• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.91-99
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• 2012

최근 인접 건축물의 진동제어와 관련된 연구가 몇몇 연구자에 의하여 수행되고 있으며 그리고 구조물의 지진동 제어를 위하여 준능동 감쇠기의 일종인 MR 감쇠기가 적용되고 있다. 본 논문에서는 MR 감쇠기의 위치에 따른 인접 건축물의 지진동 제어성능을 분석하여 MR 감쇠기의 설치에 대한 최적의 위치를 선정하고자 한다. 본 연구를 위하여 인접한 20층과 15층 건축물을 예제 구조물로 사용하였으며 이 예제 구조물은 서로 다른 고유진동수를 갖게 하였으며 예제 구조물의 지진동 제어를 위하여 Groundhook 제어기법을 적용하였다. 예제 구조물의 수치해석에 의한 지진응답 분석결과, 변위응답 제어를 위하여 인접 건축물의 최상층에 MR 감쇠기를 설치하는 것이 제어성능에 있어서 우수하며 가속도응답을 제어하기 위해서는 인접 건축물의 중간층에 MR 감쇠기를 설치하는 것이 우수한 제어성능을 보이고 있다. MR 감쇠기를 중간층에 설치할 경우에, 변위응답과 가속도응답을 동시에 제어가 가능하다. 따라서 건축물의 제어 목표에 따라서 MR 감쇠기 설치위치를 적절하게 선정해야 할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.60-66
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• 2012

본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 이용한 피드백 진동제어 시스템을 구성하고, 모형 구조물을 대상으로 구성된 시스템의 진동제어효과를 실험적으로 검증하고자 하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 블루투스 기반의 무선 I/O 센서 시스템과 스마트 재료를 사용한 전단형 MR 댐퍼를 개발하고, 또한 일정한 크기의 정현파형을 발생시키는 가진기 및 모형 단순보 구조물을 이용하여 피드백 진동제어 시스템의 실험�V을 구성하였다. 진동제어 실험은 가진기를 이용해 보의 1/4 등분점에서 일정하게 가진한 상태에서, 보 중앙점에 수직방향으로 설치된 MR 댐퍼를 이용해 진동을 제어하였으며, 보의 2/4 등분점에서의 가속도 응답을 획득하여 제어효과를 평가하였다. 이때, 제어명령은 보 중앙점에 무선 I/O 센서 노드를 설치하고, 여기서 획득된 가속도 응답이 일정 크기 이상일 경우에 설정된 범위의 전압신호를 MR 댐퍼로 출력하도록 설정하였다. 최종적으로 본 논문에서 구성된 무선 센서 네트워크 기반의 실시간 피드백 진동제어 시스템은 비록 제한적인 명령 체계에서 검증되었지만, 실시간적으로 목적된 제어명령의 발생시킴으로써 구조물의 진동을 효과적으로 감소시키는 것을 확인하였고, 추후 다양한 준능동 제어 알고리즘을 적용한 구조적 응답제어시스템으로의 활용 가능성을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.55-61
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• 2010

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 진동제어를 위한 교량 구조물은 서해대교를 규모화 한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된 El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, 그리고 Lyapunov 안정도 이론에 의한 실시간 피드백 진동제어방법을 이용하여 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 비-제어 시 기준 각 실험방법 별 절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전압의 소모량으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어방법은 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전압의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 실시간 준능동 피드백 진동제어 시스템은 구조물에 발생된 진동을 제어 관리하기 위한 적극. 효율적인 방법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.160-166
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• 2018

본 연구에서는 주행하는 도로면의 단면 형상 정보를 이용하는 RPS 시스템과 다원형 감쇠 특성을 가지는 MSD 시스템을 기반으로 예견 제어 알고리즘을 적용한 지능형 현가 시스템을 제안하고, 그 결과를 제시하였다. 자동차의 과도한 진동과 조종 불안정성을 유발하는 대표적인 외란 입력은 주행하는 도로면에 돌출되거나 함몰된 불규칙한 주행 장애물이다. 이러한 장애물의 존재 유무만이 아니라 그 형상에 대한 정보를 안다면 이를 활용하여 제어 성능을 개선시킬 수 있다. 선행 연구 결과를 바탕으로 하여, 상용성을 고려한 구조화된 작동 시스템을 적용한 응용 연구를 수행하였다. 이를 위해 RPS 시스템과 예견 제어 기법을 기반으로 한 제어 알고리즘과 다차원화된 감쇠 특성을 가지는 MSD 시스템 간의 스위칭 알고리즘을 개발, 연계성을 제시하였다. 실차 적용성을 파악하기 위하여, 제안된 제어 프레임을 전차량 모델에 구현하여 시뮬레이션을 수행하였다. 구조적 간결성을 목표로 적용된 3-DS 작동기 시스템과 결합된 전자제어식 현가 시스템을 통하여 탑승자의 승차감과 차체의 조종 안정성을 효과적으로 개선할 수 있음과 제 시스템의 유용성을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.632-638
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• 2014

선박용 저속 2행정 디젤엔진의 선체 탑재 후 본체 진동제어를 위한 방법 중 하나로 마찰식 톱브레이싱과 유압식 톱브레이싱의 사용이 널리 이용되고 있으며 이들의 선택은 선주에게 일임되어져 왔다. 특히, 최근에 이르러 톱브레이싱 설치목적에 반하여 선체강성의 상대적 저하는 주 공진회전수를 상용회전수내에 존재하게 만들었고 마찰식 톱브레이싱이 장착된 선박에서 이와 관련된 사고 사례가 보고되었다. 이에 따른 효율적 해결방안으로 다양한 형태의 선박에 대하여 광범위한 진동측정이 제시되었다. 본 논문에서는 이를 바탕으로 톱브레이싱 형식에 따른 엔진 본체 진동의 특성을 확인하였고 엔진 본체 진동을 제어하기 위하여 보다 효율적인 방법에 대하여 고찰하였다.

• Wind and Structures
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• 제21권5호
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• pp.565-595
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• 2015

In recent years, high-rise buildings received a renewed interest as a means by which technical and economic advantages can be achieved, especially in areas of high population density. Taller and taller buildings are being built worldwide. These types of buildings present an asset and typically are built not to fail under wind loadings. The increase in a building's height results in increased flexibility, which can lead to significant vibrations, especially at top floors. Such oscillations can magnify the overall loads and can be annoying to the top floors' occupants. This paper shows that increased stiffness in high-rise buildings may not be a feasible solution and may not be used for the design for comfort and serviceability. High-rise buildings are unique, and a vibration control system for a certain building may not be suitable for another. Even for the same building, its behavior in the two lateral directions can be different. For this reason, the current study addresses the application of hybrid tuned mass and magneto-rheological (TM/MR) dampers that can work for such types of buildings. The proposed control scheme shows its effectiveness in reducing floors' accelerations for both comfort and serviceability concerns. Also, a dissipative analysis carried out shows that the MR dampers are working within the possible range of optimum performance. In addition, the design loads are dramatically reduced, creating more resilient and sustainable buildings. The purpose of this paper is to stimulate, shape, and communicate ideas for emerging control technologies that are essential for solving wind related problems in high-rise buildings, with the objective to build the more resilient and sustainable infrastructure and to optimally retrofit existing structures.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.729-737
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• 2014

비대칭 사장교에 지진으로 인한 진동을 MR(Magneto-rheological) 댐퍼를 이용하여 효과적으로 제어하는 연구를 수행하였다. MR 댐퍼의 실용적인 사용성을 높이기 위하여 비대칭 사장교 구조물을 설계/제작하고, 이 교량구조물을 적정하게 제어할 수 있도록 MR 댐퍼를 제작하였다. El-centro 지진파로 비대칭 사장교를 수평방향으로 가진하여 수직방향과 수평방향의 진동을 제어하는 실험을 하였다. 각 방향의 진동제어 실험에 5가지의 제어 조건으로 MR 댐퍼의 제어성능을 평가 하였다. 실험결과 MR 댐퍼는 지진진동으로 인한 비대징사장교를 진동제어 하기 위하여 Lyapunov Control 알고리즘과 Clipped-optimal control 알고리즘을 이용하여 제어를 할 경우, 보다 효과적으로 진동을 제어하는 것을 알 수 있었다. 그리고 구조물의 비대칭성과 수평 가진으로 인하여 수직 및 수평 방향의 진동제어가 서로 다른 제어효과를 보였다. 이와 같은 제어효과는 비대칭 사장교와 같은 유연하며 비대칭인 구조물에 준능동의 MR 댐퍼가 효과적으로 지진진동을 제어하는 것으로 평가되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.67-76
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• 2009

최근에 Active interaction control(AIC) 시스템이 준능동 제어 시스템의 하나로 제안되었다. AIC 시스템은 제어 대상 구조물과 보조 구조물로 구성되며, 두 구조물간의 실시간 결합-분리를 통해서 제어 대상 구조물을 제어하게 된다. 구조물간의 결합과 분리를 담당하는 장치의 실시간 변환은 스위칭 제어 알고리듬의 결합-분리 조건식에 의해 제어된다. 기존 스위칭 제어 알고리듬의 경우, 제어 대상 구조물의 응답을 효과적으로 감소시키는 반면 불필요하게 큰 제어력과 과도한 결합-분리 횟수를 필요로 하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 구조물간의 효율적인 결합-분리 조정을 위해서 스위칭 활성화 영역과 스위칭 비활성화 영역을 분리 표현하였으며, 결합-조건식에 의해 결정되는 스위칭 활성화 영역과 스위칭 비활성화 영역간의 일반적인 관계를 포괄 스위칭 틀을 이용하여 나타냈다. 과도한 결합-분리 횟수와 불필요하게 큰 제어력의 효과적인 감소를 위해서 새로운 스위칭 제어 알고리듬의 결합-분리 조건식은 포괄 스위칭 틀안에서 설계되었다. 또한 기존 논문에서 사용된 컨트롤 샘플링 주기(Control sampling period)의 역할을 결합-분리 횟수의 관점에서 재해석하였다. 제안된 알고리듬의 효용성과 컨트롤 샘플링 주기의 역할을 검증하기 위해서 단자유도 모델을 이용하여 자유진동에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 총 스위칭 횟수를 감소시키기 위한 컨트롤 샘플링 주기의 인위적인 연장은 시스템의 제어 성능 향상에 필요한 구간 변환을 샘플링 주기 사이에서 억제시키는 단점을 가지고 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 알고리듬의 경우, 각각 과도한 결합-분리 횟수와 불필요하게 큰 제어력을 감소시키는데 효과적임을 알 수 있다.

• Earthquakes and Structures
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• 제11권6호
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• pp.943-966
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• 2016

Recently, magnetorheological elastomer (MRE) material and its devices have been developed and attracted a good deal of attention for their potentials in vibration control. Among them, a highly adaptive base isolator based on MRE was designed, fabricated and tested for real-time adaptive control of base isolated structures against a suite of earthquakes. To perfectly take advantage of this new device, an accurate and robust model should be built to characterize its nonlinearity and hysteresis for its application in structural control. This paper first proposes a novel hysteresis model, in which a nonlinear hyperbolic sine function spring is used to portray the strain stiffening phenomenon and a Voigt component is incorporated in parallel to describe the solid-material behaviours. Then the fruit fly optimization algorithm (FFOA) is employed for model parameter identification using testing data of shear force, displacement and velocity obtained from different loading conditions. The relationships between model parameters and applied current are also explored to obtain a current-dependent generalized model for the control application. Based on the proposed model of MRE base isolator, a second-order sliding mode controller is designed and applied to the device to provide a real-time feedback control of smart structures. The performance of the proposed technique is evaluated in simulation through utilizing a three-storey benchmark building model under four benchmark earthquake excitations. The results verify the effectiveness of the proposed current-dependent model and corresponding controller for semi-active control of MRE base isolator incorporated smart structures.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.467-475
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• 2009

기존의 연구들은 댐퍼만에 의한 부가감쇠비의 Universal Curve만을 제공하였기 때문에 실무에서는 케이블의 구조감쇠 및 공기역학적감쇠와 같은 자체감쇠를 독립적으로 고려하곤 한다. 즉, 케이블에 발생하는 자체감쇠비와 댐퍼에 의해 부여되는 Universal Curve로부터 얻은 부가감쇠비를 산술적으로 합하여 케이블-댐퍼 시스템의 전체감쇠비를 결정해 왔다. 하지만 이러한 선형조합 접근법은 이론적인 근거가 미약하며 관련된 연구도 찾아볼 수 없는 실정이므로 이에 관한 유효성을 검증해 볼 필요가 있다. 이것을 위해 본 연구에서는 자체감쇠를 고려한 전체감쇠비 해석법을 개발하여 정해를 제시하고 이것을 기존의 선형조합 접근법에 의해 얻어진 전체감쇠비와 비교하여 선형조합 접근법의 유효성 여부를 검증하였다. 본 연구의 결과에 의하면, 강성은 작고 최적감쇠계수와 비슷한 감쇠계수를 갖는 댐퍼가 지점에서 가깝게 설치되어 있으며, 케이블의 진동이 저차 모드 위주로 발생하고 케이블의 자체감쇠가 크지 않은 일반적인 풍환경에서는 기존의 연구그룹에서 제시하는 연구결과나 선형조합 접근법을 적용하는 것에 무리가 따르지 않는다. 하지만 외부댐퍼나 예기치 못한 고차 진동모드의 발생, 강성이 큰 댐퍼가 사용되는 경우에는 본 연구를 적용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 본 연구는 케이블의 자체감쇠를 고려한 전체감쇠비의 정해를 제시하고 이것을 토대로 선형조합 접근법에 대한 적용근거를 제시하였다는 점에서 의미를 찾을 수 있다. 차후 본 연구를 발전시켜 공기역학적감쇠에 대응하는 최적감쇠계수를 실시간으로 제시할 수 있게 된다면 MR(Magneto-rheological) 댐퍼와 같은 준능동 댐퍼의 케이블-댐퍼 시스템 제어의 중요한 알고리즘이 될 것으로 기대된다.