최근 급속하게 증가하고 있는 초고층 건축물은 바람이나 지진에 의한 횡변위를 효율적으로 제어하는 기술이 매우 중요하다. 그러나 국내의 초고층 주거형 건축물에 주로 사용되는 횡력 저항 구조시스템인 아웃리거 시스템은 별도의 공간을 요구하여 시공이 어렵고 공사 기간이 오래 걸리는 등의 불리한 점들이 있다. 반면 근래에 사용되고 있는 제진 시스템은 동적 하중에 의한 진동에너지를 부가적인 제진장치에 집중시킴으로써 건물의 횡변위를 저감시키며, 댐퍼의 설치도 비교적 용이하다. 또한, 아웃리거 설치와 같은 횡변위 제어시스템은 강성증가로 인해 풍응답이 증가되어 거주자의 불편과 같은 사용성 문제가 발생하기도 하며 이는 다른 추가적인 제어방식을 요구하게 된다. 따라서 본 연구에서는 초고층 주거형 건축물에 대한 횡변위를 효과적으로 제어하면서 아웃리거시스템을 대체 또는 보완할 수 있는 새로운 방법으로써 다양한 제진장치를 적용하여 각각의 횡변위제어 성능을 검토해보았다.

An experimental real-time hybrid method, which implements the wind response control of a building structure with only a two-way TLMD, is proposed and verified through a shaking table test. The building structure is divided into the upper experimental TLMD and the lower numerical structural part. The shaking table vibrates the TLMD with the response calculated from the numerical substructure，which is subjected to the excitations of the measured interface control force at its top story and an wind-load input at its base. The results show that the conventional method can be replaced by the proposed methodology with a simple installation and accuracy for evaluating the control performance of a TLMD

본 논문에서는 수정 슬라이딩 모드제어기의 비선형 이력구조물의 지진응답 제어성능이 평가되었다. 수정 슬라이딩모드 제어는 제어력을 계산하기 위해 Lyapunov함수의 목표변화율을 이용하는 기법으로 기존 연구에서는 선형구조물에 대한 성능만이 조사되었다. 그러나 강진시 대부분의 구조물은 비선형 거동을 보인다는 점을 고려할 때 기존 연구의 결과는 실제 적용에 있어 제한점을 가지고 있다. Bouc-Wen 모델을 사용하여 구조물의 비선형 거동을 모델링 하였으며, 이력이선형 단자유도 구조물에 대한 통계해석과 비선형이력 면진구조물에 대한 해석결과는 제안된 수정 슬라이딩모드 제어알고리즘이 기존의 슬라이딩모드 제어기보다 우수한 성능을 가짐을 보여준다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성 및 비탄성 구조물에 대하여 수동 및 준능동 TMD의 지진응답제어성능을 평가하였다. 먼저 기존의 연구에서 제안된 식을 사용하여 최적 설계된 수동형 TMD와 본 연구에서 제시된 준능동 TMB가 설치된 탄성 구조물의 변위스펙트럼을 구하였으며, 준능동 TMD가 TMD보다 작은 스트로크를 가지고도 최대변위응답제어에 있어 우수함을 확인하였다. 또한 구조물의 주기와 TMD의 주기가 일치하지 않은 경우의 성능저하에 대한 TMD의 강인성을 평가하였다. 최종적으로 Bouc-Wen 모델을 사용하여 모사된 비탄성이력 특성을 가지는 구조물에 대한 수치해석을 수행하였으며, 이를 통해 탄성구조물에 대하여 최적화된 수동형 TMD의 성능은 구조물 응답의 비탄성이력 부분이 증가함에 따라 크게 저하되는 반면 준능동 TMD는 수동형 TMD보다 약 15-40% 정도의 더 많은 응답감소효과를 가짐을 확인하였다.

The control performance of LCVA designed for mitigation of wind-induced motion of Songdo high rise building is evaluated using 1/20 scaled test model. The effectiveness of the LCVA is then examined tuning LCVA to 90%, 100%, and 110% of the natural frequency, 0.74Hz. The test structure is excited using a sinusoidal signal ranging 0.2 ~ 1.2 Hz with 5.5mm displacement, and acceleration and displacement of structure, water height, and shear force are measured. Experimental results indicate that the LCVA tuned to 100% of the natural frequency with orifice opening ratio of zero reduce the peak and RMS displacement up to 67% and 72%.

본 논문에서는, 동조액체감쇠기(이하 TLD)만을 실험적 부분구조로 이용하여 TLD가 설치된 건축구조물의 지진 응답 제어효과를 평가하기 위한 실시간 하이브리드 실험법을 제안하고 진동대 실험을 통해 실험적으로 규명한다. 제안된 실험법에서, TLD가 설치된 전체구조물은 상부의 TLD와 하부의 구조물 부분으로 각각 실험적 그리고 수치해석적 부분구조로 나누어진다. 이때 부분구조 사이의 경계면에서 작용하는 하중 또는, TLD에 의한 제어력은 진동대에 설치된 전단형 로드셀에 의해 계측되며 진동대는, 계측된 경계면에서의 제어력이 상부에 작용하고 또한 동시에 기초에 지진하중이 작용하는 수치해석적 부분구조로부터 계산된 응답으로, 상부에 설치된 TLD를 가진하게 된다. 제안된 실험법에 의한 결과와 TLD와 건물모델 모두를 제작하여 실험하는 기존의 방법에 의한 실험 결과들은 서로 잘 일치하며, 이로써 본 논문에서 제안된 실험법을 이용하여 TLD의 제어성능을 손쉽게 평가 할 수 있음을 알 수 있다.

본 연구에서는 면진 건물의 내진 성능을 개선하기 위하여 최근 개발된 스마트 수동 제어 시스템을 적용하고 이의 효용성을 수치 모의실험을 통해 검증하였다. 스마트 수동 제어 시스템은 효과적인 반능동 제어 장치로 알려진 MR 감쇠기에 전자기 유도부를 도입하여 응답 변화에 따라 MR 감쇠기로 입력되는 전류를 변화시킴으로써 MR 감쇠기의 감쇠 특성을 조절하는 새로운 개념의 스마트 제진 시스템이다. 스마트 수동 제어 시스템에서 전자기 유도부는 영구자석과 솔레노이드 코일로 구성되며, 기존 스마트 제진 시스템의 계측기, 제어기, 외부 전원장치를 한꺼번에 대체할 수 있다. 면진 건물에 대한 스마트 수동 제어 시스템의 내진 성능을 수치적으로 검증하기 위하여 미국토목학회에서 제시한 면진 건물에 대한 벤치마크 제어 문제를 활용하였다. 스마트 수동 제어 시스템의 제진 성능을 MR 감쇠기를 이용한 기존 스마트 제어 시스템의 성능과 비교하였다. 수치 모의실험 결과를 통해 스마트 수동 제어 시스템이 면진 건물의 내진 성능을 개선하는 데 매우 유용함을 확인하였다.

이 논문에서는 소형 다층 구조물의 진동제어에 적용하기 위한 복합모드의 자기유변유체(MR) 감쇠기를 개발하였다. 우선, 도식적으로 전단, 유동, 복합모드 MR감쇠기의 형태를 설계조건과 함께 표현하였고, 각각의 모드에 대하여 자기장에 따른 감쇠력을 예측하기 위한 해석모델을 유도하였다. 다음으로 적당한 크기의 복합모드 MR감쇠기를 제작하고 자기장에 따른 감쇠특성을 시간영역에서 평가하였다. 마지막으로 지진하중을 받는 소형구조물에 제작된 MR감쇠기가 준능동 제어기로 제어하였을 때의 성능을 수치적으로 평가하였다.

설치의 용이성과 경제성, 여러 다른 용도로의 전용 가능성, 유지보수의 용이성, 그리고 재동조의 편의성 등을 고려할 때 TLCD (Tuned Liquid Column Damper)는 기존에 건물의 응답제어에 많이 사용되는 TMD를 대체할 수 있는 감쇠장치라 할 수 있다. 본 논문에서는 TMD (Tuned Mass Damper)와 TLCD의 지진하중을 받는 구조물의 응답제어 성능평가에 관한 비교연구를 수행하였다. 성능비교분석 결과, 층간변위 제어성능에서는 TLCD가 TMD보다 우수한 성능을 보였고 가속도 제어성능에서는 서로 비슷한 것으로 나타났다. 또한 층간변위 제어에서는 저층에서 큰 제어성능을 발휘하고, 절대가속도 제어에서는 상층부에서 성능이 우수한 것으로 나타났다. 이것은 TLCD가 지진에 가장 문제가 되는 구조물의 안전성 및 거주자의 사용성에 있어서 효율적인 감쇠기라 할 수 있는 근거가 된다.

In this study, the control perfomances of Tuned Mass Damper (TMD) and Tuned Liquid Column Damper (TLCD) are evaluated and compared for seismically excited structures. Results show that TLCD is more effective than TMD for interstory drift control while TLCD is as effective as TMD for acceleration control. In special, it is shown that interstory drifts are maximally controlled in lower floors and accelerations are reduced most in upper floors. This indicates that TLCD is an effective controller for earthquake-induced structures in terms of structural safety as well as serviceability.

본 논문에서는 구조물이 과도한 기진력을 받을 때에 구조물의 진동 제어를 위하여 제안 되어진 여러 가지 포화 제어 알고리듬들의 유용성을 실제적인 관점에서 살펴보았다 제안된 포화 제어 알고리듬 중세서 수정된 뱅뱅 제어 알고리듬이 매우 유용한 것임을 확인할 수 있었으나 이는 제어력 파형 결정 파라미터의 어떤 범위내에서만 효과적이며 그 범위를 넘어서는 경우에 있어서는 제어기를 불안정하게 할 수 있음을 확인할 수 있었다 따라서 수정된 뱅뱅 제어 알고리듬의 적용시에 과도한 외부 기진력에 대하여 제어기의 안정적인 작동에 의한 구조물의 진동제어효과를 얻기 위해서 제어력 파형 파라미터를 과도 기진력의 크기에 따라 변화시키는 적응형의 방법을 제안하였고 이의 유용성을 수치실험 및 유압식 질량 감쇠기를 장착한 축소 구조물 검증 실험을 통하여 확인하였다.

세라믹의 종류와 두께 그리고 소성온도를 달리하여 제작한 세라믹 자동점적센서의 점적성능을 비교 분석하였다. 자체제작 세라믹센서에 가장 많이 함유된 조성성분은 SiO2로 54.17~71.62wt.%였으며 다음이 A12O로 15.42~33.79 wt.%였다. 두 성분의 합계는 백자토 92.34 wt.%, 옹기토 89.18 wt.%, 미립분청토 88.17 wt.%, 세립분청토 87.96 wt.%, 대조구(시판수입제품) 87.04 wt.%였다. SiO2：A12O의 비율은 백자토 73.2：26.8, 옹기토 80.2：19.8, 미립분청토 68.9：31.1, 세립분청토 61.6：38.4, 재조구 82.3：17.7이었다 기타 Fe2 O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Ti O2, P2 O5 등이 10wt.%내외 함유되어 있었다. 공극율은 세립분청토에서 가장 높았고 백자토, 옹기토 순이었으며 소성온도가 높을수록 두께가 두꺼울수록 공극율이 높았다. 두께 2.5mm로 성형한 세라믹의 점토종류에 따른 공극율은 세립분청토 37.47%, 세립분청토와 옹기토의 혼합토 34.82%, 백자토 34.71%, 옹기토 32.5% 순이었다. 세라믹의 점토종류, 소성온도에 관계없이 자동점적이 가능하였으나 점적센서의 반응주기와 점적량의 집중도는 차이가 있었으며, 세라믹의 두께나 상부 플라스틱 개폐장치의 탄력성에 따라서도 점적패턴과 점적량의 집중도에 큰 차이가 있었다. 세립분청토나 백자토에서는 점적지속시간이 짧았으며 백자토의 경우 점적량의 증가가 급격하지만 감소는 서서히 이루어졌다. 또한 세라믹의 두께가 두꺼울수록 점적지속시간이 짧았으며 점적량의 증가는 급격하였고 감소는 완만하였다. 그러나 두께 1mm로 얇은 경우는 백자토를 제외하고는 정상적인 급액이 이루어지지 못하였다. 세라믹 센서를 500℃에서 소성한 경우 점적지속시간이나 단위시간당 점적량이 불안정하였으며 600℃ 및 700℃에서는 비교적 안정된 양상을 보였으나 점적지속시간이 길어졌으며 800℃ 또는 900℃에서 소성한 경우는 점적지속시간이 짧은 반면 단위시간당 점적량이 커지면서 점적의 개시와 종료가 뚜렷하였다.

We have improved the control and driving system of 16' reflector at Kwanak Observatory at Seoul National University, by completing encoder unit, and by developing programs for correction of errors resulting from hardware defects. The hardware defects of this telescope system are the large backlash and the nonuniform tracking and pointing. The telescope pointing accuracy for RA is improved to a few arc minutes, and that for DEC is several tens of arc minutes. The guiding error is improved to 0.7 arcsec/minute, allowing up to 3 minutes exposure for CCD imaging under typical seeing conditions at the Observatory.

In a four-wheel independent drive platform, four wheels and motors are connected directly, and the rotation of the motors generates the power of the platform. It uses a skid steering system that steers based on the difference in rotational power between wheel motors. The platform can control the speed of each wheel individually and has excellent mobility on dirt roads. However, the difficulty of the straight-running is caused due to torque distribution variation in each wheel’s motor, and the direction of rotation of the wheel, and moving direction of the platform, and the difference of the platform’s target direction. This paper describes an algorithm to detect the slip generated on each wheel when a four-wheel independent drive platform is traveling in a harsh environment. When the slip is detected, a compensation control algorithm is activated to compensate the torque of the motor mounted on the platform to improve the trajectory tracking performance of the platform. The four-wheel independent drive platform developed for this study verified the algorithm. The wheel slip detection and the compensation control algorithm of the platform are expected to improve the stability of trajectory tracking.

Recently many investigations have been conducted to evaluate and analyze the seismic response of structures equipped different types of damper. Viscous dampers are known as effective energy dissipation devices improving structural response to earthquakes. The damping force developed by the viscous damper depends on internal structural system and the physical properties of the fluid used in the device. This study has developed a viscous damper for vibration and seismic control of structures. In order to verify the performance of a viscous damper, experimental tests were performed.