• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.177-188
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• 2022

최근 이산화탄소 지중저장 모니터링 기술 중 하나인 미소진동 모니터링 기술에 대한 관심이 증가하면서 과거에 주로 사용되었던 지오폰이나 지진계가 아닌 분포형 광섬유 센서(distributed acoustic sensing, DAS)의 적용도 증가하고 있다. 특히 DAS를 이용하여 모니터링을 수행하면 시×공간적으로 거의 연속된 자료가 기록되게 되어 자료의 양이 방대해지게 되고 빠르고 정확한 자료 처리가 중요하게 된다. 자료처리 중 이벤트 탐지 및 위상 발췌는 가장 기초적인 과정으로 모든 자료에 대해 필수적으로 수행되어야 한다. 이 논문에서는 기계학습 기반의 P, S파 위상 발췌 알고리즘을 개발하여 전통적인 위상 발췌 방법의 한계를 보완하고, 전이학습 방법을 이용하여 신호 대 잡음비가 낮은 단일 성분 자료만 존재하는 DAS 자료에도 적용이 가능하도록 하였다. 사용된 기계학습 모델은 위상 발췌에 뛰어난 성능을 보이는 합성곱 신경망 기반의 EQTransformer를 ResUNet의 특성을 포함하도록 수정하여 구성하였다. 훈련자료는 전세계적으로 기록된 지진파형 자료인 STEAD자료를 이용하였고 학습 자료에 포함되지 않은 특성들에 대해서도 좋은 성능을 보이도록 기본 자료를 다양하게 변형시킨 자료도 학습에 사용하였다. 개발된 알고리즘은 학습자료와 다른 특성을 갖는 K-net 및 KiK-net 자료에 의해 성능이 검증되었다. 또한, 전이 학습을 통해 DAS 자료의 특성에 맞게 변형시킨 후 포항 장기분지에서 측정된 DAS자료에 적용시켜 그 성능을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권2호
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• pp.139-147
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• 2021

본 논문은 데이터의 일부만 레이블링이 되어있는 약지도 학습을 기반으로 하는 음향 이벤트 검출 시스템을 소개 및 구현하고, 시뮬레이션을 통해 각 파라미터가 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 음향 이벤트 검출 시스템은 음향 신호 내에 존재하는 이벤트의 종류, 시작/종료 시점을 추정하는 시스템으로, 이를 학습시키기 위해서는 음향 이벤트 신호와 그 종류, 시작/종료 시점에 대한 모든 정보가 제공되어야 한다. 하지만 이를 모두 표기하여 학습데이터를 만드는 것은 매우 큰 비용이 들어가며, 특히 시작/종료 시점을 정확히 표기하는 것은 매우 어렵다. 따라서 본 논문에서 다루는 약지도 학습 문제에서는 이벤트의 종류와 시작/종료 시점이 모두 표기된 "강하게 표기된 데이터"와, 이벤트의 종류만 표기된 "약하게 표기된 데이터", 그리고 아무런 표기가 되어 있지 않은 "미표기 데이터"를 이용하여 음향 이벤트 검출 시스템을 학습시킨다. 최근 이러한 문제에서는 평균-교사 모델을 이용한 음향 이벤트 검출 시스템의 성능이 우수하며, 따라서 널리 사용되고 있다. 다만, 평균-교사 모델은 많은 파라미터를 가지고 있고, 이는 성능에 영향을 다소 미칠 수 있으므로 신중하게 선택되어야 한다. 본 논문에서는 DCASE 2020 Task 4의 데이터를 이용하여 특징 값의 종류, 이동 평균 파라미터, 일관성 비용함수의 가중치, 램프-업 길이, 그리고 최대 학습율 등 5가지의 값에 대해 성능 분석을 진행하였으며, 각 파라미터에 대한 영향 및 최적 값에 대해 고찰하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권5호
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• pp.369-376
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• 2014

항공기 구조물 표면에 발생하는 외부 충격은 크랙과 같은 손상을 발생시킬 수 있으며 이는 차후 큰 결함을 야기하기 때문에 충격과 손상을 탐지하고 위치를 추정하는 것은 구조 안정성 모니터링에 있어 중요한 부분이다. 본 연구에서는 능동, 수동 센싱기법을 조합한 L-형상 압전체 센서 배열을 사용하여 충격과 손상을 탐지할 수 있는 기법을 개발하였다. 수동 센싱기법으로 1개 센서군 당 3개의 센서를 L-형상으로 배치하여 충격 발생 각도를 추정하고 2개의 센서군을 사용하여 충격위치를 탐지하는 방법을 도입하였다. 이 수동 센싱기법을 유도초음파 기반의 능동 센싱기법에 확대 적용하여 동일한 압전소자로 충격 탐지와 더불어 손상을 탐지할 수 있는 방법을 개발하였다. 이 기법은 방향에 따른 파동의 속도 변화와 같은 구조물에 대한 정보 없이도 위치 추정이 가능하여 비등방성 구조 내에서도 정확한 충격 및 손상 위치 정보를 얻을 수 있다. 개발된 기법을 날개 형태 구조물 및 CFRP 판에 적용하여 실험적으로 정확한 충격 및 손상 위치를 추정할 수 있음을 증명하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권3호
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• pp.220-226
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• 2003

본 연구에서는 선박 용접구조물의 피로균열 발생 여부와 균열의 진전 상황을 실시간으로 모니터링하기 위한 기초 연구단계로서 선박의 전형적인 용접형태인 필렛용접부(fillet welded joint)의 피로시험에 대한 음향방출(Acoustic Emission, AE)기법의 적용성을 검토하였다. 필렛용접부의 피로시험에서 균열의 발생과 진전, 위치를 검출하기 위하여 AE 카운트(ring down count)와 위치표정(source location)등을 이용하였다. 시험결과 용접 토우(toe)부의 표면균열(surface crack)이 관통균열(through crack)로 발전하기 전까지의 AE 신호는 비교적 미약하게 나타났으나 균열의 발생시점과 위치를 카운트-위치표정으로 어느 정도 추정 가능함을 확인하였다. 표면균열이 브라켓의 두께방향으로 관통한 시점에서는 AE 카운트의 양이 급격히 증가하였으며 카운트-위치표정, 이벤트(event)-위치표정으로 균열의 위치와 발생시점을 명확하게 확인할 수 있었다. 또한 AE 위치표정과 클러스터(cluster) 기능을 이용하여 균열발생 위치 이외의 영역에서 검출된 신호는 잡음에 기인한 것으로 추정할 수 있었다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권6호
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• pp.1487-1496
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• 2013

In this paper, a novel algorithm for PD localization in power transformers based on wavelet de-noising technique and energy criterion is proposed. Partial discharge is one of the main failures in power transformers. The localization of which could be very useful for maintenance systems. Acoustic signals due to a PD event are transient, irregular and non-repetitive. So wavelet transform is an efficient tool for this signal processing problem that gives a time-frequency demonstration. First, different wavelet based de-noising methods are analyzed. Then, a reasonable structure for threshold value determining and applying manner on signals is presented. Evaluated errors are good evidences for choices. Next, applying the elimination low energy frequency bands is discussed and developed as a de-noising method. Time differences between signals are used for PD localization. Different ways in time arrival detection are introduced and a novel approach in energy criterion method is presented. At the end, the quality of algorithm is verified through the different assays in lab.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권3호
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• pp.181-187
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• 2016

화력발전용 보일러 내부에는 연소열을 고온 고압의 스팀으로 변환하기 위한 열교환 튜브가 복잡한 형태로 배치되어 있다. 이 튜브에서 누설이 발생할 경우 고압의 스팀에 의해 치명적인 고장과 발전 정지를 초래하며, 누설 발생 여부를 조기에 검출하지 못할 경우 인근 튜브의 손상까지 연쇄적으로 발생하여 조기에 튜브 누설을 검출할 수 있는 기술 확립이 필요하다. 본 논문에서는 기존 보일러 튜브 누설 감시 설비(BTLD)에 음향방출(AE) 기술을 적용하여 기존 시스템 대비 미세누설을 검출하고 조기에 경보를 발생시킬 수 있는 시스템에 대해 개발을 하였다. 또한 이 시스템을 검증하기 위해 실제 운전 중인 560 MW급 화력발전소 보일러에서 다양한 크기(ⵁ2, ⵁ5, ⵁ10 mm)의 모의 누설시험을 실시하였으며, 그 결과 기존 시스템에서는 검출하지 못하였던 미세누설(ⵁ2 mm, ⵁ5 mm)에 대해 개발된 시스템은 조기에 경보를 발생(18 dB 이상 신호 상승)시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송∙미디어공학회 2019년도 하계학술대회
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• pp.160-162
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• 2019

음향 이벤트 인식 기술은 오디오 신호에서 음향 이벤트를 예측하는 기술로, 최근 대용량 데이터베이스의 배포, 인식 알고리즘과 하드웨어의 발전, 관련 인식 대회 등에 힘입어 많은 연구가 이루어지고 있는 분야이다. 본 논문에서는 음향 장면 및 이벤트 인식 관련 대회인 DCASE 챌린지에 대하여 기술하고, 약한 레이블 기반의 데이터를 학습해 강한 레이블을 예측하는 DCASE 챌린지 과제 4에 대하여 설명한다. 또한 DCASE 챌린지 과제 4에 제출된 다양한 음향 이벤트 인식 알고리즘과 데이터베이스의 종류에 따른 성능을 비교하여 음향 이벤트 인식 성능을 분석한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제12권2호
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• pp.97-119
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• 2013

This paper presents numerical and experimental results on the use of guided waves for structural health monitoring (SHM) of crack growth during a fatigue test in a thick steel plate used for civil engineering application. Numerical simulation, analytical modeling, and experimental tests are used to prove that piezoelectric wafer active sensor (PWAS) can perform active SHM using guided wave pitch-catch method and passive SHM using acoustic emission (AE). AE simulation was performed with the multi-physic FEM (MP-FEM) approach. The MP-FEM approach permits that the output variables to be expressed directly in electric terms while the two-ways electromechanical conversion is done internally in the MP-FEM formulation. The AE event was simulated as a pulse of defined duration and amplitude. The electrical signal measured at a PWAS receiver was simulated. Experimental tests were performed with PWAS transducers acting as passive receivers of AE signals. An AE source was simulated using 0.5-mm pencil lead breaks. The PWAS transducers were able to pick up AE signal with good strength. Subsequently, PWAS transducers and traditional AE transducer were applied to a 12.7-mm CT specimen subjected to accelerated fatigue testing. Active sensing in pitch catch mode on the CT specimen was applied between the PWAS transducers pairs. Damage indexes were calculated and correlated with actual crack growth. The paper finishes with conclusions and suggestions for further work.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권10호
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• pp.1423-1430
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• 2003

In this paper, we develop a real time monitoring system to detect third-party damage on natural gas pipeline. When the damage due to third-party incidents causes an immediate rupture, the developed on-line monitoring system can help reducing the sequences of event at once. Moreover, since many third-party incidents cause damage that does not lead to immediate rupture but can grow with time, the developed on-line monitoring system can execute a significant role in reducing many third-party damage incidents. Also, when the damage is given at a point on natural gas pipeline, the acoustic wave is propagated very fast about 421.3 m/s. Therefore, the data processing time should be very short in order to detect precisely the impact position. Generally, the pipeline is laid under ground or sea and the length is very long. So a wireless data communication method is recommendable and the sensing positions are limited by laid circumstance and setting cost of sensors. The calculation and monitoring software is developed by an algorithm using the propagation speed of acoustic wave and data base system based on wireless communication and DSP systems. The developed monitoring system is examined by field testing at Balan pilot plant, KOGAS being done in order to demonstrate its validity through reactive detection of third-party contact with pipelines. Furthermore, the development system was set at the practical pipelines such as an offshore pipeline between two islands Yul-Do and Youngjong-Do, and a land branch of Pyoungtaek, Korea and it has been operating in real time.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권7호
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• pp.1055-1061
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• 2004

In this research, a vision system for detecting breakages of small-diameter taps, which are rarely detected by the indirect in-process monitoring methods such as acoustic emission, cutting torque and motor current, was developed. Two HMI (Human Machine Interface) programs to embed the developed vision system into a Siemens open architecture controller, 840D, were developed. They are placed in sub-windows of the main window of the 840D and can be activated or deactivated either by a softkey on the operating panel or the M code in the NC part program. In the event that any type of tool breakage is detected, the HMI program issues a command for an automatic tool change or sends an alarm signal to the NC kernel. An evaluation test in a high-speed tapping machine showed that the developed vision system was successful in detecting breakages of small-diameter taps up to M1.