교량 건전성 모니터링은 응답 데이터를 활용한 구조모델링기술, 신호분석, 정보처리 기술의 발전에 따라 손상추정 및 안전성평가와 함께 중요한 연구주제로 부각되었다. 교량 모니터링 시스템은 일반적으로 센서, 데이터 취득장비, 전송시스템 등과 같은 하드웨어와 신호처리, 손상추정, 전시 및 데이터 관리 등과 같은 소프트웨어로 구성된다. 본 논문에서는 교량의 건전도 모니터링을 위한 정보처리기술에 대한 연구 개발 활동을 정리하였다. 교량 건전성 모니터링의 과정에 대한 간단한 소개와 함께, 다양한 신호처리 및 손상추정 알고리즘을 포함한 정보처리기법에 대해서 소개하였다. 현 교량 건전성 모니터링 시스템에서의 주요 문제점과 향후 연구개발활동을 논의하였다.

본 연구는 원자력발전소에 설치되는 캐비닛형 전기기기의 동적 진동시험 자료를 이용하여 캐비닛의 지진응답을 예측할 수 있는 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 1) 절점질량 이상화 모델에 기반한 등가 지진하중 산정, 2) 진동시험자료에 기반한 캐비닛 구조의 입출력 상태방정식 규명, 3) 산정된 등가지진하중과 규명된 입출력 상태방정식을 사용한 지진응답산정의 과정으로 구성된다. 제안된 기법은 유한요소기법(FEM) 모델 개선(Model Updating)에 기반한 지진응답예측기법에 비하여 모델링 오차가 개입 되지 않는 장점을 가진다. 캐비넷 구조를 이상화한 2차원 프레임 모델과 3차원 상세 모델에 대한 수치검증을 통하여 제안된 기법이 지진응답을 매우 정확하게 예측을 함을 관찰하였고, 측정 노이즈에 대해서도 강인함을 관찰하였다. 추후연구로 실험검증이 요구된다.

본 연구는 단경간 교량의 정적하중입력/변위출력관계를 이용한 새로운 교량 유한요소모델 개선 방법을 제안하였고, 실내 모형교량 실험을 통해 검증하였다. 기존의 유한요소모델개선기법은 실험으로부터 얻어진 모드계수와 유한요소모델로부터 예측된 모드계수가 유사해 지도록 유한요소모델을 개선하는데, 이 과정에서 구조계의 질량행렬에 대한 가정을 필요로 한다. 제안된 기법은 질량행렬을 가정하지 않고, 오 히려 질량행렬 추정을 가능하게 하는 장점을 가진다. 제안된 기법은 두 단계로 구성된다. 첫째, 정적 하중입력-변위응답으로부터 강성행렬을 개선하고, 둘째, 실측된 고유진동수를 이용하여 질량행렬을 개선한다. 실험검증을 위하여 실내 모형교량을 제작하였고, 제안된 기법을 이용하 여 모형교량의 탄성계수를 추정하였으며, Universal Testing Machine으로 부터 얻어진 탄성계수와 비교하였다. 또한 기존의 유한요소모델개 선기법으로 추정된 탄성계수와 비교하였다. 실험의 결과들로부터 제안된 기법이 합리적으로 탄성계수와 질량밀도를 추정하는 것이 관찰되었 고, 기존의 유한요소모델개선기법은 고차모드를 사용했을 때 상대적으로 큰 오차를 주는 것이 관찰되었다. 추가적으로 유한요소모델링 오차 에 대하여 토의하였다.

This paper presents a laboratory validation for a Finite Element model updating method using moving vehicle input-deflection output measurements. In conventional FE model updating, a few natural frequencies measured from field experiments have been used to update the FE model based on the assumption that the mass matrix is known accurately. The proposed approach can update the stiffness matrix without the assumption by using static input-output measurements and can even update the mass matrix by using a few natural frequencies obtained from dynamic measurements. Laboratory experiments were carried out for a scaled model of Samseung Bridge located in the test road of Korea Highway Corporation. For a simplicity of experiments, a mass (11kgf) was located in four different locations on the deck and two deflections were measured by laser displacement meters: one at the center girder, and the other in at the outer girder, both in mid-span. Results showed that the proposed methods was capable to estimate Young's Modulus and the mass density of the model bridge accurately while natural-frequency-based updating may result in significant error when higher modes (2nd, 3rd) were used.

본 연구에서는, 모드유연도 행렬 기반 변위를 이용한 고층빌딩의 손상진단 알고리즘을 제안한다. 손상에 의해 유발되는 손상유발 층간 변위의 관계식을 통해 고층빌딩의 손상진단을 위한 손상지수를 제안하였으며, 다중손상의 손상추정을 위한 베이스라인 변경기법을 제안했다. 제안된 방법은 수치모 델이 필요하지 않으며, 계측된 신호처리만을 통해 고층빌딩의 손상추정이 가능하다는 점, 그리고 다중손상에 대한 손상추정이 가능하다는 장점을 지닌다. 제안된 방법의 성능검증을 위해 10층 빌딩모 델에 대한 일련의 수치해석을 수행했다.

본 논문에서는, 모드유연도 행렬 기반의 손상추정 방법으로 제안된 normalized uniform load surface curvature (NULSC) 방법을 수치 해석 및 실험을 통해 검증하고자 한다. 기존의 모드유연도 행렬 기반 의 손상 추정 방법의 경우 구조물 응답의 크기가 작은 지점부 부근이나 모멘트 변화가 작은 지점에서 손상 추정에 어려움이 있다. 제안된 손상추정 방법은 기존의 손상 추정 방법인 ULS curvature 방법에 정규화 기법을 도입하여 손상 추정이 어려웠던 구조물의 지점부나 모멘트 변화가 작은 지점의 손상 추정이 가능하다. 제안된 손상 추정 방법은 단순보를 이용한 수치해석을 검증되었다. 단순보 모형을 이용하여 실내실험을 통해 제안된 방법을 검증하였다. 단순보의 단면 변화를 통해 단일 손상과 다중 손상을 모사했고 제안된 방법이 기존의 방법에 대해 손상을 민감하게 추정 하는 것을 확인 할 수 있었다.

본 연구는 탄현 에이스 11차 아파트에 위치한 14m 높이의 L형 옹벽의 장기 경사 계측치에 대한 System Identification연구로써, 옹벽구조물이 운용 중에 어떤 하중상태에서 어떻게 거동하는지를 이해하고, 이를 바탕으로 최적 모델을 규명하고, 최종적으로 옹벽의 이상상태를 판단할 수 있는 기준치를 제시하고자 하였다. 본 옹벽은 도심에 위치한 옹벽으로써는 보기 드물게 높고(14m), 인접한 건물과의 거리가 짧아서 붕괴 발생 시 큰 피해 가능성이 있다. 3개의 경사계로와 9개의 대기, 표면, 내부온도계로 구성된 경사 모니터링 시스템이 2004년 10월에 설치되어 2007년 7월까지 운용되었다. 모든 12 채널의 센서가 정상적으로 계측된 5개월 간의 연속된 데이터를 사용하여 두 가지 모델 1) 선형모델과 2) 상태방정식모델에 대하여 system identification을 수행하였다. 가용한 입력온도는 총 9이고, 이로부터 조합 가능한 총 511개의 입력온도 경우의 수에 대하여 규명데이터를 사용하여 시스템규명을 수행하고, 검증데이터에 대한 Fitness를 사용하여 최적모델을 선정하였다. 선형모델은 모델구조가 간단하지만 thermal dynamics를 표현하지 못하고, 약 68%의 Fitness를 얻을 수 있었고, 상태방정식 모델은 모델구조가 상대적으로 복잡하지만 thermal dynamics를 표현할 수 있고, 약 90%의 Fitness를 얻었다.

This study presents investigation study on the structural health monitoring system for the over-pass bridge connected to the passanger terminal of Inchoen International Airport. The bridge structure designed very conseratively was found to be structurally safe and well-operating based on the measured records over the last 10 years. However, the structural health monitoring system is recommended to be investigated again in a regular basis of every 2~3 years to ensure reliability of measurements.

This paper presents a study of system identification on the tilt response of the L-type retaining wall located at Tanhyun 11th ACE Apartment, Ilsan in order to understand mechanism how the structure behaves in operational conditions and to provide a reference tilt values for assessing structural abnormality. The retaining wall was extraordinarily tall (14m) in urban area so the long-term monitoring system had been installed with 3 tilts-meters and 9 temperature sensors operational from Oct 2004 upto Nov 2007. By using 5-months continuous data in which all the 12 channels were up and running, the state-space equation (SSE) model has been identified by finding the best fitness model among all possible 511 combinations of input temperatures out of the 9 temperatures. The SSE model achieved the validation fitness of 90% which was quite accurate considering various unexpected noises often found in field measurements.

This paper presents a mathematical model on the longitudinal mid-span extension of the Tamar Bridge, UK by using 6 months data of temperatures and an extension starting from July 2010. Linear models of temperature input-extension output were identified for all the combinations of input temperatures. The model using two temperatures, one temperature on the top of the mid-span section and the other on the bottom, was found to be the best with the fitness value 95.9% while single-temperature input models had maximum fitness 80%. This observation might be explained by the temperature gradient at the section: in the existence of the temperature gradient, two temperatures in the section may represent the temperature distribution of the section well while a single temperature can't. A further study needs to be carried out to verify it by a thermal simulation on a Finite Element model of the bridge.