• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.1-9
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• 2021

최근 도시화가 가속화됨에 따라 지하공간 개발을 위한 굴착공사가 지속적으로 이루어지고 있으며, 암반 굴착 시 해당 구간의 지질 상태를 정확히 파악하는 것은 안전한 시공을 위해 매우 중요하다. 본 논문에서는 터널 발파 진동을 저감시키기 위해 대구경 무장약공을 천공하는 MSP 공법을 활용하여 굴착면 전방의 지질 특성을 파악하기 위해 천공경로 및 지반탐사 복합시스템을 개발하였다. 제안된 탐사 시스템은 NATM 터널 공사를 위해 천공된 대구경 심발공을 활용해 굴착면 전방 50 m 구간의 지질 정보를 획득할 수 있다는 큰 장점이 있다. 또한, 제안된 탐사 시스템을 현장에 적용하고 대구경 무장약공 내부를 모니터링하여 터널 굴착면 전방의 지질 상태를 평가한 사례를 소개한다.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권1호
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• pp.75-88
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• 2022

Engineering structures in operation essentially belong to time-varying or nonlinear structures and the resultant response signals are usually non-stationary. For such time-varying structures, it is of great importance to extract time-dependent dynamic parameters from non-stationary response signals, which benefits structural health monitoring, safety assessment and vibration control. However, various traditional signal processing methods are unable to extract the embedded meaningful information. As a newly developed technique, variational mode decomposition (VMD) shows its superiority on signal decomposition, however, it still suffers two main problems. The foremost problem is that the number of modal components is required to be defined in advance. Another problem needs to be addressed is that VMD cannot effectively separate non-stationary signals composed of closely spaced or overlapped modes. As such, a new method named generalized adaptive variational modal decomposition (GAVMD) is proposed. In this new method, the number of component signals is adaptively estimated by an index of mean frequency, while the generalized demodulation algorithm is introduced to yield a generalized VMD that can decompose mode overlapped signals successfully. After that, synchrosqueezing wavelet transform (SWT) is applied to extract instantaneous frequencies (IFs) of the decomposed mono-component signals. To verify the validity and accuracy of the proposed method, three numerical examples and a steel cable with time-varying tension force are investigated. The results demonstrate that the proposed GAVMD method can decompose the multi-component signal with overlapped modes well and its combination with SWT enables a successful IF extraction of each individual component.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.9-17
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• 2022

As the COVID-19 pandemic situation worsens, the time spent indoors increases, and the exposure to indoor environmental pollution such as indoor air pollution and noise also increases, causing problems such as deterioration of human health, stress, and discord between neighbors. This paper designs and implements a system that measures and monitors indoor air quality and noise, which are representative evaluation criteria of the indoor environment. The system proposed in this paper consists of a particulate matter measurement subsystem that measures and corrects the concentration of particulate matters to monitor indoor air quality, and a noise measurement subsystem that detects changes in sound and converts it to a sound pressure level. The concentration of indoor particulate matters is measured using a laser-based light scattering method, and an error caused by temperature and humidity is compensated in this paper. For indoor noise measurement, the voltage measured through a microphone is basically measured, Fourier transform is performed to classify it by frequency, and then A-weighting is performed to correct loudness equality. Then, the RMS value is obtained, high-frequency noise is removed by performing time-weighting, and then SPL is obtained. Finally, the equivalent noise level for 1 minute and 5 minutes are calculated to show the indoor noise level. In order to classify noise into direct impact sound and air transmission noise, a piezo vibration sensors is mounted to determine the presence or absence of direct impact transmitted through the wall. For performance evaluation, the error of particulate matter measurement is analyzed through TSI's AM510 instrument. and compare the noise error with CEM's noise measurement system.

• 치위생과학회지
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• 제23권2호
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• pp.176-184
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• 2023

Background: Recently, a piezoelectric ultrasonic scaler based on a feedback control mechanism was introduced for pain relief. This study aimed to investigate the effects of a new ultrasonic scaler in reducing pain and discomfort in adults. Methods: A newly introduced ultrasonic scaler (Master 700^®) was used as the test device and a conventional ultrasonic scaler device (PIEZON^®) was used as the control device. Forty-one healthy adults visited the dental clinic for dental scaling but did not undergo scaling or periodontal treatment within 6 months. Intraoral examinations were performed before scaling and 3 months later; before scaling, both devices were randomly assigned on the left or right side of each dentition (split-mouth model) and scaling was performed by a registered dental hygienist. The levels of pain and discomfort during scaling were evaluated subjectively and objectively using the visual analog scale (VAS) and physiological monitoring of the heart rate (HR), respectively. Time was measured for each device. Results: All clinical indicators, except bleeding on probing, significantly improved with both devices. The treatment times were 7 minutes, 13 minutes (control) and 6 minutes, 59 minutes (test). VAS scores for pain were 4.89±2.12 (control) and 4.58±2.77 (test) points out of 10; for noise, these were 4.68±2.33 (control) and 4.55±2.55 (test), and for vibration, the values were 4.26±2.0 (control) and 4.18±2.48 (test). HR averages were 72.34±3.39 (control) and 75.97±9.78 (test) beats/min. No statistically significant differences were observed between the devices. Conclusion:The pain, discomfort levels, and scaling time of the new piezoelectric ultrasonic scaler did not differ from those of the conventional device. Further research and development are necessary for more prominent pain-relief effects of scaling devices.

• Wind and Structures
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• 제37권6호
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• pp.445-460
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• 2023

Accurate estimation of modal parameters (i.e., natural frequency, damping ratio) of tall buildings is of great importance to their structural design, structural health monitoring, vibration control, and state assessment. Based on the combination of variational mode decomposition, smoothed discrete energy separation algorithm-1, and Half-cycle energy operator (VMD-SH), this paper presents a method for structural modal parameter estimation. The variational mode decomposition is proved to be effective and reliable for decomposing the mixed-signal with low frequencies and damping ratios, and the validity of both smoothed discrete energy separation algorithm-1 and Half-cycle energy operator in the modal identification of a single modal system is verified. By incorporating these techniques, the VMD-SH method is able to accurately identify and extract the various modes present in a signal, providing improved insights into its underlying structure and behavior. Subsequently, a numerical study of a four-story frame structure is conducted using the Newmark-β method, and it is found that the relative errors of natural frequency and damping ratio estimated by the presented method are much smaller than those by traditional methods, validating the effectiveness and accuracy of the combined method for the modal identification of the multi-modal system. Furthermore, the presented method is employed to estimate modal parameters of a full-scale tall building utilizing acceleration responses. The identified results verify the applicability and accuracy of the presented VMD-SH method in field measurements. The study demonstrates the effectiveness and robustness of the proposed VMD-SH method in accurately estimating modal parameters of tall buildings from acceleration response data.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권6호
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• pp.589-599
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• 2024

This study presents the usability of the high-rate single-frequency Precise Point Positioning (SF-PPP) technique based on 20 Hz Global Positioning Systems (GPS)-only observations in detecting dynamic motions. SF-PPP solutions were obtained from post-mission and real-time GNSS corrections. These include the International GNSS Service (IGS)-Final, IGS real-time (RT), real-time MADOCA (Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis), and real-time products from the Australian/New Zealand satellite-based augmentation systems (SBAS, known as SouthPAN). SF-PPP results were compared with LVDT (Linear Variable Differential Transformer) sensor and single-frequency relative positioning (SF-RP) solutions. The findings show that the SF-PPP technique successfully detects the harmonic motions, and the real-time products-based PPP solutions were as accurate as the final post-mission products. In the frequency domain, all GNSS-based methods evaluated in this contribution correctly detect the dominant frequency of short-term harmonic oscillations, while the differences in the amplitude values corresponding to the peak frequency do not exceed 1.1 mm. However, evaluations in the time domain show that SF-PPP needs high-pass filtering to detect accurate displacement since SF-PPP solutions include trends and low-frequency fluctuations, mainly due to atmospheric effects. Findings obtained in the time domain indicate that final, real-time, and MADOCA-based PPP results capture short-term dynamic behaviors with an accuracy ranging from 3.4 mm to 8.5 mm, and SBAS-based PPP solutions have several times higher RMSE values compared to other methods. However, after high-pass filtering, the accuracies obtained from PPP methods decreased to a few mm. The outcomes demonstrate the potential of the high-rate SF-PPP method to reliably monitor structural and earthquake-induced ground motions and vibration frequencies of structures.

• 자원환경지질
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• 제54권3호
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• pp.399-408
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• 2021

배경토양에 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn) 등의 중금속 오염물질을 인위적으로 오염시킨 후 진동센서 등으로 구성된 시스템(ViSSET)을 이용하여 지렁이 움직임 특성을 실시간으로 모니터링하였다. 이로부터 얻어진 지렁이 움직임의 누적 횟수와 전통적인 지렁이 행태지표(실험 전후의 체중 변화, 생체축적농도) 등을 이용하여 중금속 오염물질의 토양 내 생태독성 발현 기작을 규명하였다. 중금속별 농도 증가에 따른 지렁이 움직임을 살펴보면, Cd는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 감소하다가 증가하는 경향을 보였고, Pb는 농도 증가에 따라 지렁이 움직임이 급증하였으며, Zn의 경우는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 지렁이의 체중은 Zn 오염 토양에서 가장 크게 감소하였으며, Cd와 Pb에서는 지렁이 체중 변화가 유사한 것으로 조사되었다. 생물축적농도는 Cd, Zn, Pb의 순으로 높게 조사되었고, 특히 Pb의 경우에는 토양 내 농도에 따른 생체축적농도의 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. Cd는 metallothionein-bound 형태로 결합되어 지렁이 생체 내에 장기간 축적되며, 특히 고농도에서는 임계효과(critical effect)에 의해 지렁이 움직임에 악영향을 주는 것으로 판단된다. Pb는 섭취에 의하여 생태독성이 발현되는 것이 아니고 피부를 자극시키거나 감각기관을 손상시킴으로서 독성을 발현시키는 것으로 생각된다. Zn은 소화기관의 세포막을 손상시키거나 물질대사를 과도하게 증가시킴으로써 지렁이 움직임과 체중이 감소하는 것과 같은 생태독성을 발현시킨다. 지렁이 움직임에 대한 실시간 모니터링 결과를 분석하여 도출한 Pb의 50% 최대 영향농도(half maximal effective concentration, EC50)는 751.2 mg/kg로 기존 연구와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 기존에 이용되어온 지렁이 행태 지표와 새롭게 제시한 지렁이의 움직임을 실시간으로 모니터링하여 얻어진 결과를 통합적으로 해석함으로써 중금속 오염물질의 생태독성 발현 기작을 규명하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.1-10
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• 2012

최근 해안, 도서, 산간지방 등의 개발로 장대교량의 수요가 증가되고 재료 및 설계 시공기술의 지속적 발전으로 인하여 현수교나 사장교 등 장지간을 가지는 교량의 건설이 증가하고 있다. 장대교량은 사장재 또는 주 케이블 및 행어로 주형을 지지하는 고차 부정정구조물로 다양한 형태의 설계가 가능하고 구조물의 외관이 뛰어나기 때문에 현재 많은 교량에 적용되고 있다. 케이블지지교량은 시공 중 그리고 공용상태에서 케이블의 장력을 지속적으로 측정함으로써 교량의 건전성을 파악할 수 있다. 케이블의 장력을 추정하는 기법으로 로드셀 및 유압잭 등을 이용하여 케이블의 응력을 직접 측정하는 방법과 케이블의 형상조건과 계측된 동적 특성을 활용하여 장력을 구하는 진동법이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 디지털 영상처리를 이용한 행어케이블의 동특성 추정 방법을 제시하였으며 사용의 편의성과 경제성을 고려하여 원거리에 있는 행어케이블을 측정하기 위한 센서로 휴대용 디지털 캠코더를 사용하였다. 디지털 영상처리를 이용하는 방법은 digital image correlation(DIC) 기법을 사용하였으며 변형이 없는 이미지와 변형이 있는 이미지 사이의 기하학적인 왜곡을 보정하는 이미지 변환함수(ITF)를 사용하여 단위픽셀이하를 계산하였다. 또한 영상계측시스템의 흔들림을 추가적인 센서의 설치 없이 한 영상내의 고정된 물체를 이용하여 보정함으로써 행어케이블의 동적응답 및 모드별 고유진동수의 해상도를 향상시켰다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.401-409
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• 2003

최근 지속적으로 늘어나는 인구와 교통량의 증가로 인하여 도심지국토이용 및 차도가 포화상태가 되어 지하공간의 활용이 매우 절실하게 되었다. 이에 지하 운송수단 및 지하상가 등 지하구조물이 증가하게 되었으며, 공사로 인한 지상의 교통지연, 불량한 지반조건 등으로 인한 각종 안전사고, 주변환경의 훼손, 소음진동에 의한 수많은 민원 발생 등은 사회적인 문제점으로까지 비약되는 경우가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이런 문제점등을 해결함과 동시에 기존 지히구조물 축조공법으로는 안정성을 확보할수 없는 열악한 지반조건에도 안전하고 경제적으로 지하 구조물을 시공할 수 있도록 N.T.R.공법을 수정 보완하였다. 기존의 터널굴착 공법에서 많은 문제점으로 나타난 천정 및 벽체부의 누수문제와 이로 인한 안전성감소, 그리고 장기적인 유지보수 문제 등 시공상의 여러 단점을 보완하여 국내실정에 적합한 N.T.R. (NEW TUBULAR ROOF)공법을 개발하게 되었다. 본 논문에서는 N.T.R.공법 적용 구조물에 대한 수치해석의 결과와 현장 계측자료를 토대로 N.T.R.공법의 특징, 시공방법 및 국내 지하공간개발 적용가능성에 대하여 정리하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제15권5호
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• pp.95-107
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• 2016

주행 차량의 축하중은 저속 혹은 고속 축중기(WIM)에 의하여 측정 할 수 있으나, 주행 차량의 샤시, 축 구조 등과 같은 차량 고유 특성과 주행 속도, 도로의 평탄도 등과 같은 주행 환경 특성에 따라 동적으로 변화하며, 이러한 순간적인 동적 하중 변화에 의해 정적 상태에서 측정된 기준 중량과 오차가 발생하게 된다. 본 연구에서는 향후 무인 과적단속 체계 도입에 앞서, 주행 차량의 동적 하중 변화 특성을 파악하여 통제 불가능한 환경적 기본 오차의 범위에 대해 분석하고, 고속 축중기의 중량정확도 성능평가 기준에 대한 척도를 적절히 설정하기 위한 실차 시험을 수행하였으며, 주요 시험 결과는 다음과 같다. 첫째, 총중량의 경우 저속일 때 약 1%, 고속일 때 약 4%의 변화가 나타났고, 축하중의 경우 저속일 때 약 1-3%, 고속일 때 약 2-9%의 변화가 나타났으며, 이러한 현상은 단일축보다 그룹내 개별축에서 더 크게 나타났다. 둘째, 정상 평탄도 구간에 비해 충격 구간에서는 총중량의 경우 최대 약 8배, 축하중의 경우 최대 약 3~12배의 변화가 나타났으며, 이러한 동적 하중 변화의 진동 주파수는 2.4-5.8Hz로 나타났으며, 약 30m를 주행한 후에 정상 상태의 진폭으로 수렴하는 것으로 분석되었다.