• Geomechanics and Engineering
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• 제37권5호
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• pp.467-474
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• 2024

Monitoring and managing the condition of underground utilities is crucial for ground stability. This study aims to determine whether images obtained using ground penetrating radar (GPR) accurately reflect the characteristics of buried pipelines through image analysis. The investigation focuses on pipelines made from different materials, namely concrete and steel, with concrete pipes tested under various diameters to assess detectability under differing conditions. A total of 400 images are acquired at locations with pipelines, and for comparison, an additional 100 data points are collected from areas without pipelines. The study employs GPR at frequencies of 200 MHz and 600 MHz, and image analysis is performed using machine learning-based convolutional neural network (CNN) techniques. The analysis results demonstrate high classification reliability based on the training data, especially in distinguishing between pipes of the same material but of different diameters. The findings suggest that the integration of GPR and CNN algorithms can offer satisfactory performance in exploring the ground's interior characteristics.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제42권11호
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• pp.101-106
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• 2005

초광대역 임펄스를 이용한 비파괴 지중 금속 매설물 탐지용 지반 탐사 레이더(Ground penetrating image radar:GPR)를 개발하였다. 탐사 지면의 상대 유전율을 측정하였고, 최대 탐사 깊이 1m 이내의 측정이 가능하도록 시스템을 설계하였다. 전체 경로 감쇄, 시스템의 크기, 해상도를 고려하여 최고 주파수 및 최저 주파수를 선택하였다. 선택된 주파수에 맞는 1 나노세컨더(ns) 이하의 상승 시간을 갖는 초광대역 임펄스를 선택하였으며, 사용한 임펄스의 주파수 범위를 고려하여 소형 평판형 초광대역 다이폴 안테나를 설계하였다. 또한, 지중으로부터 반사되는 신호를 수신하기 위해서 디지털 오실로스코프를 사용하였다. 측정은 monostatic 방식과 마이그레이션(migration) 기법을 사용하였다. 지중 매설물의 영상 처리를 위해서는 A-scan 및 B-scan 평균 제거 방식을 사용하였다. 개발된 시스템은 금속 물체와 비금속 물체가 매설된 실증 시험장에서 시험되었고, 수 센티미터 직경의 작은 지중 금속 매설물까지도 탐지할 수 있는 우수한 성능을 가짐을 보였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제3권6호
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• pp.262-264
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• 2004

Ground Penetrating Radar (GPR) has been used to image inside concrete specimens embedded with steel bars and delamination. An imaging algorithm has been developed to improve measurement output generated from a commercial radar system. For the experiments, laboratory size concrete specimens are made with the dimensions of $1,000mm(W){\times}1,000mm(L){\times}250mm(D)$. The results have shown improved output of the radar measurements compared to commercially available processing methods.

• 전자공학회논문지
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• 제53권12호
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• pp.3-12
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• 2016

본 논문은 지뢰탐지용 48채널 배열 UWB 임펄스 레이다 방식의 지면투과레이다 구현과 시험에 대해 기술한다. 지면투과레이더는 기존 금속탐지기의 한계인 비금속 지뢰 탐지의 어려움과 매질 내 금속 성분에 의해 발생하는 높은 오경보 문제점을 극복한다. 본 논문에서는 펄스폭이 600ps 급인 미세한 모노싸이클(Monocycle) 펄스 파형을 사용해, 높은 해상도의 지뢰 전자파 영상을 제공토록 시스템을 구현한다. 특히 신호처리를 통해 지뢰가 매설된 지점을 자동으로 추정하고, 해당 지점에서의 분할된 상세 지뢰 전자파 영상을 사용자에게 제공한다. 기준 성능 분석을 위해 한국 대표 토양인 거친 사양토를 사용한 실내 시험장을 구축하고, 시험장 내의 자동화된 측정 플랫폼에 구현한 레이다를 장착하여 영상 획득 및 탐지심도 분석 등의 시험을 수행한다. 지뢰는 비무장 지대에 매설된 지뢰와 동일한 형태의 모형 지뢰를 사용한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2342-2344
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• 2005

초광대역 임펄스를 이용한 비파괴 지중 매설물 탐지용 지반 탐사 레이더(Ground penetrating image radar: GPR)를 개발하였다. 최대 탐사 깊이를 고려하여, 900 picosecond(ps) 상승 시간을 갖는 초광대역 임펄스를 설계하였고, 임펄스 발생기의 주파수 특성을 고려하여, 소형 평판형 다이폴 안테나가 설계되었다. 또한, 지중으로부터 반사되는 신호를 수신하기 위해서 고속의 A/D를 사용하였다. 측정은 송수신 안테나의 간격을 고정한 Bistatic 방식을 사용하였으며, 지중 매설물의 영상처리 판별을 위해 마이그레이션(migration) 기법을 사용하였다. 개발된 시스템은 금속 물체와 비금속 물체가 매설된 실증 시험장에서 시험되었고, 평면 해상도 및 깊이에 대한 해상도가 우수함을 보였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.61-67
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• 2016

OBJECTIVES : The objective of this study is to detect road cavities using multi-channel 3D ground penetrating radar (GPR) tests owned by the Seoul Metropolitan Government. METHODS : Ground-penetrating radar tests were conducted on 204 road-cavity test sections, and the GPR signal patterns were analyzed to classify signal shape, amplitude, and phase change. RESULTS : The shapes of the GPR signals of road-cavity sections were circular or ellipsoidal in the plane image of the 3D GPR results. However, in the longitudinal or transverse direction, the signals showed mostly unsymmetrical (or symmetrical in some cases) parabolic shapes. The amplitude of the GPR signals reflected from road cavities was stronger than that from other media. No particular pattern of the amplitude was found because of nonuniform medium and utilities nearby. In many cases where road cavities extended to the bottom of the asphalt concrete layer, the signal phase was reversed. However, no reversed signal was found in subbase, subgrade, or deeper locations. CONCLUSIONS : For detecting road cavities, the results of the GPR signal-pattern analysis can be applied. In general, GPR signals on road cavity-sections had unsymmetrical hyperbolic shape, relatively stronger amplitude, and reversed phase. Owing to the uncertainties of underground materials, utilities, and road cavities, GPR signal interpretation was difficult. To perform quantitative analysis for road cavity detection, additional GPR tests and signal pattern analysis need to be conducted.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.177-184
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• 2003

비파괴 검사에 널리 쓰이는 Ground Penetrating Radar (GPR)의 콘크리트내 공동 탐사 성능을 알아보기 위해, 일련의 실험을 실시하였다. 공동 탐사는 사용하는 안테나의 주파수에 가장 큰 영향을 받으며, 실험에서는 900 MHz, 1 GHz, 1.5 GHz 3개의 안테나를 사용하였다. 콘크리트 기본시편의 크기는 1,000 mm (길이) ${\times}$ 600 mm (폭) ${\times}$ 140 mm (두께)이고, 공동은 200 mm (길이) ${\times}$ 600 mm (폭) ${\times}$ 50 mm (두께)의 크기를 갖고 있다. 공동의 매립 깊이를 20 mm, 30 mm, 60 mm, 70 mm 4개고 달리한 결과, 모든 경우에서 공동을 성공적으로 탐사하였으며, 각 안테나 주파수에서의 특성을 파악하였다. 또한 상업용 레이더 시스템의 영상 처리 결과를 향상시킨 결과를 논문에서 다루었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.565-574
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• 2000

본 논문에서는 지하 탐사용 레이다를 이용하여 공사현장에 매설된 파이프 또는 케이블의 위치를 파악하는 법 과 이에 따른 새로운 근사 이미지 추출 방법을 제안하였다. 기본 원리는 매설 구조물에 의해 산란된 광대역펄스 산란신호의 지연시간과 크기 복원에 기초를 두고 있다. 산란신호의 정확한 측정을 위해 레이다 탐색경로에 따른 수신신호의 절대치 적분 방법을 사용하였고, 이로 인해 다양한 지면 상태 하에서도 선명한 이미지 추출이 가능 하였다. 분산과 손실특성을 나타내는 다항 Debye모텔을 사용하여 지하매질을 기술하였고, 모의 실험은 FDTD 방법을 사용하였다. 본 논문에서 제안한 이미지 추출방법은 시간영역에서의 전파 경로추적이라는 새로운 방법을 사용하였고, 이를 이용하여 구조물의 위치를 탐색하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권3호
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• pp.185-192
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• 2002

구조물의 안전진단을 위한 비파괴 검사 분야에 사용되는 지표레이다 자료를 정밀하게 영상화시켜줄 수 있는 3 차원 구조보정기법을 살펴보았다. 이 연구에서는 탄성파 자료처리를 위해 개발된 3차원 Kirchhoff 중합전 심도구조보정기법을 이용하여 구조물 안전진단시 중요대상체인 콘크리트 내의 철근, 균열 등을 3차원적으로 영상화시켰다. 철근과 공동대상체가 동시에 존재하는 경우 물성차이의 구분이 가능토록 영상화되었고, 여러 가지 크기의 철근이 존재하는 경우 XX배열법에 의한 영상이 YY배열법보다 더 높은 분해능을 보여주었다. 따라서 보다 정밀한 정보를 얻기 위해서는 일반적인 YY배열 외에 XX배열법의 영상화 결과를 연계하여 분석하는 것이 필요하다. 마지막으로 주향이 교차하는 두 개의 철근이 다른 심도에 존재하는 경우에는 상부의 철근은 정확하게 영상화되나 철근의 높은 전도도로 인하여 하부의 철근은 실제크기보다 좀 더 크게 영상화되는 한계를 보여주었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권3호
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• pp.32-39
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• 2009

본 논문은 초광대역 임펄스를 이용한 지반탐사 영상레이더 시스템 (Ground Penetrating Image Radar; GPIR) 설계에서 수직심도의 해상도를 높이기 위한 시간영역 관점에서의 최적화 설계방법을 제시하였다. 시스템의 핵심 부분인 임펄스 발생원 및 초광대역 안테나에 대하여 시간영역에서의 해석 기법을 제시하였고, 시뮬레이션에 의해 최적 설계 파라미터를 설정하였다. 특히, 임펄스 신호의 파형을 정형화하여 임펄스 신호의 스펙트럼 효율을 높였으며, 초광대역 안테나로는 U자형 평판형 다이폴 안테나를 사용하였다. 제안된 안테나는 반사체를 사용하여 외부 잡음을 차단하였고, 지중과의 신호 결합을 개선하였다. 또한 시스템의 성능을 열화시키는 안테나에 의한 떨림을 제거하기 위해, 저항을 사용하였고, 송수신 안테나는 시간영역 시뮬레이션을 통하여 최적화 하였다. 지중 매질의 영상화를 위해 마이그레이션을 기법을 사용하였으며, 지면의 영향 등에 의한 수신된 펄스의 왜곡 현상은 시간영역에서의 잡음 및 신호 왜곡 저감 기법을 사용하여 성능을 개선하였다. 최적화된 설계 방법의 평가를 위하여, 지중 매설물 탐지용 레이더 시제품을 개발하였고, 성능 시험을 위한 시험장을 활용하였다. 측정 결과 수직 심도는 이론적 인 해 상도만큼 우수한 성능을 보였다.