• Geomechanics and Engineering
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• 제29권6호
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• pp.627-643
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• 2022

Water-rock interactions have a significant influence on the mechanical behavior of rocks. In this study, uniaxial compression and tension tests on different water-treated sandstone samples were conducted. Acoustic emission (AE) monitoring and micro-pore structure detection were carried out. Water-rock interactions and their effects on rock mechanical behavior were discussed. The results indicate that water content significantly weakens rock mechanical strength. The sensitivity of the mechanical parameters to water treatment, from high to low, are Poisson ratio (𝜇), uniaxial tensile strength (UTS), uniaxial compressive strength (UCS), elastic modulus (E), and peak strain (𝜀). After water treatment, AE activities and the shear crack percentage are reduced, the angles between macro fractures and loading direction are minimized, the dynamic phenomenon during loading is weakened, and the failure mode changes from a mixed tensile-shear type to a tensile one. Due to the softening, lubrication, and water wedge effects in water-rock interactions, water content increases pore size, promotes crack development, and weakens micro-pore structures. Further damage of rocks in fractured and caved zones due to the water-rock interactions leads to an extra load on the adjoining coal and rock masses, which will increase the risk of dynamic disasters.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권4호
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• pp.1132-1141
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• 2019

Steel-concrete-steel (SCS) sandwich structures have important advantages over conventional concrete structures, however, bond-slip between the steel plate and concrete may lead to a loss of composite action, resulting in a reduction of stiffness and fatigue life of SCS sandwich structures. Due to the inaccessibility and invisibility of the interface, the interfacial performance monitoring and debonding detection using traditional measurement methods, such as relative displacement between the steel plate and core concrete, have proved challenging. In this work, two methods using piezoelectric transducers are proposed to detect the bond-slip between steel plate and core concrete during the test of the beam. The first one is acoustic emission (AE) method, which can detect the dynamic process of bond-slip. AE signals can be detected when initial micro cracks form and indicate the damage severity, types and locations. The second is electromechanical impedance (EMI) method, which can be used to evaluate the damage due to bond-slip through comparing with the reference data in static state, even if the bond-slip is invisible and suspends. In this work, the experiment is implemented to demonstrate the bond-slip monitoring using above methods. Experimental results and further analysis show the validity and unique advantage of the proposed methods.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.477-485
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• 2010

다양한 모니터링 센서는 구조물의 손상측정과 예측에 많이 사용되고 있다. 광섬유센서, 압전소자(PZT) 센서, MEMS(Micro Electro Mechanical System)센서 등의 스마트 센서는 기존 센서를 대체하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 PZT센서를 실험체에 부착한 후 충격하중을 가하여 PZT센서의 출력 전압의 특성을 이용하여 실험체의 손상을 예측하고자 하였다. PZT센서를 이용한 보 이음부의 손상실험에서는 $H-400{\times}200{\times}8{\times}13$ 철골을 이용하여 단순보를 제작하고 중앙에 볼트 이음을 하였으며, PZT센서의 민감도 측정을 위해 기존 가속도계의 가속도값과 PZT센서의 전압값의 FFT 결과를 비교하였다. 또한 이음부의 볼트풀림을 이용하여 단순보의 손상을 가정하고 손상계측실험도 병행하였다. 철골 플레이트 보의 손상계측 실험에서는 $PL600{\times}65{\times}5.8$로 단순보 실험체를 제작하여 세 곳에 손상을 주어 충격하중 실험을 하였다. 손상의 정도는 쇠톱을 이용하여 보 단면의 양쪽에 6~42 mm로 절단하였다. FFT를 사용하여 손상의 유무에 따른 고유진동수의 비(${\omega}_c/{\omega}$)를 구하여 손상을 파악하였고 모드에 따른 손상의 위치와 정도를 파악하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.166-171
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• 2010

Wired monitoring systems have been used for damage detection and dynamic analysis of large structures(bridges, dams, plants, etc.). However, the real-world applications still remain limited, mainly due to time and cost issues inherent to wired systems. In recent years, an increasing number of researchers have adopted WSN(wireless sensor network) technologies to the field of SHM(structural health monitoring). Accurate time synchronization is most critical for the wireless approach to be feasible for SHM purpose, along with sufficient wireless bandwidth and highly precise measuring resolution. To satisfy technical criteria stated above, a wireless vibration monitoring system that uses high-precision MEMS(micro-electro-mechanical system) sensors and A/D convertor is discussed in detail. It was found experimentally that the level of time synchronization fell within $200\;{\mu}sec$.

• KIEAE Journal
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• 제7권4호
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• pp.147-152
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• 2007

Numerous non-destructive tests(NDT) to assess the safety of real structures have been developed. System identification(SI) techniques using dynamic responses and behaviors of structural systems become an outstanding issue of researchers. However the conventional SI techniques are identified to be non-practical to the complex and tall buildings, due to limitation of the availability of an accurate data that is magnitude or location of external loads. In most SI approaches, the information on input loading and output responses must be known. In many cases, measuring the input information may take most of the resources, and it is very difficult to accurately measure the input information during actual vibrations of practical importance, e.g., earthquakes, winds, micro seismic tremors, and mechanical vibration. However, the desirability and application potential of SI to real structures could be highly improved if an algorithm is available that can estimate structural parameters based on the response data alone without the input information. Thus a technique to estimate structural properties of building without input measurement data and using limited response is essential in structural health monitoring. In this study, shaking table tests on three-story plane frame steel structures were performed. Out-put only model analysis on the measured data was performed, and the dynamic properties were inverse analyzed using least square method in time domain. In results damage detection was performed in each member level, which was performed at story level in conventional SI techniques of frequency domain.

• 보존과학회지
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• 제35권3호
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• pp.197-208
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• 2019

목조문화재의 생물피해는 보존환경과 밀접한 관계가 있고, 급속한 기후변화로 인해 피해가 가속화될 수 있으므로 문화재 보존을 위해서는 환경 특성을 파악하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 순천 선암사의 조사당을 대상으로 흰개미 피해 현황과 미기상, 중기상, 국지기상의 주요 환경인자 특성을 관찰하였다. 그 결과, 조사당 북서쪽 기둥에서 뚜렷한 육안피해와 흰개미 탐지견 반응이 있었고, 북동쪽 기둥에서 흰개미 탐지반응이 추가되었다. 이 기둥들은 전면에 위치한 기둥보다 표면온도가 낮고 표면 수분량과 함수율이 높은 특징이 있었다. 각 기상의 전체 시간 평균온도는 비슷하였으나 상대습도는 차이가 있었고, 미기상은 70% 이상의 높은 상대습도가 빈번히 나타났다. 특히 조사당 내부에서 흰개미 활동 일수가 가장 많았던 것으로 산출되었다. 통계 분석 결과에서는 F 비를 통해 세 기상 간 차이가 있음을 확인하였다. 또한 온도와 상대습도의 t 통계량을 통해 환경인자 간의 차이는 온도보다 습도가 더 크고, 중기상과 국지기상에서는 상대습도 차이가 더 큰 것이 확인되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.351-359
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• 2011

최근 토목, 기계 및 항공 분야에서 구조물의 안전성 및 적정 성능 수준 확보를 위하여 구조물의 결함 및 노후화에 의한 성능저하 등을 상시적으로 모니터링하기 위한 관심이 높아지고 있다. 실제 구조물에서는 내부 미세 균열에서부터 국부 좌굴, 볼트 풀림, 피로 균열 등과 같이 다양한 형태의 손상이 복합적으로 발생 가능한데, 복합 손상을 단일 모드 계측 시스템으로부터 진단하기는 매우 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복합 손상을 효율적으로 진단하기 위하여 선행 연구에서 제안된 압전센서를 이용한 자가 계측 회로 기반의 다중 모드 계측 시스템을 적용하였다. 자가 계측 회로 기반 다중 모드 계측 시스템은 크게 두 가지 형태의 신호를 계측한다. 첫 번째 모드는 임피던스 계측으로부터 특정 주파수 대역의 구조 응답을 계측하며, 두 번째 모드는 유도 초음파 계측으로부터 단일 중심 주파수에 해당하는 구조 응답을 계측한다. 복합 손상을 손상 유형별로 분류하기 위하여 E/M 임피던스와 유도 초음파의 계측으로부터 추출한 특성을 이용하여 2차원 손상지수를 계산하고 이를 지도학습 기반 패턴인식 기법 중 확률론적 신경망 기법에 적용한다. 제안된 기법의 적용성 검토를 배관 구조물에 인위적으로 다중 손상을 생성시켜 실험을 수행하였다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.58-67
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• 2003

본 연구에서는 구조의 건전성을 실시간으로 모니터링하기 위해 변형률 및 파손을 동시에 감지할 수 있는 두 가지 형태의 광섬유 센서 시스템을 제안하였다. 구성된 광섬유 센서 시스템은 파손신호 취득에 사용되는 단파장 광원의 형태에 따라 EDFA에 FBG 사용한 것과 Fabry-Perot 필터를 사용한 것으로 나뉘며 EFPI센서를 통해 복합재 시편의 인장실험을 모니터링 하는데 적용되었다. 먼저, 복합재의 초기파손모드에 해당하는 모재균열 신호의 특징을 알기 위해 압전세라믹 센서를 이용하여 시편의 두께와 폭의 변화에 따른 신호특성을 파악하였다. 정량적 파손신호의 특성 분석을 위해 STFT와 Wavelet Transform과 같은 시간 주파수 변환방법을 사용하였으며, 시편의 형상변화에 따라 모재균열 신호의 주파수영역 특성이 변화함을 확인하였다 광섬유 센서로 취득 된 파손신호 및 변형률 측정값을 각각 압전세라믹 센서와 변형률게이지의 결과 값과 서로 비교하였다. 광섬유 센서 시스템들을 이용한 장시간동안의 인장실험 결과 변형률의 값은 변형률게이지의 측정값과 잘 일치하였으며 파손감지 시스템 또한 미세한 파손신호까지 민감하게 감지해 낼 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.134-141
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• 2011

최근 사회 기반 시설물에서 구조물의 안전성 및 적정 성능 수준을 확보하기 위하여 구조물의 결함 빛 노후화에 의한 성능 저하 등을 상시적으로 모니터링하기 위한 관심이 높아지고 있다. 이 중 배관 구조물은 국가 주요 자원의 수송을 책임지는 핵심 사회 기반 시설물임에도 불구하고 지중에 매립된다는 위치적 특성 상 상시적으로 구조물의 상태를 모니터링하기는 매우 어렵다. 또한 배관 구조물에서는 내부 미세 균열에서부터 국부 좌굴, 볼트 풀림, 피로 균열 등과 같이 다양한 형태의 손상이 복합적으로 발생 가능하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복합 손상을 효율적으로 진단하기 위하여 압전센서를 이용한 자가 계측 회로 기반의 유도 초음파 계측 시스템을 복합 손상 진단에 적용하였다. 유도 초음파 자가 계측으로부터 특정 중심 주파수에 해당하는 구조물의 웨이블렛 응답을 계측한다. 복합 손상을 유형별로 분류하기 위하여 유도 초음파 계측으로부터 추출한 특성을 이용하여 손상지수를 계산하고 이를 지도학습 기반 패턴인식 기법에 적용한다. 제안된 기법의 적용성 검토를 위하여 배관 구조물에 인위적으로 다중 손상을 생성시켜 시험을 수행하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.157-157
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• 2017

To minimize the damage by wild birds and acquire the benefits such as protection against weeds and maintenance of water content in soil, the mulching black color vinyl after seeding should be carried out. Non-contact and non-destructive methods that can continuously determine the locations are necessary. In this study, a crop position detection method was studied that uses infrared thermal image sensor to determine the cotyledon position under vinyl mulch. The moving system for acquiring image arrays has been developed for continuously detecting crop locations under plastic mulching on the field. A sliding mechanical device was developed to move the sensor, which were arranged in the form of a linear array, perpendicular to the array using a micro-controller integrated with a stepping motor. The experiments were conducted while moving 4.00 cm/s speed of the IR sensor by the rotational speed of the stepping motor based on a digital pulse width modulation signal from the micro-controller. The acquired images were calibrated with the spatial image correlation. The collected data were processed using moving averaging on interpolation to determine the frame where the variance was the smallest in resolution units of 1.02 cm. Non-linear integral interpolation was one of method for analyzing the frequency using the normalization image and then arbitrarily increasing the limited data value of $16{\times}4pixels$ in one frame. It was a method to relatively reduce the size of overlapping pixels by arbitrarily increasing the limited data value. The splitted frames into 0.1 units instead of 1 pixel can propose more than 10 times more accurate and original method than the existing correction method. The non-integral calibration method was conducted by applying the subdivision method to the pixels to find the optimal correction resolution based on the first reversed frequency. In order to find a correct resolution, the expected location of the first crop was indicated on near pixel 4 in the inversion frequency. For the most optimized resolution, the pixel was divided by 0.4 pixel instead of one pixel to find out where the lowest frequency exists.