PURPOSES: This research is a basic study for application method in korea of energy harvesting technology, and it is a research to find out the direction of architectural planning through analyzing cases of interseasonal heat transfer system applied buildings. METHODS : In this paper authors investigate application necessity of energy harvesting technology, we analyzed energy use status of building section through analyzing domestic energy consumption status and analyzed domestic renewable energy generation potential. Also we study the features of energy harvesting technology, interseasonal heat transfer system, and case study on interseasonal heat transfer system applied buildings. RESULTS : On the basis of case study on interseasonal heat transfer system applied buildings, we analyzed feasibility study and classified into four sections(economic, environment, design, applicability), and suggested directions of architectural planning. CONCLUSIONS: Economic renewable energy for public and commercial buildings(hospitals, offices, schools, factories) can be provided effectively using Interseasonal Heat Transfer.

본 논문에서는 페러데이 법칙을 이용한 진동발전 장치를 지하철의 자갈도상과 콘크리트 도상의 분류에 따른 기전력 량을 분석 하였다. 지하철 2호선 서초～방배 구간의 자갈도상에서 콘크리트 도상 변경으로 동일한 전동차 운행속도로 동일 구간에서 차량운행에 의한 동특성을 분석하고 진동력발전 장치를 이용해 얻어질 수 있는 기전력 량을 분석하였다. 또한 페러데이의 법칙에 의한 유도 기전력 식에 의한 계산 기전력 량과 발전 장치에 의한 관측 기전력 량을 베이지안 회귀 분석 및 상관분석을 통하여 철도에 적용되는 모델에 대한 신뢰구간과 모델식을 각 도상별로 업데이팅하였다. 수정된 식을 이용한 기전력은 한 개의 진동발전 장치 당 콘크리트 도상에서 4mV, 자갈도상에서는 40mV의 전력을 얻을 수 있다.

최근 IT산업 기술의 발전으로 U-City가 전국적으로 추진되는 가운데 유비쿼터스를 효과적으로 구현하기 위해 도시 구 성요소 표현 매체인 수치지도(map)와 위성영상, 인터넷 가상세계구현 표준 언어인 VRML(Virtual Reality Modeling Language)를 이용하여 현실세계의 U-City를 그대로 모사한 3차원 3D-가상도시 개념을 정립하였다. 가상도시(V-City)에 서는 USN기반의 수많은 데이터베이스 자료와 지능형 서비스정보를 언제 어디서나 상황인지 하기 위하여 실시간 유, 무선 통신 네트워크와 연계시킨 가상도시 개념을 통해, 방대한 양의 유비쿼터스 정보와 서비스를 효율적으로 제어, 처리하기 위 한 HTML 자바 애플릿과 인터페이스를 제공하는 EAI(External Authoring Interface)방식을 채용하여 RFID/USN으로 구 축된 도시 생활정보를 효율적으로 연동시킴으로써 지능화된 유비쿼터스 컴퓨팅 생활서비스를 구현하는 전 세계 공간 위치 개념의 GPS, LBS, 내비게이션 시간개념의 RTLS와 함께 4차원개념의 유비쿼터스 가상도시(U&V-City) 시스템을 제안하 였다.

도로를 주행하는 차량이 강풍구간을 지날 때 바람에 의한 횡력으로 경로를 벗어나 추돌사고를 일으킬 수 있다. 또한 높은 풍속에서는 차량이 전도하면서 대형 사고를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 우선 횡풍에 의한 차량의 경로이탈과 전도에 대한 해석 매카니즘을 고찰하였다. 그리고 차량의 횡풍 위험도를 파악하기 위해 승용차와 트럭 등 10종의 대표 차량에 대한 위험도 해석을 실시하였다. 또한 횡풍 위험도가 차량의 주행속도와 특성 등에 따라 많은 편차가 있으며, 편차 발생 원인을 분석하였다. 본 연구 결과는 강풍이 잦은 도로환경에서 주행안전성 확보 방안을 마련하기 위한 기초자료로 활용 가능할 것이다.

대량의 화석연료 소비로 인한 지구 생태계의 부작용에 따라 전 세계적으로 저탄소와 지속가능한 신재생에너지의 활용이 요구되고 있다. 본 논문에서는 여름철 아스팔트 포장도로에서 발생하는 열에너지를 열전현상을 이용하여 전기에너지로 변환하여 에너지 위기를 새로운 성장의 기회로 전환하려 하였다. 이를 위해 열발전소자의 전기적 특성실험과 아스팔트 포장도로 시험체에 열발전소자 매입 및 열 회수 파이프 매입 실험을 통해 에너지 하베스팅 전력을 측정하여 가장 효과적인 아스팔트 포장도로의 열에너지 하베스팅을 위한 시스템 구축방안을 검토하였으며, 결국 아스팔트 포장도로에서 발생하는 지속가능한 열 에너지원을 활용함과 동시에 환경보존과 경제성장을 도모할 수 있는 신개념의 녹색도로 사회기반시설을 제안하였다.

본 논문에서는 차량주행 시 교량에서 발생하는 진동에너지를 사회기반시설에 활용 가능한 전기에너지로 변환하는 진동력 발전시스템의 기초개념에 대해 연구하였다. 이 논문은 자기유도기술개념의 교량 진동력 발전 시스템에 대한 개념을 정립하고, 교량의 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 진동력 발전장치를 제안하였다. 또한, 진동력 발전의 실 교량 적용성을 검토하기 위하여 제안한 진동력 발전장치를 용인신봉구역에 최근 건설된 차도교량에 직접 설치하여 실험함으로써, 본 논문에서 제안된 진동력 발전 장치의 발전성능과 교량의 상시진동을 이용한 진동력 발전의 적용 가능성을 확인하였다.

최근 녹색뉴딜혁명으로 새로운 청정에너지원의 활용이 요구됨에 따라, 철로나 도로같은 생활주변의 사회기반시설에서 발생되는 열 에너지의 하베스팅 가능성을 검증하기 위해 도시 및 생활주변에서 느껴지는 뜨거운 열과 온도를 열전현상을 이용한 Bi-Te계열의 열전소자를 통해 열-전기변환 가능성을 확인하고, 도시산업 기반시설의 열원 및 주변환경변화를 고려한 실험을 통해 발생되는 전기적 특성을 확인하여, 도시에서 무의식적으로 폐기되고 있는 열에너지의 효율적인 활용방안에 대하여 모색하였다. 아스팔트 포장도로나 콘크리트 구조물등의 사회기반시설에서 발생 가능한 열원의 온도차를 열전소자 양단에 공급하고, 열전달 방법과 재료 공급시간 등을 변수로 하여 발생하는 전기적 특성을 측정한 실험결과 70℃의 온도차와 1m2의 면적에서 약 20.82W의 전력을 얻을 수 있음을 확인함으로써 열에너지 회수 가능성을 검증하였고, 산업기반시설에서 발생하는 열원의 온도변화율 및 변환면적이 열-전기변환에 있어서 가장 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인하였다. 또한 효율적인 열전 발전을 위해서는 열전소자 자체의 변환효율성능의 향상과 더불어 열에너지원의 열손실 감소, 열보존율 향상 등의 활용방법을 통해 효율적이고 지속적인 열전 발전의 가능성이 있음을 확인하였다.

발산진동인 플러터의 발현은 구조물의 붕괴와 직결되기 때문에, 기존의 대부분의 연구들은 이러한 파괴적인 진동현상을 안정화하는데 초점을 두어왔다. 한편, 고효율의 전력생산의 관점에서는 플러터 현상을 적극적으로 이용하여 풍력에너지를 추출하는 연구들도 수행되어 왔다. 본 연구에서는 변장비 5, 20의 구형단면을 이용하여 플러터 발전 시스템의 기본적인 효율성을 검토하였다. 풍동실험 및 해석적인 접근방법을 통해, 2차원 단면의 가진방향, 가진진동수와 고유진동수의 비, 비정상공기력 계수 등의 변수가 플러터 발전시스템의 효율성에 미치는 영향을 분석하였다.

본 연구에서는 가설단계의 사장교를 대상으로 spectral proper transformation(SPT)에 기초한 POD를 버페팅 응답 해석에 적용하였다. 특히, 정식화 과정에 교량 주형주위 난류의 비정상성과 공간적 변화를 고려하기 위한 공기역 학적 어드미턴스를 포함시켰고 난류장의 물리적으로 의미있는 POD 모드분해를 통해서 교량 진동모드와의 상호 연관성에 대해 고찰하였다. 해석결과, 저차 난류모드에서 단순 사인파 형태로 대칭, 비대칭 모드형상이 순차적으로 발생하며 교량 진동모드의 대칭, 비대칭 형상과 간섭해서 버페팅응답에 큰 영향을 미쳤다. 더욱이, 고차 난류모드들이 진동모드에 대해서 거의 직교성을 가짐으로써 단지 몇몇 저차 난류모드들에 의한 진동모드의 자극이 버페팅응답에 저차 난류 모드의 기여가 지배적인 원인이 된다. 그러므로 완성계에 비해 상대적으로 진동모드 형상이 단순한 형태를 가지는 가설단계 사장교의 버페팅응답 해석의 경우, 난류장에 대한 지배적 저차 난류모드만을 고려하더라도 충분히 신뢰성 있는 버페팅응답의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

자려진동인 플러터는, 한계풍속을 초과하면 그 진폭이 급격히 발산되는 공력불안정 현상으로서, 조사풍속이 내에서 플러터 발현을 억제하는 것이 장대 현수교의 설계상 가장 중요한 과제라고 할 수 있다. 장대 현수교에 있어서 이러한 플러터 발현을 억제하기 위해서는, 2차원 보강형의 플러터 거동특성과 다자유도/다중모드를 고려한 연성플러터의 발현 메커니즘을 엄밀히 파악할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 단경간 장대 현수교(경간장 1150m)를 대상으로, 다양한 영각을 고려한 2차원 보강형 단면의 플러터 거동특성과 공력탄성 에너지의 개념에 기초한 다자유도/다중모드 연성플러터 특성을 검토하였다. 검토결과, 목표 한계풍속인 72m/s를 상회하는 플러터 거동특성을 확보하고 있음을 확인하였다.

과적차량은 도로 및 교량 구조물과 도로 횡단 시설물 등에 손상요인으로 작용하므로 시설물의 내구성을 단축시켜 이에 따른 유지보수 비용을 증가시킨다. 기존의 단속 시스템은 많은 문제점을 내포하고 있어서 이에 대한 대처방안이 요구되고 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 주행중인 과적차량의 지능형 무인과적 단속 시스템 개발을 위하여 유비쿼터스 센서네트워크 시스템을 구성하고, 무선통신프로토콜을 통한 실내성능실험으로 축중 WIM센서 선정, 하중 및 온도에 따른 변수, 자율공간 송수신 거리 실험을 통해 U-도로 과적차량 무인관리 시스템의 가능성을 검토하였다. 그리고 고속 주행 상태에서도 차량의 하중 측정이 가능한 High Speed WIM Sensor의 성능에 대해 검증하였다. 또한 USN구성을 위한 센서의 무선화 테스트를 실시하였다. 본 연구에서 실시한 실험은 기본적으로 고속 WIM센서와 함께 USN의 구성과 Internal/External Network의 완전 무인, 무선화 시스템을 통한 사용자 중심의 시스템을 구축하는 것이 최종 목적이므로 향후 WCDMA/HSDPA를 이용한 External Network의 구성과 실제 과적 단속 적용을 위하여 Test Bed를 통한 실험이 실시되어야 할 것이다.

과적차량은 도로와 교량의 내구성 감소에 가장 큰 위험요소 중 하나여서 지금까지 이런 문제를 제한하기 위해 과적차량에 대한 단속이 실시되어 왔다. 그러나 기존의 시스템은 많은 문제점을 내포하고 있어서 이에 대한 대처방안이 요구되고 있다. 이러한 이유로 본 논문에서는 기존 문제점 해결과 u-ITS의 구축을 위해 무인화, 무선화 기반의 U-중차량 무인과적 단속시스템 구축방안을 제시하며 이를 위해, 시스템 구성방법, USN의 적용, 시스템 제어부와 WCDMA/HSDPA의 설계에 대해 연구하고 WIM 센서의 성능에 대해 검증하였다.

본 논문에서는 구조건전성모니터링(SHM)시스템이 설치된 케이블교량을 대상으로 장기적인 동적거동 특성을 분석하였다. 3차원 유한요소모델을 사용한 모드해석을 통해 모드변수를 추출하였다. 이를 교량에서 측정된 상시진동신호에 대해 주파수영역에서 분석한 고유진동수와 비교하여 정확한 기저모델이 구축되었음을 알 수 있었다. 지난 5년간의 고유진동수와 온도를 통계분석하여 고유진동수가 온도에 선형 반비례하고 있음을 확인하였고, 이러한 온도효과에 대한 평가를 수행하였다. 또한 상시진동신호를 시간영역에서 TDD기법을 적용하여 모드형상을 추출하였으며, 모드해석 결과와의 비교를 통해 케이블교량에 적용이 가능함을 검증하였다.

본 논문에서는 교량 모니터링 시스템의 일부분으로 서해대교에 설치된 교량 하중측정 시스템(BWIM system)으로부터 획득한 신호를 분석하여 통행차량의 정보를 추출하기 위한 알고리즘의 개발과정과 이를 위해 수행한 현장 차량주행시험에 대하여 기술하였다. 개발된 BWIM 시스템은 포장층에 매설하는 축감지기가 없는 형태로, 바닥판과 가로보에 설치된 변형률계로부터 측정한 시간이력 변형률신호만을 이용하였다. 이들 측정신호로부터 추출하고자 하는 차량의 정보는 통과차로, 통과속도, 차 축수 및 총 중량이며, 이들 정보의 추출을 위해 패턴인식기법의 일종인 인공신경망(Aritificial Neural Network, ANN) 기법을 사용하였다. 현장 차량주행시험을 통하여 기지차량 및 미지차량 통행시의 BWIM 응답 데이터를 측정하였으며, 이들 실측데이터를 사용하여 인공신경망의 학습 및 성능검증을 수행하였다. 개발된 기법을 사용하여 추출되는 차량의 정보들은 현재의 교량상태 및 피로수명 평가시 활용될 수 있을 것이며, 향후 설계트럭 하중모델의 개정시 기초자료로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 미중부지역의 New Madrid 지역에서 일반적으로 존재하는 다경간 PSC 교량의 지진거동을 평가하였다. 지진 해석은 비선형 교량모델과 인공지진파를 사용하여 수행하였으며, 인공지진파는 50년 동안 발생확률이 10%와 2%의 두 가지 수준을 사용하였다. 10%의 지진파에 대해서는 해석교량은 양호한 응답을 보였으나, 2%의 지진파에 대해서는 비선형 거동을 보이면 응답이 좋지 않았다. 바닥판사이의 충돌로 인하여 기둥의 요구량이 증가하였으며 교량받침의 파손이 발생하였다. 또한 PSC 거더를 연속화하면 매우 만족한 응답의 개선효과가 있었으며, 이러한 연속화는 유지보수의 절감 및 사하중에 의한 모멘트의 감소를 위해서 일반적으로 행해지는 것이다.

본 연구에서는 과거의 비과학적인 포장관리의 한계를 극복하기 위해, 포장 상태를 정확하게 판단하고. 분석하여 적절한 유지보수 방법을 제시할 수 있는 경제적이고 효율적인 포장도로 유지관리 시스템(PMS)을 개발하였다. 우선 PMS에 관한 국내 외 자료와 서울시 포장 조사 데이터를 이용해서 포장 조사에서 분석 평가, 의사 결정 등의 일련의 과정에 대한 논리적 알고리즘을 구성하고, 국내 외 연구사례와 상세육안조사 결과를 통해서 이러한 알고리즘의 적합성을 평가하였다. 또한 개발된 알고리즘을 바탕으로 도로 관리자가 쉽게 사용할 수 있도록 통합 시스템으로서 PMS 프로그램과 GIS 프로그램을 개발하였다.

본 연구에서는 과거의 비과학적인 포장관리의 한계를 극복하기 위해, 포장 상태를 정확하게 판단하고. 분석하여 적절한 유지보수 방법을 제시할 수 있는 경제적이고 효율적인 포장도로 유지관리 시스템(PMS)을 개발하였다. 우선 PMS에 관한 국내 외 자료와 서울시 포장 조사 데이터를 이용해서 포장 조사에서 분석 평가, 의사 결정 등의 일련의 과정에 대한 논리적 알고리즘을 구성하고, 국내 외 연구사례와 상세육안조사 결과를 통해서 이러한 알고리즘의 적합성을 평가하였다. 또한 개발된 알고리즘을 바탕으로 도로 관리자가 쉽게 사용할 수 있도록 통합 시스템으로서 PMS 프로그램과 GIS 프로그램을 개발하였다.

구조물의 손상전후에 나타나는 고유진동수와 모드 형상으로 부터 Inverse Modal Perturbation기법을 이용하여 잔교식 부두나 돌핀과 같은 대규모 항만구조물의 손상도 추정을 위한 모드 기여도 계수를 근사적으로 직접 구하는 방법을 제시하였다. 잔교식 항만구조물의 고유치 해석을 통해 구조물의 강성 변화량과 구조물의 고유진동수와 모드 형상의 변화량과 요소 손상도 계수를 도입하여 Inverse Modal Perturbation의 2차항을 고려한 관계식을 유도하고 손상전후에 구조물의 강성 감소로 나타나는 구조물의 손상도를 추정하여 수렴정도를 고찰하였다.