KOREASCHOLAR

본 연구에서는 구조물의 응답 데이터를 기반으로 고유진동수, 감쇠비 등 동특성과 풍하중 모델의 파라미터를 동시에 추정할 수 있는 스펙트럼 백색화 기반 식별 기법을 제안하고, 이를 실제 40층 고층 구조물에 적용하여 실용성과 정확도를 평가하였다. 기존 연 구에서는 본 기법을 수치 시뮬레이션 및 풍동 실험에 적용하여 그 타당성을 입증한 바 있으나, 실계측 응답 데이터를 활용한 실구조물 적용에 대해서는 검증이 이루어지지 않았다. 본 연구는 이를 확장하여, 장기간 계측된 고층 건축물의 진동 응답을 분석하고, 각 주요 모드에 대해 백색화 처리를 수행함으로써 구조물 전달함수 및 풍하중 전달함수의 파라미터를 최적화 기반으로 동시 추정하였다. 특히 백색 잡음의 누적 파워 스펙트럼 길이를 목적함수로 설정함으로써, 기존 커브 피팅 기반 기법 대비 감쇠비 추정의 정확도와 안정성을 향상시켰다. 분석 결과는 전통적인 모달 식별 기법(예: SSI)과의 비교를 통해 제안 기법의 유효성을 입증하였으며, 풍하중 모델 파라미 터까지 포함하는 통합적 구조 해석 프레임워크로서의 가능성을 제시하였다. 본 연구는 향후 구조물의 풍응답 예측, 하중 생성 모델 구 축, 구조 건전도모니터링(SHM) 및 디지털 트윈 기반 해석 등 다양한 실무 응용에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

This study proposes a spectral whitening-based identification method that enables the simultaneous estimation of structural modal parameters—such as natural frequencies and damping ratios—and wind load model parameters using only measured structural responses. While previous research has demonstrated the effectiveness of this technique through numerical simulations and wind tunnel tests, its applicability to full-scale structures using actual response data has not been fully explored. To address this, the proposed framework is applied to a 40-story high-rise building subjected to wind-induced excitation. The measured acceleration responses, collected over an extended period during a typhoon event, are decomposed into modal components. The spectral whitening process is then applied to each mode to extract both the structural dynamic properties and the load model transfer function parameters via optimization. By introducing the cumulative power spectral density (cPSD) length of the whitened response as an objective function, the method enhances the reliability of parameter estimation—particularly damping ratios—compared to conventional curve-fitting approaches. The results are validated compared to those from the stochastic subspace identification (SSI) method, confirming the accuracy of the proposed approach. Furthermore, the ability to estimate load model parameters concurrently with structural properties highlights the method’s potential as a unified framework for load modeling, structural health monitoring (SHM), and performancebased design under wind loading.

Abstract
요 약
I. 서 론
II. 이론적 배경
III. 제안기법의 검증
    3.1 대상 구조물의 모드 특성
    3.2 모달-하중모델 파라미터 추정
IV. 결 론
참고문헌

• 황재승(전남대학교 건축학부, 교수) | Hwang Jae-Seung Corresponding author
• 곽동선(전남대학교 대학원 건축토목과 석사과정) | Kwak Dong-Seon