• 제목/요약/키워드: smart structures

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프리캐스트 PSC 곡선 거더교의 구조거동에 대한 실험적 연구 (Experimental Study on Structural Behavior of Precast PSC Curved Girder Bridge)

  • 김성재;김성배;엄기하;김장호
    • 대한토목학회논문집
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    • 제34권6호
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    • pp.1731-1741
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    • 2014
  • 교통수요의 증가에 따른 교통혼잡을 피하기 위하여 고가도로와 고속도로, 경전철 등이 활발히 건설되고 있으며, 이에 따라 접속부 등과 같은 곡률반경이 작은 곡선교 구간의 발생이 증가하고 있다. 초기에는 직선형의 주형을 연결하여 곡선을 이루는 방법을 사용하였으나, 공사비의 증가와 미관성 측면에서 용이하지 않아 강재를 사용한 곡선주형이 개발되어 적용되고 있다. 강재의 특성상 기하학적인 형상을 구현하는데 상대적으로 손쉽기 때문에 대부분의 곡선교에서는 강재를 이용한 강박스 거더교를 주로 사용하고 있다. 그러나 강박스 거더교는 초기 공사비가 고가이고, 도장과 같은 지속적인 유지관리가 필요한 문제점을 가지고 있다. 최근에는 I형 강재 플레이트 거더를 사용하는 방법이 활발히 연구되고 있으나 곡선 I형상의 특성상 개단면이고 얇은 플레이트를 사용하기 때문에 비틀림 강성이 매우 작아 안전성에 문제가 있는 것으로 지적되고 있다. 이러한 곡선강교의 대안으로 경제성과 안전성이 확보되는 프리캐스트 PSC 곡선거더가 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 프리캐스트 PSC 곡선거더를 효율적으로 제작할 수 있는 스마트 몰드 시스템을 개발하고 이를 적용한 2주형 40m 실물교량의 정적 휨 파괴 실험을 통하여 안전성을 확인하고자 한다. 제작단계에서 단일 거더는 곡률반경에 의해 거더의 전도에 대한 안정성이 문제가 있으나 가로보로 연결된 멀티거더는 하중분배가 적절히 이루어지며 안정성이 확보되는 것으로 나타났다. 정적구조 실험결과에서는 균열하중(1,400 kN)이 설계하중(450 kN)의 약 3배 이상 높은 것으로 나타났으며, 허용처짐량에 해당하는 하중은 설계하중의 4배인 1,800 kN에서 발생하여 사용성과 안전성이 모두 확보되는 것으로 나타났다.

다종 위성영상 자료 융합 기반 수자원 모니터링 기술 개발 (Water resources monitoring technique using multi-source satellite image data fusion)

  • 이슬찬;김완엽;조성근;전현호;최민하
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제56권8호
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    • pp.497-508
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    • 2023
  • 수자원의 계절적 편중이 심한 한반도에서 농업용 저수지는 이를 효과적으로 유지 및 관리하기 위한 필수적인 구조물이다. 저수지 모니터링을 위한 수단으로 광학 및 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 위성영상이 활용되고 있으나, 광학영상은 기상현상에 의한 간섭이 심하다는 한계점이 존재하며, SAR 영상은 짙은 식생에서 일어나는 다중 산란 및 노이즈에 의한 오탐지 및 미탐지가 발생하기 쉽다. 이에 본 연구에서는 광학 영상과 SAR 영상의 융합을 통해 저수지 수체 탐지 정확도를 높이고 상호보완적 작용에 대해 정량적으로 분석하고자 하였다. 경기도 이동저수지, 충청남도 천태 저수지를 대상으로, 국내 고해상도 위성인 차세대중형위성 1호, 다목적실용위성 3호 및 3A호, 그리고 유럽우주국의 Sentinel-2 영상 기반 Normalized Difference Water Index (NDWI)와 SAR 탑재 위성인 Sentinel-1 단일 영상에 비지도학습 기법인 K-means 클러스터링 기법을 사용하여 수체를 탐지하고, NDWI-SAR 후방산란계수로 이루어진 2-D grid space에 동일 기법을 활용하여 정확도의 향상 정도를 파악하였다. 전반적인 정확도는 다목적실용위성이 가장 높은 것으로 나타났으며(두 저수지 모두 0.98), 이후 Sentinel-1(두 저수지 모두 0.93), Sentinel-2(이동: 0.83, 천태: 0.97), 차세대중형위성(이동: 0.69, 천태: 0.78) 순서로 감소하였다. 천태저수지에서 2-D K-means 클러스터링 기법을 적용한 결과 차세대중형위성의 수체탐지 정확도는 약 85%의 정밀도 향상과 14%의 재현율 감소와 함께 약 22% 향상되었으며(정확도 약 0.95), 다목적실용위성 및 Sentinel-2의 수체탐지 정밀도는 3-5% 향상되었고, 재현율은 4-7% 감소하였다. 추후 차세대중형위성 5호인 수자원위성 등 고해상도 SAR 위성과 이를 활용할 수 있는 고도화된 영상 융합기술, 수체 탐지 기술이 개발된다면 국내 수자원에 대한 매우 정확한 모니터링이 가능할 것으로 기대된다.

지능형 빔 재구성 시스템을 위한 3-D 빔 조향 안테나 (3-D Beam Steering Antenna for Intelligent Beam-reconfigurable System)

  • 이창용;김용진;정창원
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권10호
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    • pp.4773-4779
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    • 2012
  • 본 논문은 지능형 또는 스마트 안테나 시스템에 사용 할 수 있는 두 종류의 3-D 빔 조향 재구성 안테나를 제안하였다. 제안된 두 안테나는 삼각형(구조1.) 및 원형(구조2.)의 루프 구조와 구부러진 다이폴 안테나의 결합형 구조를 갖는다. 제안된 안테나는 하나의 안테나 소자로 4개의 스위치 동작에 따라 xy-평면으로 3개의 빔 State (0, 1, 2) 뿐만 아니라 xz-평면으로 3개의 빔 State (3, 4, 5) 도합 6개의 방향으로 빔 조향이 가능하다. 안테나 구조1.은 급전부를 기준으로 대칭인 평형구조이며, 그라운드가 없기 때문에 다이폴 안테나와 유사한 이득을 가진다. 또한, 구조2.는 반원형태의 CPWG급전 그라운드(반사판)를 이용하여 지향성이 향상된 불 평형 구조를 갖는다. 동작 주파수는 2.5 GHz (구조1.), 2.55 GHz (구조2.)이며, 최대이득은 1.04 ~ 2,06 dBi (구조1.:전방향성 빔), 1.6 ~ 4 dBi (구조2.:지향성빔) 이다. 또한 xy-평면과 xz-평면 각각의 전체 반 전력빔폭(HPBW)은 구조1.에서 $160^{\circ}$ 이상 그리고 구조2.에서 $125^{\circ}$ 이상의 넓은 빔 폭을 갖는다.

고해상도 항공영상을 이용한 주거지역 필지경계 설정에 관한 연구 (Parcel Boundary Demarcation in Residential Area Using High Resolution Aerial Images)

  • 박치영;이재원
    • Spatial Information Research
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    • 제23권1호
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    • pp.59-68
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    • 2015
  • 최근 지적공부상의 다양한 오류를 재정비하여 스마트 지적으로의 도약을 위한 노력의 일환으로 지적재조사사업이 수행되고 있다. 이에 부응하여 본 연구에서는 일반 주거지역을 대상으로 GSD 5cm의 고해상도 항공영상을 활용하여 지상현황과 부합하는 영상기반의 신속한 필지경계 설정방안을 제시하고자 한다. 이의 적용가능성과 정확도를 검토하기 위하여 두 지역을 연구 대상지로 선정하여 지적현황측량 성과와 지적공부상 필지면적을 기준으로 수치도화에 의해 추출된 필지경계점 및 면적의 정확도를 비교 분석하였다. 연구결과 수치도화 방법에 의한 필지경계점 분석의 경우 연구대상지역 모두 "지적측량 시행규칙"에 따른 연결교차의 기준은 만족하였으나 보다 엄격한 기준이 적용된 "지적재조사에 관한 특별법"의 결정 기준 ${\pm}0.07m$에는 모두 벗어나는 결과로 확인되었다. 그리고 면적 분석 결과 허용오차의 범위를 벗어나는 필지가 제천(A 지역)의 경우 총 70개 필지 중 15개로 약 20%, 그리고 수원(B 지역)의 경우 총 19개 필지 중 2개로 약 10%의 비율에 해당된다. 면적 정확도의 허용범위를 벗어나는 필지는 대부분 건물의 지붕이나 처마에 의한 폐색현상과 지상의 경계에 존재하는 수목과 같은 장애물의 영향, 그리고 인공구조물이나 자연적인 지물이 없어 경계의 기준이 모호하여 영상에서 인식이 불가능한 경우임을 알 수 있었다. 따라서 이러한 유형들의 필지경계 설정을 위한 해결책으로 표지용 스티커의 활용방안을 제시하였다.

엠보싱 웨브를 가지는 보 부재의 실험적 연구 (Experimental Study on Steel Beam with Embossment Web)

  • 박한민;이희두;신경재;이수헌;채일수
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제29권6호
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    • pp.479-486
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    • 2017
  • 주름웨브는 강구조물에서 세장해진 웨브의 대안으로 널리 사용되고 있으나 주름진 웨브와 플랜지 사이의 용접은 제작비용의 상승이라는 문제점을 안고 있다. 이러한 경제적인 문제점을 해결하기 위해, 엠보싱웨브를 가지는 보(이하, 엠보싱웨브 보)를 개발하게 되었다. 엠보싱웨브는 냉간프레스 가공에 의하여 형성되고, 웨브와 플랜지는 기계화자동용접에 의하여 접합된다. 엠보싱웨브 보의 구조적 성능을 확인하기 위해, 동일한 크기의 일반 H-형강 실험체도 제작되었고 가력실험이 수행되었다. 실험에 의하여 엠보싱웨브 보 실험체는 H-형강 실험체에 비하여 강도면에서 약 40%정도의 높은 성능을 보였다. 엠보싱웨브 보와 주름웨브 보의 형상은 다르지만, Eurocodes의 주름웨브보 설계식을 이용하여 엠보싱웨브 보의 내력을 예측한 결과 실험결과값과는 상이한 결과를 보였다. 따라서 기존 Eurocodes를 엠보싱웨브보에 적용하는 것은 무리가 있으므로 엠보싱웨브 보의 현장사용을 위해서는 적절한 설계식이 제안되어야 할 것으로 판단한다.

An efficient approach for model updating of a large-scale cable-stayed bridge using ambient vibration measurements combined with a hybrid metaheuristic search algorithm

  • Hoa, Tran N.;Khatir, S.;De Roeck, G.;Long, Nguyen N.;Thanh, Bui T.;Wahab, M. Abdel
    • Smart Structures and Systems
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    • 제25권4호
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    • pp.487-499
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    • 2020
  • This paper proposes a novel approach to model updating for a large-scale cable-stayed bridge based on ambient vibration tests coupled with a hybrid metaheuristic search algorithm. Vibration measurements are carried out under excitation sources of passing vehicles and wind. Based on the measured structural dynamic characteristics, a finite element (FE) model is updated. For long-span bridges, ambient vibration test (AVT) is the most effective vibration testing technique because ambient excitation is freely available, whereas a forced vibration test (FVT) requires considerable efforts to install actuators such as shakers to produce measurable responses. Particle swarm optimization (PSO) is a famous metaheuristic algorithm applied successfully in numerous fields over the last decades. However, PSO has big drawbacks that may decrease its efficiency in tackling the optimization problems. A possible drawback of PSO is premature convergence leading to low convergence level, particularly in complicated multi-peak search issues. On the other hand, PSO not only depends crucially on the quality of initial populations, but also it is impossible to improve the quality of new generations. If the positions of initial particles are far from the global best, it may be difficult to seek the best solution. To overcome the drawbacks of PSO, we propose a hybrid algorithm combining GA with an improved PSO (HGAIPSO). Two striking characteristics of HGAIPSO are briefly described as follows: (1) because of possessing crossover and mutation operators, GA is applied to generate the initial elite populations and (2) those populations are then employed to seek the best solution based on the global search capacity of IPSO that can tackle the problem of premature convergence of PSO. The results show that HGAIPSO not only identifies uncertain parameters of the considered bridge accurately, but also outperforms than PSO, improved PSO (IPSO), and a combination of GA and PSO (HGAPSO) in terms of convergence level and accuracy.

Structural performance evaluation of a steel-plate girder bridge using ambient acceleration measurements

  • Yi, Jin-Hak;Cho, Soojin;Koo, Ki-Young;Yun, Chung-Bang;Kim, Jeong-Tae;Lee, Chang-Geun;Lee, Won-Tae
    • Smart Structures and Systems
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    • 제3권3호
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    • pp.281-298
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    • 2007
  • The load carrying capacity of a bridge needs to be properly assessed to operate the bridge safely and maintain it efficiently. For the evaluation of load carrying capacity considering the current state of a bridge, static and quasi-static loading tests with weight-controlled heavy trucks have been conventionally utilized. In these tests, the deflection (or strain) of the structural members loaded by the controlled vehicles are measured and analyzed. Using the measured data, deflection (or strain) correction factor and impact correction factor are calculated. These correction factors are used in the enhancement of the load carrying capacity of a bridge, reflecting the real state of a bridge. However, full or partial control of the traffic during the tests and difficulties during the installment of displacement transducers or strain gauges may cause not only inconvenience to the traffic but also the increase of the logistics cost and time. To overcome these difficulties, an alternative method is proposed using an excited response part of full measured ambient acceleration data by ordinary traffic on a bridge without traffic control. Based on the modal properties extracted from the ambient vibration data, the initial finite element (FE) model of a bridge can be updated to represent the current real state of a bridge. Using the updated FE model, the deflection of a bridge akin to the real value can be easily obtained without measuring the real deflection. Impact factors are obtained from pseudo-deflection, which is obtained by double-integration of the acceleration data with removal of the linear components on the acceleration data. For validation, a series of tests were carried out on a steel plategirder bridge of an expressway in Korea in four different seasons, and the evaluated load carrying capacities of the bridge by the proposed method are compared with the result obtained by the conventional load test method.

소셜 네트워크 서비스의 만족도를 위한 연구 - 인스타그램과 페이스북의 기능적 요소를 중심으로 - (Research for the satisfaction of social network service - Functional elements of Instagram and Facebook -)

  • 최슬아;홍미희
    • 만화애니메이션 연구
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    • 통권40호
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    • pp.423-442
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    • 2015
  • 스마트폰과 태블릿 PC까지 끊임없이 변화하고 있는 디지털 콘텐츠 환경 속에서 소셜 네트워크 서비스는 우리 생활 속에 깊이 자리 잡고 있다. 소셜 네트워크 서비스 어플리케이션은 다른 어플리케이션에 비해 다른 사람과의 공유 및 커뮤니케이션을 통한 네트워크를 구축한다는 점에서 개인적인 영역보다는 다른 사람과 함께 공유하는 영역이 많다. 이러한 소셜 네트워크 서비스의 다양성과 경쟁의 흐름은 사용자 경험을 파악하여 트렌드를 예상할 수 있으며, 사용자 만족도를 파악하여 더 나은 서비스의 발전을 기대할 수 있다. 본 연구는 SNS의 확대, 다양성 등의 변화가 있는 시점에서 앱스토어에 상위 링크된 페이스북과 인스타그램 두 어플리케이션을 분석하여 향후 효율적인 어플리케이션 개발 방향을 제시하고자 한다. 따라서 소셜 네트워크의 정보구조 설계자인 진스미스(GENE SMITH)가 제시한 소셜 소프트웨어의 7가지 요소를 기반으로 이론적 기초로 설정했으며, 이를 바탕으로 페이스북과 인스타그램의 기능적 요소를 분석하고 설문을 통한 장단점을 도출하여 연구를 진행했다. 인스타그램과 페이스북 동시 사용자를 대상으로 실증적 분석을 진행한 결과 커뮤니케이션, 신원, 그룹에 대한 만족도는 평등하게 나타났다. 또한 인스타그램은, 존재, 평판에 대해, 페이스북은 공유, 관계에 대해 각각 높은 만족도가 나타났다. 페이스북은 공유의 기능에서 사용 만족도가 가장 높았으나, 보기 싫은 광고 컨텐츠의 공유라는 기능에서 불편함이 나타났다. 이는 광고를 게재하지 않는 인스타그램과 비교 했을 때 향후 페이스북이 사용자 유지를 위해 보완해야 할 점이다. 또한, 인스타그램은 해시태그의 편리성으로 존재의 기능에서 사용도가 페이스북보다 월등히 높은데 비해 전체적인 만족도는 페이스북이 높다. 인스타그램의 만족도를 높이기 위해 페이스북의 가장 큰 장점인 소통, 공유의 기능적인 측면을 고려해 볼 필요가 있다.

네트웍 기반 모듈라 로봇의 원격 제어 (Remote Control of Network-Based Modular Robot)

  • 염동주;이보희
    • 융합정보논문지
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    • 제8권5호
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    • pp.77-83
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    • 2018
  • 동작을 기억하는 모듈라 로봇은 손으로 직접 표현하기 때문에 창의적 구조물을 쉽게 만들고, 동작시킬 수 있다. 하지만 사용자에 의하여 만들어진 동작을 저장할 충분한 저장 공간이 모듈 내에 없어서 만들어진 동작을 재사용이 불가능하며 모듈라 로봇이 다시 동작을 기억할 시에 다른 동작으로 바뀌게 된다. 또한, 다수의 모듈라 로봇을 동시에 동작시킬 수 있는 주 제어기가 없어서 직접적으로 사용자가 모듈라 로봇에 입력해야하는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하고자, 유선 및 무선 네트웍을 이용하고 웹 서버 및 컴퍼넌트 기반 소프트웨어를 설계하여, 주변의 스마트 기기에서 동작시킬 수 있는 원격제어기를 제안하였다. 그리고 제안된 제어기의 하드웨어 개념 및 소프트웨어의 연결 관계를 자세히 제시 하였다. 제안된 방식은 모듈라 로봇에 연결하여 다양한 형태의 구조물을 만들어 동작시키고 저장한 후 다시 재생 동작을 수행하여 동작의 재현성을 보였으며 기존의 저장된 동작을 효과적으로 재생함으로써 유용성을 확인하였다. 아울러 다운로드한 궤적 데이터를 도해적으로 표현하고 실제 동작된 궤적과의 차이를 분석하여 신뢰성을 확인하였다. 향후에는 원격제어기에 저장된 궤적을 인공지능 기법을 이용하여 표준화시켜 모듈라 로봇의 동작을 손쉽게 구현 시킬 예정이다.

지속가능성을 위한 도시 대중교통 레트로핏(Retrofitting) 효과분석 (A Study on the Effects of Urban Public Transportation Retrofitting for Sustainability)

  • 김승현;나성용;김주영;이승재
    • 대한교통학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.23-37
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    • 2018
  • 최근 들어 장기적인 저성장과 도시과밀화로 인한 공간부족 등으로 도심내 새로운 기반설의 건설 및 증축이 매우 어려운 실정이다. 따라서 기존의 시설을 효율적으로 활용하면서도 지속가능한 개발을 유도할 수 있는 다양한 레트로핏(Retrofitting) 기법 및 도시 적용방안을 연구할 필요성이 있다. 레트로핏(Retrofit)이란 도심내 기존 시설물의 구조 및 기능, 운영방법 등을 지속가능한 체계로 개선하여, 환경영향을 저감시키고 에너지 사용을 절감하며 물이나 자원, 폐기물 등을 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 기법이다. 본 연구에서는 도시의 구조적 위계를 반영할 수 있는 계층적 네트워크 디자인(Hierarchical Network Design) 기법을 적용하여 서울시 대중교통 노선을 효율적으로 레트로핏 할 수 있는 방법을 연구하였다. 계층적 네트워크 디자인 기법이란 허브의 기능에 따라 위계를 나누고 서로 다른 위계를 연결하여 하나의 계층적 네트워크를 구성하는 것을 의미한다. 서울시의 구조적 위계를 3도심, 7광역중심, 12지역중심으로 설정하고, 스마트카드 데이터 분석을 통해 교통허브를 선정하여 계층적 네트워크 디자인 기법에 따라 주요골격 네트워크(Back-Born Network)를 구축하였다. 구축된 계층적 네트워크 디자인을 토대로 대중교통 네트워크의 레트로핏을 적용한 결과, 간선버스 및 지선버스의 PKT 및 PHT가 개선전에 비해 일기준 약 2.6-3.2% 정도 감소하여 통행자 측면에서 편의성이 증대되는 효과를 볼 수 있었다.