• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.271-277
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• 2020

여러 센서를 이용한 구조물의 구조 응답을 모니터링하는 사례가 증가하고 있다. 그러나 비용과 관리 문제로 인해 제한된 센서만이 구조물에 설치되어 일부의 구조 응답만을 수집하는 경우가 대부분이다. 이는 구조물의 전체 거동을 분석하는데 장애요소로 작용하게 된다. 따라서 제한된 센서를 이용해 센서가 설치되지 않은 위치에서의 응답을 신뢰할 수 있는 수준으로 예측하는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 제한된 정보를 이용해 저층 건물 구조물의 지진 응답을 예측하는 해석적 연구를 수행한다. 활용 가능한 응답 정보는 1층과 최상층의 가속도 응답만을 사용할 수 있다고 가정한다. 두 정보를 이용하면 구조물의 1차 고유진동수를 얻을 수 있다. 1층 가속도 정보는 구조물의 가력 정보로 활용한다. 최상층의 가속도이력응답에 대한 오차와 대상 구조물의 1차 고유진동수 오차를 최소화하는 구조물의 질량과 강성 정보를 유전자알고리즘을 이용해 예측하는 기법을 제시한다. 제약조건은 고려하지 않는다. 탐색공간을 의미하는 설계변수의 범위를 결정하기 위해 인공신경망 기반의 파라미터 예측기법을 제시한다. 또한 유전자알고리즘을 통해 얻게 되는 해를 개선시키기 위해 앞서 언급한 인공신경망을 활용한다. 제시한 기법을 검증하기 위해 5층 구조물 예제를 사용한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.27-34
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• 2016

시설물의 거동 파악을 위한 대표적인 방법으로는 가속도센서에서 측정되는 동적응답을 이용하여 역해석을 통해 구조변수를 추정하는 방법이 있다. 정확한 구조변수의 추정을 위해서는 최적화된 센서의 위치가 필요한데, 본 논문에서는 다양한 최적 센서위치를 추정하는 방법을 정리하였으며, 기존 시간영역에서만 사용되었던 Hankel matrix법을 주파수영역으로 확대 개발하여 기존 최적 센서위치 추정 방법들과 결과를 비교 분석하였다. 결과 비교 및 검증을 위해 지진동에 의한 동적 해석을 수행하여 기존 및 새로운 방법으로 선택된 최적 센서위치 에서의 가속도데이터를 활용하여 FFT(Fast Fourier Transform)를 통해 진동 형상의 크기를 구하고, spline function으로 전체 자유도에 대한 진동 형상을 추정하였으며, 추정된 진동 형상과 해석적으로 구해진 진동 형상과의 MAC 지수를 통하여 다양한 방법들의 모드 추정의 정확도를 비교하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권6호
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• pp.1320-1327
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• 2013

In this paper, two different electromagnetic energy harvesters using bulk micromachined silicon spiral springs and Polydimethylsiloxane (PDMS) packaging technique have been fabricated, characterized, and compared to generate electrical energy from ultra-low ambient vibrations under 0.3g. The proposed energy harvesters were comprised of a highly miniaturized Neodymium Iron Boron (NdFeB) magnet, silicon spiral spring, multi-turned copper coil, and PDMS housing in order to improve the electrical output powers and reduce their sizes/volumes. When an external vibration moves directly the magnet mounted as a seismic mass at the center of the spiral spring, the mechanical energy of the moving mass is transformed to electrical energy through the 183 turns of solenoid copper coils. The silicon spiral springs were applied to generate high electrical output power by maximizing the deflection of the movable mass at the low level vibrations. The fabricated energy harvesters using these two different spiral springs exhibited the resonant frequencies of 36Hz and 63Hz and the optimal load resistances of $99{\Omega}$ and $55{\Omega}$, respectively. In particular, the energy harvester using the spiral spring with two links exhibited much better linearity characteristics than the one with four links. It generated $29.02{\mu}W$ of output power and 107.3mV of load voltage at the vibration acceleration of 0.3g. It also exhibited power density and normalized power density of $48.37{\mu}W{\cdot}cm-3$ and $537.41{\mu}W{\cdot}cm-3{\cdot}g-2$, respectively. The total volume of the fabricated energy harvesters was $1cm{\times}1cm{\times}0.6cm$ (height).

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.107-114
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• 2019

본 논문에서는 진원지 주변에서 빠르고 정확한 지진 조기 경보를 수행하기 위한 선착 P파 다중 탐지 시스템과 이를 구동하기 위한 지진파 초동 탐지 및 경보 알고리즘을 개발하였다. 공용 중인 5개소(포항지역 4개소)의 건축물을 선정하여 개발한 계측 시스템을 설치하였고, 지반 진동을 실시간 모니터링하며 실증시험을 진행하였다. 실증 모니터링 중 2019년 9월 26일 포항 지역에서 규모 2.3의 지진이 발생하였다. 포항지역에 설치된 총 4개소의 시스템 중 3개소에서 P파 초동 탐지 알고리즘이 작동되어 지진동 이벤트로 기록되었다. 진원지로부터 5.5 km로 가장 가까운 계측소는 지진 발생 후 1.2초 후 P파 초동이 감지되었으며, P파 도달 후 약 1.02초 후 S파가 도달하여 다소의 경보시간을 제공해주었다. P파가 탐지된 3곳의 최대 가속도는 각각 6.28gal, 6.1gal, 5.3gal로 기록되었으며, 이벤트 경보 발령을 위한 최대 지반 가속도의 임계값(25.1gal)을 초과하지 않아 경보 알고리즘이 작동하지 않았다. 향후 지속적인 모니터링 및 분석을 통해 추가 검증이 이루어진다면 국내 실정에 맞는 실효성 높은 지진 경보 시스템으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.