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IoT 및 도메인 지식 기반 교량 케이블 모니터링 자동화 시스템 구축 연구 (Development of Autonomous Cable Monitoring System of Bridge based on IoT and Domain Knowledge)

  • 민지영;박영수;박태림;길윤섭;진승섭
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제28권3호
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    • pp.66-73
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    • 2024
  • 사장교에서 케이블 부재는 하중을 전달하는 가장 중요한 부재 중 하나이다. 따라서 사장교의 구조적 상태 및 안정성을 평가하기 위해서는 케이블의 상태를 파악하기 위해 지속적인 모니터링을 수행하는 것이 중요하다. 이러한 모니터링 시스템은 케이블에 부착된 가속도계를 통해 진동을 측정하고 이를 토대로 케이블 장력과 감쇠비를 추정하고, 이를 토대로 케이블의 상태 평가의 기초자료로 활용한다. 이러한 상시 모니터링 시스템은 지속적으로 진동 데이터를 측정하기 때문에 데이터 수집 시스템을 포함한 하드웨어가 안정적이고 전력 효율성이 높아야 한다. 또한 지속적으로 생성되는 대량의 진동 신호들을 사람의 개입을 최소화하며 안정적으로 분석할 수 있는 자율모니터링 시스템이 요구된다. 본 연구에서는 IoT를 활용한 도메인 지식 기반 자율 모니터링 시스템을 개발하였다. 케이블 자율 모니터링 시스템을 구현하기 위한 가장 중요한 요소는 케이블의 장력과 감쇠비의 추정을 위한 진동 신호의 주파수 영역 내 발생하는 첨두의 자동 추정이다. 본 연구에서는 도메인 지식 기반 첨두 자동 추정 알고리즘을 데이터 수집 및 On-Board Processing이 가능한 IoT 시스템에 내장하여 IoT 센서 단에서 Edge computing이 가능한 효율적인 IoT 자율 모니터링 시스템을 구현하였다. 개발된 자율 모니터링 시스템을 국내 사장교에 설치하여 장기간 현장 운영 성능을 평가하였으며, 그 결과 장기 데이터 수신률, 장력 추정의 정확성, 효율성 측면에서 기존 시스템과 비교하여 작동 성능을 확인하고 검증하였다.

효율적인 SHM을 위한 압축센싱 기술 - Kobe 지진파형을 이용한 CAFB의 최적화 및 지진응답실험 중심으로 (Compression Sensing Technique for Efficient Structural Health Monitoring - Focusing on Optimization of CAFB and Shaking Table Test Using Kobe Seismic Waveforms)

  • 허광희;이진옥;서상구;정유승;전준용
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제24권2호
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    • pp.23-32
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    • 2020
  • 압축센싱 기술인 CAFB는 대상 구조물의 원시신호를 목적된 주파수 범위의 신호로 압축하여 획득하도록 개발되었다[27]. 이때 압축센싱을 위해 CAFB는 대상 구조물의 목적된 주파수 범위에 따라 다양한 기준신호로 최적화 될 수 있다. 또한, 최적화된 CAFB는 지진과 같은 돌발/위험상황에서도 대상 구조물의 유효한 구조응답을 효율적으로 압축할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 상대적으로 유연한 구조물의 효율적인 구조 건전도 모니터링을 위하여 목적된 주파수 범위를 10Hz 미만으로 설정하고, 이를 위한 CAFB의 최적화 방법과 지진상황에서 CAFB의 지진응답성능을실험적으로 평가하였다. 이를 위해 본 논문에서는, 먼저 Kobe 지진파형을 이용하여 CAFB를 최적화하였고, 이를 자체 개발한 무선 IDAQ 시스템에 임베디드 하였다. 그리고, Kobe 지진파형을 이용하여 2경간 교량에 대한 지진응답실험을 수행하였다. 마지막으로 CAFB가 내장된 IDAQ 시스템을 이용하여 실시간으로 2경간 교량의 지진응답을 무선으로 획득하고, 획득된 압축신호는 원시신호와 상호 비교하였다. 실험의 결과로부터 압축신호는 원시신호와 대비하여 우수한 응답성능과 데이터 압축효과를 보였고, 또한 CAFB는 지진상황에서도 구조물의 유효한 구조응답을 효과적으로 압축센싱할 수 있었다. 최종적으로 본 논문에서는 목적된 주파수 범위(10Hz 미만)에 적합하도록 CAFB의 최적화 방법을 제시하였고, CAFB는 지진상황의 계측-모니터링을 위해 경제적이고 효율적인 데이터 압축센싱 기술임을 증명하였다.

동해안 오구굿 중 판염불에 나타난 불교음악의 영향 - 김장길의 소리를 중심으로 - (The influence with buddhist music appearing in PanYeombul out of Ogu exorcism of East coast - focused on the song by Kim Janggil -)

  • 서정매
    • 공연문화연구
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    • 제34호
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    • pp.277-313
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    • 2017
  • 본 연구는 동해안 오구굿 중 김장길이 소리한 판염불의 악곡 중 6곡을 대상으로 선율을 분석하여 무가(巫歌) 판염불에 나타난 불교음악의 영향을 살펴본 것이다. 그 결과를 요약해보면 다음과 같다. 첫째, 2016년 10월 16일에 연행된 김장길의 판염불의 구성은 <창혼>, <예불>, <망자축원>, <장엄염불>, <대다라니>, <오방례>, <지장보살 정근>, <법성게>, <극락세계십종장엄>, <아미타불 정근>, <지옥가>로 구성된다. 다만 판염불은 같은 양중이 연행한다 하더라도 상황에 따라 더 추가되고 생략될 수 있으므로 그 절차구성은 매우 유동적이다. 그러나 김용택의 것과 비교했을 때 <지옥가> 외에 <대다라니>가 공통되는 것으로 보아 동해안 오구굿의 판염불에는 <대다라니>가 중요한 위치를 차지하는 것으로 보인다. 둘째, <대다라니>는 불가에서는 일반적으로 '신묘장구대다라니'라고 칭하고 있고 김용택도 이 명칭을 그대로 수용하고 있는데 반해, 김장길은 '염화장구대다라니'라고 하여 차별되는 명칭을 사용한다. 염화는 '손가락에 꽃을 집어들었다'는 뜻으로 불가적 의미이지만 보편적으로 사용하는 명칭이 아니다. 이로보아 김장길은 불경의 '대다라니'를 수용하되 차별된 명칭을 사용함으로써 불교의례와는 구별되는, 무의례만의 의미를 부여하고자 한 것으로 보인다. 셋째, 동해안 오구굿의 판염불은 크게 두 부분으로 나누어진다. 전반부의 <판염불>과 후반부의 <지옥가>이다. <판염불>은 양중이 앉아서 직접 징 반주를 하며 독송하고, <지옥가>는 양중이 꽹과리를 들고 일어서서 독송하는데 이때 악사들이 삼공잽이 장단으로 반주한다. 노래와 반주가 이중주처럼 주고받는 형식으로 이루어지므로 음악적으로도 가장 고조되고 강조된다. <판염불>은 판염불 지옥가로 구분해서 보기도 하지만, 한 명의 양중에 의해 독송되는 절차이므로 일반적으로 하나의 절차로 해석한다. 넷째, 김장길의 판염불에서 반주역할을 하는 징은 악구를 구분하고 악곡의 단락을 짓는 역할이다. 일자일음의 염불을 노래할 때, 숨을 고르거나 목을 가다듬는 등 호흡의 정리가 필요한데 이때 징이 그 사이를 메운다. 징은 악구를 구분하여 음악적 단락을 지어주므로, 가사의 전달을 명확하게 한다. 징의 리듬은 균등한 2소박을 제외하고는 대부분 3소박으로 이루어져 있으며, 암쇠(♩♪)보다는 숫쇠(♪♩)의 빈도가 압도적으로 많다. 또한 당김음이 자주 사용된다. 균등한 2소박의 반주에서도 엇박 또는 단장(短長) 리듬을 자주 사용하여 단조로운 균등리듬에 변화를 주어 음악적 활력을 준다. 이와 같은 엇박과 단장리듬은 긴장감을 자아내는 숫쇠리듬과 일맥상통하는 것으로, 양중 김장길만의 리듬특징으로 보아진다. 다섯째, 모든 악곡은 mi, sol, la, do, re의 5음구성이며, do'${\searrow}$la${\searrow}$sol${\searrow}$mi의 하행선율이 압도적으로 많다. 하행선율은 슬픈 느낌을 자아내는 것으로 망자에 대한 슬픔을 음악적으로 잘 표현한 것이므로, 김장길의 음악적 감각을 엿볼 수 있다. 악곡은 전체적으로 la${\searrow}$sol${\searrow}$mi의 완전4도 하행에서 sol의 시가가 짧게 나타나는 전형적인 메나리토리로 이루어져 있다. 여섯째, 김장길은 기존 염불의 가사를 수용하되 그대로 부르지 않고 그 사이사이에 '원왕생'이나 '나무아미타불' 등과 같은 가사를 삽입하였고 한문으로 구성된 예불가사에서는 '합소사~'와 같은 한글가사를 추가하였다. 또 슬픈 느낌을 표현하기위해 '이이이이이이이~'와 같은 구절을 삽입하기도 하였다. 이는 망자를 극락왕생하고자 하는 염원을 극대화함과 동시에 불교의 색채를 감소시키고 무속적인 느낌을 주고자한 것으로 보인다. 일곱째, 불교의 색채를 감소시키고자 하는 특징은 가사붙임새에서도 마찬가지이다. 예를 들어, <다게>의 끝 가사와 <칠정례>의 시작가사 사이에서는 일반적으로 휴지를 주어 단락을 구분하지만, 김장길은 오히려 휴지 없이 하나의 곡조로 진행하여 불교 독송의 색채감을 배제하였다. 선율도 일반 불교독송의 것과는 차별된다. 이는 불교의례문을 수용하되, 불가식의 염송과는 구별되는 무의례만의 특징을 부여하고자 하는 김장길의 의지로 해석된다. 여덟째, 분석한 곡목은 크게 4가지 장단으로 나눌 수 있다. 일정한 장단이 없는 <창혼> <망자축원>, 2소박의 균일한 장단의 <예불> <대다라니>, 3+2+3+2의 혼소박으로 된 10/8박자의 엇모리장단으로 된 <지장보살 정근>, 3+2+3의 혼소박으로 구성된 삼공잽이 장단의 <지옥가> 등 악곡에 따라 각기 구분되는 장단으로 이루어져있다. 이중 <지장보살 정근>은 불가에서도 자주 연행되는 의식이지만, 엇모리장단으로 되어서 무속적인 느낌을 자아내며, <지옥가> 역시 삼공잽이 장단으로 연주되어 동해안 무의례만의 특징을 이룬다.