 바이오차를 사용하는 타당성을 조사하기 위해 진행되었다. Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 압축강도 및 전기적 특성을 평가하기 위해 50×50×50mm³ 크기의 입방체 시험체 3개와 40×40×80mm³ 크기의 각기둥의 시멘트 복합체 기반 센서 3개를 각각 준비하였다. 시멘트 복합체 기반 센서에는 전기저항 측정의 4탐침 방식이 사용되었다. Fe 활성화된 바이오차를 혼입한 시멘트 복합체 기반 센서의 경우 다양한 함수율 및 반복압축하에서 임피던스와 같은 전기저항과 전도성을 조사하였다. 그 결과 시멘트 복합체 기반 센서의 직류 회로에서의 전기저항률이 시간이 지남에 따라 증가하였고, 저항률의 최대 부분 변화가 900초 동안 함수율이 증가함에 따라 감소하였다. 함수율 7.5% 구간에서 전도성 충진재로 Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 전도성이 가장 안정적이지만, 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서의 압축변형과 비저항의 변화비(FCR)에서 반복압축응력이 증가함에 따라 변형감지능력에 있어서 다소 떨어지는 경향을 나타냈다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.31-37
• /
• 2017

최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로 연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여 합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서 기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-15
• /
• 2018

Passive microwave sea surface temperatures (SST) were validated in the Northwest Pacific using a total of 102,294 collocated matchup data between Global Precipitation Measurement (GPM) / GPM Microwave Sensor(GMI) data and oceanic in-situ temperature measurements from March 2014 to December 2016. A root-mean-square (RMS) error and a bias error of the GMI SST measurements were evaluated to $0.93^{\circ}C$ and $0.05^{\circ}C$, respectively. The SST differences between GMI and in-situ measurements were caused by various factors such as wind speed, columnar atmospheric water vapor, land contamination near coastline or islands. The GMI SSTs were found to be higher than the in-situ temperature measurements at low wind speed (<6 m/s) during the daytime. As the wind speed increased at night, SST errors showed positive bias. In addition, other factors, coming from atmospheric water vapor, sensitivity degradation at a low temperature range, and land contamination, also contributed to the errors. One of remarkable characteristics of the errors was their latitudinal dependence with large errors at high latitudes above $30^{\circ}N$. Seasonal characteristics revealed that the errors were most frequently observed in winter with a significant positive deviation. This implies that SST errors tend to be large under conditions of high wind speeds and low SSTs. Understanding of microwave SST errors in this study is anticipated to compensate less temporal capability of Infrared SSTs and to contribute to increase a satellite observation rate with time, especially in SST composite process.