본 연구에서는 무인항공기인 드론을 활용한 VDMS(Vision-based Displacement Measurement System)를 통해 동적변위계측 정 확도와 동특성 추정 신뢰성 검증을 위한 동적실험을 실시하였다. 비행하는 드론의 이동 및 회전진동을 보정하기 위해 영상 내부의 변 위가 발생하지 않는 고정점을 활용한 보정밥법을 사용하였으며, 검증을 위해 설치한 범용 센서인 LVDT와 LDS의 변위계측 결과와 비 교하여 그 오차를 시간영역과 진동수영역에서 분석하였다. 3가지 타입의 장비 모두 최대 변위 도달 및 주기 운동 계측에 있어서 대체 적으로 유사한 결과를 나타내었다. LDS 기준의 오차 분석 결과, 드론과 LVDT는 가진 진동수 변화에 의한 오차 값은 미비하나, 최대 발생 변위가 작을수록 오차 값은 증가하였다.

중·저층 구조물의 구조물 건전도 모니터링을 위해 아두이노 기반 가속도 센서를 적용하기 앞서 아두이노 기반의 저가형 가속도 센서의 진동 계측 성능을 확인하고, 그 한계를 명확히 하고자 한다. 가진 장치에 상용 가속도 센서와 저가형 가속도 센서를 설치 하고 다양한 Case의 Sin파를 가진하여 그 응답을 계측하였다. 응답 결과는 상용 가속도 센서를 기준으로 저가형 센서의 계측 정확성을 비교하였다. 가진 진동수 추정에 있어서 대부분의 Case에서 유사한 결과를 나타내었으나 Magnitude 추정 결과에 있어서 가진 진폭이 낮은 1Hz/100mm이하의 경우 Magnitude 추정값이 부정확하게 나타났다. 이후 모든 Case에서는 저가형 가속도 센서와 상용 가속도 센서의 Magnitude 추정 결과가 유사하게 나타났다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 아두이노 기반 저가형 가속도센서는 대체적으로 동적 계측의 유효성이 있다고 판단된다.

본 논문에서는 이단계 칼만필터를 활용한 구조물의 3 자유도 동적변위 계측 시스템을 소개한다. 개발 시스템은 센서 모듈, 베이스 모듈, 컴퓨테이션 모듈로 구성되어 있다. 센서 모듈은 100Hz 샘플주파수의 고정밀 가속도를 계측하는 포스피드백 가 속도계와 10Hz의 샘플주파수의 저정밀도의 속도, 변위를 계측하는 저가의 RTK-GNSS로 구성되어 있다. 계측된 데이터는 LAN 케이블을 통하여 컴퓨테이션 모듈로 전송되고, 컴퓨테이션 모듈에서 이단계 칼만필터를 활용하여 100Hz 샘플주파수의 고정밀 변위를 실시간으로 산정한다. 개발 시스템의 변위 계측 정밀도를 검증하기 위해 미국, 캘리포니아에 위치한 San Francisco-Oaklmand Bay bridge 에서 현장 실험을 수행하였으며, 실험 결과 1.68mm RMS 오차를 보임을 확인하였다.

본 연구에서는 보다 넓은 범위에서 영상기반 변위계측 시스템의 동특성 추정 신뢰성을 확보하기 위해 Shaking Table을 이용해 넓은 대역의 진동수와 진동수별 다양한 진폭에 대한 Sine Wave 동적실험을 실시하였다. 영상기반 변위계측을 위해 DDVS(Dynamic Displacement Vision System) 기법을 활용하였으며, DDVS 기법을 통해 구한 동적변위는 기존의 접촉·비접촉식 센서인 LVDT(Wire Type, Pole Type)과 LDS의 변위계측 결과와 비교하여 그 오차를 분석하였다. 구해진 동적변위를 FFT하여 진동수 영역에서의 정확도 비교도 함께 수행하였다. 4가지 타입의 계측센서 모두 동적변위계측 결과 최대 변위 도달 및 주기 운동 계측에 있어 대체적으로 유사한 결과를 나타냈으며, 특히 영상기반의 DDVS 기법과 LDS를 통한 계측 결과는 높은 상호 일치성을 보였다. LDS와의 비교를 통한 오차분석 결과, DDVS 기법에 의한 동적변위 계측의 정확도는 계측 대상의 진동수에 영향을 받는다고 판단되었다. 동일 가진 진동수 내에서 가해준 변위 변화에 의한 오차는 미미하였으나, 동일 발생 변위에서는 가진 진동수가 커질수록 오차 값이 증가하였다. 기존 센서인 LVDT 경우, 발생 변위가 작을 때 상대적으로 큰 오차를 나타냈으며, 이를 통해 진동계측과 같은 작은 동적변위의 계측에 한계가 존재한다고 판단된다.

본 연구에서는 39층 테크노마트의 태풍시 진동응답을 계측하고 이로부터 건물의 동적특성을 평가하였다. 2011년 태풍 무이파가 우리나라를 통과할 때 건물의 38층의 가속도 응답을 계측하였으며, 계측신호를 이용하여 구조물의 고유진동수 및 감쇠비등을 독립성분분석법을 사용하여 구하였다. 독립성분분석법을 통해 매우 유사한 크기를 가지는 장변방향 및 단변방향 진동모드를 분리할 수 있었으며, 분리된 모드를 사용하여 각 모드에 해당하는 감쇠비를 추출할 수 있었다. 또한, 하중과 슬래브-보의 합성효과 등을 고려하여 구조해석모델을 개선하여, 개선된 모델이 실제 계측한 진동수 및 감쇠비와 유사한 값을 가지도록 하였다.

풍향풍속계와 구조 모니터링 시스템을 설치하여 강풍과 거물의 동적 특성을 계측하였다. 계측건물은 속초의 산기슭에 위치하고 있다. 감쇠율과 고유진동수의 진폭 의존성을 분석하였다. 감쇠율의 진폭의존성은 9%로서, 가속도진폭이 증가함에 따라서 감쇠율이 명료하게 증가하는 경향을 보였다. 계측데이터에서 얻은 동적 특성의 경향은 사용성 평가시 건물의 동적 특성을 평가하는데 유용하게 사용되리라 기대된다.

This paper is concerned with the dynamic characteristics of buildings, especially with the measurement of the natural frequencies(natural periods) and the damping. Process of ambient vibration and synchronized human excitation tests for natural period and damping are given. Data from measurement on 16 reinforced concrete buildings in Seoul and Seoul national university of technology are given. 16 Low-rise Reinforced concrete buildings are measured for ambient vibration to obtain the vibrations characteristics. The natural periods obtained by ambient vibration measurements are compared with those of forecast model suggested by standards and foreign researchers. The natural periods show a clear dependence on building height. On the other hand, the damping ration scatter under the influence of various factors, for example, building height and natural frequency.

이 연구에서는 풍력-태양광 하이브리드 가로등 구조물에 대한 동적 응답을 계측하여, 서로 다른 터빈을 적용하였을 때의 진동 특성 및 공진현상을 비교하였다. 2엽 및 3엽 풍력터빈을 적용하였으며, 하이브리드 가로등이 가지고 있는 진동 특성은 가동 중인 조건에서의 동특성과 가진력을 비교하여 분석하였다. 최근 제안된 방법을 통해 가속도 계측자료를 이용하여 변위 응답을 추정하였고, 2엽 풍력터빈을 적용한 경우 동적 변위 응답의 진폭은 공진 하의 조건에서 4~6cm 범위에 있고, 3엽 풍력터빈을 적용한 경우에는 공진이 발생하지 않아 변위는 2mm 이내로 제한됨을 알 수 있었다.

In this study, the static and dynamic displacement responses due to vehicle loadings were measured by Video Gauge System(VGS) technique. The displacement response data were compared with data obtained from laser displacement sensors(PSM)&electronic distance measurement device(EDM) so that the static and dynamic behavior of the bridge under vehicle loadings was examined. The static and dynamic loading test for an earth-anchored suspension bridge, Nam-hae Bridge&Gwang-an Bridge, was performed using vehicles. The accuracy of the deflection measurement using the VGS in the load of the actual bridge was verified.

Measurement of dynamic displacement of large structure is one of the most challenging issues in structural health monitoring. With a Kalman filter based technique, the proposed displacement measurement system which consists of GPS-RTK, accelerometer, DAQ, and computer shows the huge potential for precise measurement of dynamic displacement of large structure. The performance of the system has been verified by modal shaker test. This paper presents a new system for dynamic and pseudostatic displacement measurement for a large-scale civil infrastructure. Even though dynamic displacement measurement on a large-scale structure is one of the most challenging issues in structural health monitoring, traditional displacement sensors as well as cutting edge noncontact sensors suffers from the lack of accuracy and precision due to field conditions such as measurement distance and requirement for a fixed support. With a Kalman filter based technique, the proposed displacement measurement system, which consists of a GPS-RTK, accelerometer, DAQ and computer, efficiently estimates bias contained in the acceleration record by fusing the acceleration with intermittently recorded GPS-RTK data, and estimate high precision and high accuracy displacement by removing the bias from the acceleration record and conducting double integration. Through a series of lab-scale tests using a vibration exiciter, the performance of the system has been verified and shows the potential for accurate and precise measurement of dynamic displacement of a large-scale structure.

A dynamic displacement estimation system is developed by integrating laser Doppler vibromter (LDV) and light detection and ranging (LiDAR). The system includes hardware level integration for simultaneous measurement of two devices and data fusion of two measurement signals based on Kalman filter smoothing algorithms. For hardware integration of two devices, the laser beam directions and the triggering of measurement of LDV and LiDAR are controlled on the level of built-in commands of the devices. The distance data sequentially measured by LiDAR is converted to dynamic displacement of high noise and low sampling rate, and fused with the velocity measured by LDV which has high sampling rate and low noise but accumulated bias error when integrated. Using the Kalman filter based data fusion algorithm, it is able to estimate dynamic displacement in which the drawbacks of two devices are effectively removed. The proposed system is applied to a dynamic loading test on a highway bridge and the performance is verified.

In this case, for PSC Box girder bridge of representative bridge types at the Honam high-speed railway section to need in-depth analysis of the dynamic behavior of the structures in high-speed driving and the monitoring system require to check correct behavior of the actual status of high-speed railway bridge, the dynamic behavior of the bridge was analyzed to HEMU-430X load. According to the high-speed driving test, the main behavior was monitored and analyzed.

Structural dynamic characteristics are obtained by analysing responses of seismic acceleration measuring system obligatorily installed in public structures. Emergency structural safety estimation using these data supports decision making of a structure manager when an earthquake or a strong vibration happens. And proper standards for structural safety are suggested by cumulative statistical analysis. For these reasons, it is necessary that comprehensive analysis and management system indicates analysis results based on GIS(Geographic Information System). This system is developed with comprehensive analysis algorithms and data processing procedures. Various information through the system is served for structural safety management.

본 연구는 새로운 변위 계측 시스템으로 사용되고 있는 모션캡쳐 시스템을 이용하여 변위 계측을 통한 구조물의 동적 응답 계측에 이용되는 수치 미분 방법 중 가장 적합한 방법을 찾고, 이를 적용한 모션캡쳐 시스템에서 계측한 동적 응답과 기존 변위 계측 센서에서 얻은 동적 응답과의 비교를 통해 그 적합성을 검증하였다. 기존의 변위 및 가속도 계측 센서는 센서 설치의 어려움, 케이블 길이, 유선 방식에 따른 가속도 데이터 오차 발생 등의 문제점을 갖고 있다. 모션캡쳐 시스템은 계측하고자 하는 위치에 마커를 부착하고 카메라가 반사하는 마커의 변위를 측정하여 3차원 좌표를 얻는 모니터링 시스템으로서, 기존의 변위 및 가속도 계측 센서의 단점을 극복한 계측 시스템이다. 변위 계측을 통한 가속도 등의 동적 계측을 하기 위해서는 계측한 변위 데이터의 수치 미분이 필요하며 이를 통해 가속도 값을 얻는다. 본 연구에서는 모션 캡쳐 시스템을 통해 계측한 변위를 다양한 방법의 수치 미분을 통해 가속도로 변환시켜 기존의 가속도 측정 센서와의 비교를 통해 가장 적합한 수치 미분 방법(Four-point Backward Difference, FBD)을 찾을 수 있었다. 또한, 모션캡쳐 시스템에서 계측한 변위에 FBD를 적용하여 얻은 동적 응답(가속도, 고유주파수)과 기존 변위 계측 센서(레이저 변위계)에서 계측한 동적 응답과의 비교를 통해 FBD를 적용한 모션캡쳐 시스템의 동적 응답 계측에 대한 실효성을 확인할 수 있었다.

본 연구의 목표는 PSC 거더 구조물의 긴장력 변화 조건하에 계측을 통한 잔류 긴장력을 예측하는데 있다. 이를 위해 본 연구에서는 도시형 자기부상열차 직선부 PSC 거더의 긴장력 변화에 따른 처짐, 동적임피던스, 그리고 가속도 계측을 통한 고유진동수를 계측하여 거더의 잔류긴장력 변화에 따른 계측 데이터의 변화를 분석하였다.

본 논문에서는 교량상을 이동하는 차량의 차축하중을 교량의 동적거동을 계측하여 추정하는 알고리듬을 제안하였으며, 교량을 보로 모델하여 알고리듬을 적용하였다. 가속도는 교량에서 직접 계측하였으며, 변위는 가속도와 같은 위치에 부착한 변형률을 변환하여 계산하는 식을 제안하였다. 절점하중벡터는 속도별로 준비해둔 절점하중변환행렬 데이터베이스를 사용하여 구하였다. 개발된 알고리듬을 수치예제와 실내모형실험을 통해 검증하였다. 수치예제에서는 계측오차와 속도 및 위치오차가 하중식별에 미치는 영향을 분석하였다.