In this study, long term monitoring of tensile force of pre-tensioned prestressing strand embedded in UHPC ribbed deck by means of FBG sensor encapsulated into 7-wire prestressing strand. Based on the monitoring result for two years, it was confirmed that the technique proposed in this study offers efficient and robust way of monitoring the internal prestress of pre-tensioned PSC structures.

국립재난안전연구원은 국내 지역 및 한반도 주변 지역에 영향을 미치고 있는 다양한 종류의 재난에 대하여 신속한 대응 및 피해복구를 위하여 빠른 시간에 광역지역을 관측할 수 있는 원격탐사 기법을 활용한 국민안전 확보기술개발 연구를 지속적으로 수행하고 있다. 특히, 우주 밖에서 광역지역을 관측할 수 있으며 지리적·정치적 제약이 없는 인공위성을 활용한 재난지역 관측 및 피해현황 분석은 국내·외의 항공우주 및 재난안전분야 관련기관에서 관심을 가지고 연구가 진행하고 있다. 본 연구에서는 한반도에 영향을 미치는 재난을 효과적으로 관측하기 위한 기초 장비인 재난안전 전용위성 센서 개발연구의 일환으로 재난유형별 활용 가능한 위성센서의 종류 및 필요 기능에 대한 도출을 목적으로 연구를 실시하였다. 국내에서 발간되는 기관별 재난안전관련 통계자료 및 ‘재난 및 안전관리 기본법’을 바탕으로 7대 주요 관측 대상을 선정하였고, 각각의 재난유형에 따라 연중 발생빈도, 재산피해 금액 및 인명피해현황 등의 항목에 대하여 정량적 평가를 실시하였다. 또한, 인공위성을 이용한 재난지역의 관측 능력을 분석하기 위하여 국내·외 연구기관 및 학술단체의 논문/보고서를 중심으로 7대 재난에 대하여 위성센서별 분류 및 기능분석을 실시하였다. 분석된 결과물을 바탕으로 재난유형에 따른 기술 테크트리를 작성하여 재난의 발생 단계 및 예상 분석 결과물에 따른 분류 작업을 실시하였다. 위성센서의 기술 테크트리를 중심으로 재난활용 단계 및 분석 결과물의 적합성을 평가하여 재난 유형에 따른 재난안전 전용 위성센서의 요구 기능을 도출하였으며, 동일한 조건의 요구사항을 기초로 국내에서 운영 중인 위성센서들의 재난유형별 활용 가능성 및 재난안전 분야의 대응능력을 분석하였다.

The FBG sensor responses simultaneously to changes in thermal strain as well as elastic strain. Thus the total strain measured from a single FBG sensor shall be corrected to obtain the elastic strain by removing the temperature effect. This paper addresses how the temperature effect can be removed when the FBG sensor is encapsulated in a 7-wire steel strand. For this purpose, fundamental properties of the FBG sensor are identified through tests using a controlled temperature chamber. Then field measurements on a UHPC pi girder with the size of 11.0 m long, 5.0 m wide, and 0.6 m high have been conducted for about one year, and the prestressing force is estimated using the raw data from the FBG sensor and by applying temperature correction technique proposed in this study. Estimated results indicate that the proposed correction technique is executable for extracting the elastic strain from monitoring data using the FBG sensor in civil infrastructures.

This study was conducted to investigate the Structural Health Monitoring(SHM) system built in large-scale structures. Recently large-scale structures such as bridges and high-rise building have installed SHM system and using the SHM system, large-scale structures are monitoring the status of structures. In many practical cases, SHM systems are used sensor, such as strain gauge, inclinometer, accelerometers, seismic, wind anemometer, GPS, to monitor status of structures. This case study foreground potential future research dealing with SHM system using integrated sensor module.

기후변화 등으로 인해 우리나라를 비롯한 전 세계적으로 물관련 재해 빈도는 지속적으로 증가하고 있으며, 경제발전에 따라 관련 피해 규모도 기하급수적으로 커지고 있는 실정이다. 따라서, 물관련 재해에 대한 국가적 대응 체계 구축 뿐만 아니라 재해예측 정확도를 향상시키기 위한 다양한 노력이 필요하다. 아울러, 정부 3.0 시대를 맞이하여 국가가 수재해 관련 정보를 국민들이 실시간으로 쉽고 간편하게 이용할 수 있도록 하는 정보제공 체계 구축이 필요한 시점이다. 이를 위해서는 국토교통부 및 기상청 등 다양한 정부부처에서 획득되는 자료 뿐만 아니라 미국 등 선진국에서 제공하고 있는 다양한 위성영상을 통합하고 종합적으로 분석할 수 있는 국가적 시스템 구축이 요구된다. 이를 통해 동남아 및 아프리카 등 저개발 국가의 물관련 재해 예측 및 전지구적 차원의 기후변화 대응 노력에 동참함으로써 선진국으로서의 책임과 위상 강화는 물론 글로벌 물산업 진출을 위해 필요한 핵심 정보들을 전략적으로 획득할 수 있는 체계가 마련될 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내외에서 현재 운용 중에 있는 위성영상, 레이더 강우, 자동기상관측소 등에서 획득되는 다양한 물관련 정보들을 융합해 국지 혹은 광역적인 지역에 대한 가뭄이나 하천건천화, 홍수 등과 같은 수재해를 과학적이고 효율적으로 감시, 평가 및 예측하기 위해 필요한 기술들을 제시하고자 한다.

본 연구에서는 불특정 분포하중에 대한 다경간 연속 보 구조물의 변형률 분포를 추정하는 기법을 제시하였다. 본 추정 기법은 해석적 방법이 아닌 계측한 변형률 데이터로부터 최소제곱법을 이용한 커브 피팅을 통해 변형률 분포를 추정하였다. 제시한 다경간 보 연속 구조물의 변형률 추정 기법은 멀티플렉싱이 가능한 FBG센서를 이용하여 다경간 연속 강재 보 정적 가력 실험을 통해 검증하였다. 실험을 통해서 분포 하중과 집중하중에 의한 변형률 분포의 추정 정확성 및 변형률 추정에 사용되는 계측점 수에 따른 추정 오차에 대한 검토를 수행하였다. 5.89 (하중 step1), 6.26% (하중 step2) 오차로 최대 변형률 지점에서의 변형률을 추정할 수 있었다. 추정을 위한 변형률 계측 센서 수를 감소시킨 경우 오차가 증가 (0.26~0.37%)하는 것 또한, 확인할 수 있었다. 회귀분석적 기법을 통해 다경간 보의 변형률 분포를추정함으로써 특정 형상의 분포 하중에 대해서만 적용이 가능한 해석적 변형률 추정 기법의 한계를 넘어 불특정 분포 하중에 대한 변형률분포 추정이 가능해졌고 추정 변형률 분포를 통해 최대변형률 발생 위치까지 확인할 수 있게 되었다.

As most infrastructure have low natural frequency for vibration, an energy harvester to operate wireless sensors for them should be aimed to low frequency and have high output efficiency. This study proposes the energy harvester with parallel-connected single crystal ceramic for low frequency in order to gain enhanced efficiency. The performance is confirmed by the experiment using the acceleration data of hangers in Yeongjong Bridge.

In this study, for estimating the loss and damage ratio of maintenance monitoring sensor of foreign railroad tunnel, the loss and damage condition of maintenance monitoring which is installed and operated in the foreign tunnel structure is researched and analyzed. The total loss and damage ratio at the elapsed time of 5-6 years after installation is 13.9% in the Channel Tunnel of England. Therefore, it is reasonable to reflect that the total loss and damage ratio of maintenance monitoring sensor of railroad tunnel is estimated provisionally 15% on design, and hence the study of the loss and damage ratio with the number of elapsed years in long-term by the measurement category will be needed.

최근 초고층 및 초장대와 같은 대형 구조물들이 시공되고 있으며, 이에 대한 구조물 건전성 모니터링 기술들이 연구되고 있다. 하지만 기존의 기술들은 계측 센서의 관리와 센서로부터 계측된 데이터에 효율적으로 access하지 못하고 있다. 본 논문에서는 구조물 건전성 모니터링을 위한 증강현실 기반 센서 위치인식 및 데이터 시각화 기술을 소개한다. 모바일 디바이스에 내장된 GPS를 통하여 센서와 사용자 간의 거리를 파악하게 된다. 뿐만 아니라, 센서로부터 계측된 데이터는 위치정보시스템 서버에 저장되며, RSS방식을 통해 전송되어 사용자가 모바일 디바이스를 통해 쉽게 계측 데이터를 가시화 할 수 있게 된다. 이 기술을 이용하여 사용자는 센서의 위치인식을 통해 계측센서를 관리하고, 계측 데이터를 시각화하여 시간과 공간에 제약 없이 구조물의 건전성을 모니터링 할 수 있게 된다.

This study presents a method to monitor cable force using an Imote2/SHM-DAQ sensor node and a PZT sensor. The following approaches are carried out to achieve the objective. Firstly, the principle of piezoelectric material (e.g., PZT) as a strain sensor is reviewed. According to its piezoelectric features, the use of PZT sensor for strain measurement of a stay cable is presented. Secondly, the design of the data acquisition sensor node Imote2/SHM-DAQ is described. The sensor node is used to monitor strain-induced voltage from the PZT sensor. The advantages of the system are cheap, and enable for wireless communication and automated operation. Finally, the feasibility of the sensing system is evaluated on a lab-scale stay cable.

In this paper, augmented reality (AR)-based sensor awareness and data visualization for environmental information monitoring of structures without the limitations of time and space is proposed. The proposed technique will improves the work efficiency and help to maintain good health for modern people by providing a comfortable indoor environment.

본 연구는 롤러코스터 구조물의 구조적인 결함을 검출하기 위해서 요구되는 최적의 센서를 구성하기 위한 연구이다. 특수한 목적과 구조적인 형태의 롤러코스터를 3차원 FE 모델링을 통해 구조적 거동특성을 분석하고, 최적계측/센서 이론을 통해 합리적인 센서 위치 및 개수를 구성하였으며, 구성된 최적 센서 위치 및 개수를 바탕으로 손상 전․후에 따른 수치적인 모달 특성값을 추출해 손상평가에 활용될 기본 구조물에 대한 기초자료를 제공하였다. 본 연구의 대상구조물로 서울 어린이대공원에 위치한 롤러코스터 구조물을 선정하였고, 1/20 크기로 축소한 모형 구조물을 제작･활용하였다. 또한, 롤로코스트의 공간적인 구조의 특성으로 운동학(Kinetics)적 거둥에 따른 운동역학(Kinematics)적인 특성이 포함되도록 Spline 함수를 이용해 대상 모형 구조물을 정확히 3차원 FE 모델을 구성 후, 가이언 소거법에 근거한 모달 특성값을 추출하였고, 유효독립법(EIM) 및 최적운동에너지법(EOT) 이론을 바탕으로 최적계측/센서 위치 및 개수를 구성하였으며, 손상 전․후에 따른 모달 특성값을 추출해 크게 강성도, 유연도, 모드상관도의 관계로부터 손상(결함)을 평가하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성된 최적 계측/센서 이론이 타당함을 확인하였고, 강성도 및 유연도 변화를 통해 만족할 수준으로 손상이 규명되었다. 이 결과 롤러코스터 구조물의 건전도 모니터링에 필요한 거동특성 분석 및 결함검출기술 개발에 관한 최적 센서의 구성을 제시 하였다.

CFRP보강공법은 구조물에 내하력을 증가시키기 위해 사용되고 있으며 실제 교량에 적용빈도가 높고 연구 활용성에 대한 기대가 큰 공법이다. CFRP로 보강된 콘크리트 구조물은 외부에 에폭시 등으로 접착된 CFRP로 인하여 휨파괴 및 전단파괴 외에 부착파괴가 추가적으로 발생하게 되며 이러한 부착파괴가 전체거동을 지배하게 되는 경우가 대부분이며, 취성파괴를 유발하게 된다. 따라서 이러한 CFRP 부착파괴에 대한 모니터링은 매우 중요한 의미를 갖는다. 본 논문에서는 국부적인 손상 파악에 유리한 PZT센서를 이용한 임피던스 기반 손상검색 방법을 사용하여 콘크리트 균열과 CFRP 부착파괴 모니터링에 대한 적용가능성을 검증해 보았다.

적조는 1994년 이전에는 남해에서 산발적으로 발생했으나, 1995년 이후로는 주기적으로 발생하고 있으며, 발생지역 또한 남해와 동해 전역으로 넓게 퍼지고 있다. 이에 따라 적조의 연구 분야도 다양한 변화를 격고 있으며, 적조를 모니터링하기 위해 원격지 센싱, GIS, 퍼지 모델 시스템 등의 다양한 기술들이 적용되고 있다. 본 논문의 목적은 무선 센서 네트워크를 이용하여 적조와 해양 생물학적 인자 데이터를 수집하는 적조 모니터링 시스템을 개발하는 것이다. 무선 센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅을 실현시키기 위한 핵심 기술로 알려져 있으며 다른 지역의 센서들로부터 기상관측과 환경 탐색을 위한 데이터를 수집하는데 사용된다. 본 논문은 무선 센서 네트워크를 이용하여 적조 데이터 베이스를 효율적으로 설계함으로써 적조 모니터링 소프트웨어와 웹서비스를 제공하는 것에 관한 것이다.

본 연구에서는 구조물의 모니터링 시스템을 위하여 최근에 급속하게 발전하는 스마트 센서 기술을 이용하여 스마트 센서 장치를 개발하였고 다양한 실험을 통하여 개발한 스마트 센서의 기본적 성능 평가와 모형 구조물을 이용한 손상 검출 실험을 실시하였다. 본 논문은 Part 1로써 스마트 센서의 개발과 성능 평가에 관한 것이고 Part 2에서는 스마트 센서를 이용한 손상 검출 결과를 유선 계측 시스템을 이용한 실험결과와 비교하였다. 스마트 센서는 고 출력의 무선 모뎀과 고 성능 MEMS 센서, AVR 마이크로컨트롤러를 이용하여 개발하였으며 센서의 제어와 운영을 위한 임베디드 프로그램을 개발하였다. 스마트 센서의 성능을 검증하기 위하여 민감도와 분해능 분석 실험과 캔틸레버 보와 가진기를 이용한 데이터 획득 실험, 실 구조물을 이용한 현장 적용 실험을 실시하였다. 실험 결과, 개발한 스마트 센서의 성능에 대한 만족스런 결과를 얻었다.

본 연구에서는 광섬유 FBG 센서를 이용, 곡률반경을 고려한 이 방향 변위(Two-Way Displacement)를 측정하여 변형각을 환산함으로써 상대좌표를 구하는 알고리즘을 정립하였으며 이를 이용하면 작은 변형에 대해서도 매우정확하게 상대변위를 구할 수 있음을 알 수 있었다. 이를 확인하기 위해 4.5m높이의 H형강에 고안된 이 방향 광섬유센서를 부착하여 횡 방향으로 외력을 가해서 발생한 변위를 수준측량과 일반적인 전자식 변위계로 동시에 측정하여 각각의 측정성능을 비교분석하였다. 그 결과, 광섬유센서의 분해능은 다른 센서시스템에 비해 월등하였으며 이차원 상대좌표의 측정이 가능함을 확인하였다.