노후 구조물의 동적 특성 평가를 위해 대표적인 접촉식 센서인 LVDT와 가속도계를 활용한다. 전통 적인 센서의 데이터 신뢰성은 높지만, 작동 원리로 인하여 대상 구조물의 물리적 접근과 센서의 설치 가 필요하다. 조밀한 센서 설치를 위해선 많은 수의 센서와 데이터 수집장치도 추가적으로 필요하다. 이런 단점을 보완하고자 비접촉식 센서의 개발이 활발히 진행 중이며, 특히 비전센서를 활용한 동적 변위 측정에 관한 연구 및 개발에 많은 진척이 있다. 비전센서를 활용한 동적 변위 측정 시스템은 내 적 파라미터 및 외적 환경조건에 따라 측정 정확도가 크게 변화한다. 주된 내적 파라미터로 영상장비 의 공간분해능은 이미지 센서의 물리적 크리와 촬영거리의 증가 혹은 관심영역이 작아짐에 따라 영향 을 많이 받는다. 외적 환경조건으로 저조도 환경에서 타겟의 밝기차이가 줄어들어 이미지 프로세싱 과 정에서 불리한 조건이며, 이는 동적 변위 측정 정확도 저하로 이어진다. 본 연구에서 저조도 환경에서 비전센서의 운용거리 한계를 초해상화를 적용하여 극복하고자 하며, 인공적 및 자연적 타겟에 대한 동 적 변위 측정 성능을 비교 분석하였다. 동적 변위 측정 실내 실험을 위해 저조도 조건에서 3층 전단 구조물을 9Hz로 가진하였다. 동시에 Sony사의 DSC-100M7 카메라를 활용하여 조화진동으로 인해 발생되는 각층의 변위를 FHD화질 120FPS로 촬영하였고 측정 정확도 비교 분석을 각층의 LVDT 측 정값으로 진행하였다. 촬영거리를 10m를 기준으로 10m씩 증가하면서 최대 40m까지 변위 값을 측정 하였으며, 공간분해능 증가를 위해 GAN기반 초해상화 모델인 RealSR을 적용시켰다. 초해상화를 활용 하여 동적변위를 측정한 결과 저조도 환경에서도 비전센서의 운용 거리가 증가함을 확인할 수 있었으 며, 동시에 변위 측정 정확도도 함께 상승하는 것을 보여줬다.

항만 내 선박과 부두의 사고를 예방하기 위하여 통항 및 접안 안전성 평가를 통하여 안전한 부두가 건설되어 관리하고 있으나, 선 박의 접안 및 계류 과정에서 선박이 부두에 충돌하거나 로프로 인한 인명사고의 발생 등 예측할 수 없는 사고들이 종종 발생한다. 자동계류장 치는 선박의 신속하고 안전한 계류를 위한 자동화된 시스템으로 로봇 매니퓰레이터와 흡착 패드로 구성된 탈/부착 메커니즘을 가지고 있다. 본 논문은 자동계류장치의 흡착 패드의 위치 및 속도제어에 필요한 선체와의 변위 및 속도 측정 시스템을 다룬다. 자동계류장치에 적합한 측 정 시스템을 설계하기 위하여, 본 논문은 우선 센서의 성능 및 실외 환경적 특성 분석을 수행한다. 다음으로 이러한 분석 결과를 토대로 실외 부두환경에서 설치되는 자동계류장치에 적합한 변위 및 속도 측정시스템의 구성 및 설계 방법에 대해 기술한다. 또한 센서의 측정상태 감지 및 속도 추정을 위한 알고리즘을 제시한다. 제안된 방법은 다양한 속도 구간에서의 변위 및 속도 측정 실험을 통해 그 유용성을 검증한다.

사회기반 시설물의 노후화에 대응해 이상 징후를 파악하고 유지보수를 위한 최적의 의사결정을 내리기 위해선 디지털 기반 SOC 시설물 유지관리 시스템의 개발이 필수적인데, 디지털 SOC 시스템은 장기간 구조물 계측을 위한 IoT 센서 시스템과 축적 데이터 처 리를 위한 클라우드 컴퓨팅 기술을 요구한다. 본 연구에서는 구조물의 다물리량을 장기간 측정할 수 있는 IoT센서와 클라우드 컴퓨팅 을 위한 서버 시스템을 개발하였다. 개발 IoT센서는 총 3축 가속도 및 3채널의 변형률 측정이 가능하고 24비트의 높은 해상도로 정밀 한 데이터 수집을 수행한다. 또한 저전력 LTE-CAT M1 통신을 통해 데이터를 실시간으로 서버에 전송하여 별도의 중계기가 필요 없 는 장점이 있다. 개발된 클라우드 서버는 센서로부터 다물리량 데이터를 수신하고 가속도, 변형률 기반 변위 융합 알고리즘을 내장하 여 센서에서의 연산 없이 고성능 연산을 수행한다. 제안 방법의 검증은 2개소의 실제 교량에서 변위계와의 계측 결과 비교, 장기간 운 영 테스트를 통해 이뤄졌다.

The digital image correlation method is useful and widely used to measure the deformation of thin film materials for mechanical testing and provides full-field deformation of the specimen. The accuracy and precision of the digital image correlation method depends on the quality of the image obtained during the test. The noise included in the digital image causes errors in the calculated displacement results. Strain is calculated by differentiating the displacement, so the effect of noise is amplified in the calculated result of strain. Therefore, noise is one of the most important factors in measuring displacement using images. In order to evaluate the effect of noise, one hundred images were taken continuously in a stationary state and the distribution of the local strain was calculated using digital image correlation. If the size of the subset is greater than 15×15pixel, the calculated results for strain show that the effect of noise is within the maximum error range of 1% and the standard deviation is 0.11% or less.

가속도로부터 변위를 계산 방법 중 상대적으로 사용이 간단한 변위재구성기법이 Lee et al.(2010)과 Hong et al.(2010)에 의해 제안되었다. 목표주파수는 변위재구성기법을 사용할 때 사용자가 결정해야 할 중요한 변수 중 하나로 이것을 결정하기 위해선 주파수영역 분석에 대한 경험이 필요하다. 이 논문은 지진하중을 받는 사장교에 한정된 변위재구성기법의 목표주파수 결정 방법을 제시한다. 사장교가 지진에 의해 가진될 경우 목표주파수는 유효한 모드의 고유주파수 중 가장 낮은 주파수로 결정된다. 여기서 유효한 모드라 함은 가속도의 자유도에 유의미한 영향을 주는 모드형상을 가진 모드를 의미한다. 제안된 목표주파수 결정방법의 타당성을 검증하기 위해 포항지진 발생 당시 측정된 3개 실 교량의 주경간 중앙에서 측정된 가속도와 변위 시간이력을 분석했다. 또한 제안된 방법을 포항지진 발생 당시 측정된 실교량의 주탑 상단 가속도에 적용해 계산된 변위를 분석했다.

본 연구는 축산관련차량에 적재물질을 상하차 할 때 발생하는 적재하중을 측정 할 수 있는 로드셀을 개발하고, 개발 로드셀의 성능을 평가한 것이다. 축산관련차량의 차체 하단에 평행 판스프링은 하중이 적재함에 따라 변위가 발생하며, 발생 변위를 개발 로드셀로 측정하여 하중 데이터를 수신하였다. 실험을 위해 실제 차량의 평행 판스프링을 이용하여 실험용 지그를 설계하였고, 실제하중은 프레스(press)를 통해 조성하였다. 실험은 하중이 선형적으로 측정되는지 확인하기 위한 직진성 테스트와 평행 판스프링의 복원력을 확인하기 위해 하중의 증·감소를 통한 히스테리시스 테스트를 진행하였다. 실험결과는 실제하중과 로드셀을 통해 측정한 하중은 비교적 차이를 나타냈지만, 일부 보정을 통해 정확도를 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다. 히스테리시스 테스트의 경우 하중이 감소할 때 평행 판스프링의 탄성으로 인한 오차 발생은 추가적인 센싱을 통해 수정이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 마커없이 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상기반 변위계측 시스템(NVDMS)을 제안한다. 기존의 방식 과 제안하는 NVDMS는 크게 두 가지의 차이점이 있다. 첫째, NVDMS는 마커를 사용하지 않고 구조물의 특징점의 픽셀좌 표 변화를 추출한다. 둘째, 특징점의 픽셀좌표를 물리좌표로 변환하는 scaling factor는 기존 방식에선 마커의 크기로부터 계 산되는 반면, NVDMS에서는 카메라와 구조물사이의 거리, 각도, 초점거리로 계산된다. 3층 축소모형의 자유진동 실험에서 제안한 NVDMS로부터 얻은 변위데이터의 신뢰도를 분석하기 위해 LDS로부터 얻은 변위데이터의 비교를 하였으며, 얻어진 변위데이터를 이용하여 동특성을 분석하였다. 분석결과 NVDMS는 마커없이 구조물의 동적변위를 정밀하게 측정가능할 뿐 만 아니라 얻어진 변위데이터로부터 추출한 동특성의 신뢰도 또한 높았다.

본 연구에서는 마커없이 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상기반 변위계측 시스템(NVDMS)을 제안한다. 기존의 방식과 제안하는 NVDMS는 크게 두 가지의 차이점이 있다. 첫째, NVDMS는 마커를 사용하지 않고 구조물의 특징점의 픽셀좌표 변화를 추출한다. 둘째, 특징점의 픽셀좌표를 물리좌표로 변환하는 scaling factor는 기존 방식에선 마커의 크기로부터 계산되는 반면, NVDMS에서는 카메라와 구조물사이의 거리, 각도, 초점거리로 계산된다. 3층 축소모형의 자유진동 실험에서 제안한 NVDMS로부터 얻은 변위데이터의 신뢰도를 분석하기 위해 LDS로부터 얻은 변위데이터의 비교를 하였으며, 얻어진 변위데이터를 이용하여 동특성을 분석하였다. 분석결과 NVDMS는 마커없이 구조물의 동적변위를 정밀하게 측정가능할 뿐만 아니라 얻어진 변위데이터로부터 추출한 동특성의 신뢰도 또한 높았다.

This paper introduces a digital image processing(DIP) method as a method for measuring the displacement of pylon. The comparison of DIP results and ANSYS analysis results verified the validity of the image processing technique. Normalized cross-correlation(NCC) coefficient was used and experiments were performed three times. It shows that the displacement difference was 22% and 5% compared to ANSYS results. Therefore, the image processing method is expected to be able to measure the displacement of pylon sufficiently.

최근 대형구조물의 유지관리에 대한 관심이 커지고 있으며 자연재해, 구조물의 노후 등으로 구조적 안전성의 검토가 요구되는 대형구조물의 수가 급증하고 있는 실정이다. 실제 사용하고 있는 구조물의 구조적 특성은 최초 설계 당시의 특성과 차이점을 보이는 것이 일반적이며 부재의 균열 및 구조물의 노후화 등으로 인한 강성저하에 의하여 구조물의 동특성에 변화가 나타날 수 있다. 구조물의 동특성의 변화를 관찰하면 손상의 위치를 파악할 수 있으며 정량적 평가 또한 가능하다. 교량, 건물 등 구조물 모니터링에 사용되는 대표적 계측장비가 동적계측기이다. 현재 구조용 동적계측기는 각 센서와 계측기를 1:1로 연결하는 방식을 취하고 있어 많은 케이블 작업을 필요로 하기 때문에 센서를 부착하지 않고 원거리에서 진동을 측정하는 방법이 필요하다. 구조물의 동적응답 계측을 위하여 적용 가능한 비접촉식 방법으로는 레이저의 도플러효과 및 GPS를 이용하는 방법 등이 있으나 비경제적이기 때문에 교량구조물에 적용하기에 보편적이지 못하다. 그러나 영상 이미지를 이용하는 방법은 경제적이며 접근이 어려운 구조물의 진동 및 동특성 추출에 적합하다. 기존에 도 센서를 대신하여 카메라의 영상신호를 이용하는 연구가 수행되었으나 구조물에 부착된 target의 한 지점을 기록한 후 이미지 처리기법 을 이용하여 변위응답을 측정하는 방법으로서 측정 대상이 비교적 국한적일 수 있다. 그러므로 본 연구에서 제안한 DIC(Digital Image Correlation)기법을 이용한 다중 변위응답 측정기법을 검증하기 위하여 실내모형실험을 수행하였다.

Maxwell displacement current(MDC) measuring technique has been applied on the study of monolayers of polyamic acid containing p-cyanoazobenzene. The displacement current was generated from monolayers on the water surface by monolayer compression and expansion. Displacement current was generated when the area per molecule was about 140a2 and 100a2. Maxwell displacement currents were investigated in connection with monolayer compression cycles. It was found that the maximum of MDC appeared at the molecular area just before the initial rise of surface pressure in compression cycles.

The contact displacement sensors that are currently becoming popular in the shaking table tests are limited depending on their use environments; thus, the reality is that each equipment appears impractical considering its effectiveness and applicability. Therefore, in this study, to verify an algorithm for measuring the displacement responses of a structure using the line detection in the shaking table test, the test was conducted on a reinforced concrete frame.

In the shaking table test, contact displacement sensors are widely being applied to a structure for measuring the displacement responses, but difficulties may arise depending on the condition of the structure. Moreover, the test uneconomically needs temporary facilities for installing sensors and supplementary equipment for saving the displacement responses of a structure. The contact displacement sensors that are currently becoming popular in the shaking table tests are limited depending on their use environments; thus, the reality is that each equipment appears impractical considering its effectiveness and applicability. Therefore, in this study, to verify an algorithm for measuring the displacement responses of a structure using the vision-based system in the shaking table test, the various tests were conducted.

In this study, the image processing technique referred as night vision was introduced in order to measure the displacement of structure during the nighttime. The validation of the reliability and the applicability of proposed method was evaluated by the scaled model test.

Recently efficient maintenance technology has been rising because of the structural deterioration. Specific technology development and research related to the real-time monitoring has been conducted in various ways. All-in-one enclosure including GPS was fabricated to measure the displacement of the retaining wall structure exposed the extreme environment such as very high and low temperature. Also it measured the displacement of the structure under the phased construction.

SHM에서 변위는 구조물의 동적 특성을 파악하는 핵심정보다. 이를 구조물과 직접 접촉하여 자기장 변화를 전기적신호(LVDT), 직접적으로 측정하는 방안으로 LVDT, GPS, LDV Displacement is one of the most fundamental responses, containing useful information regarding dynamic behavior of a structure. Traditional displacement measurement devices such as LVDT have disadvantages in its high-cost and few options on installation place. For the sake of economic reason, vision-based displacement measurement systems using low-cost cameras have been developed, yet these approaches still have difficulties in finding appropriate camera positions; camera should be placed perpendicular to targets. This study presents a new vision-based displacement measurement system using the planar homography method that gives accurate displacement, allowing the camera to have an arbitrary angle toward target. The vision-based system is experimentally verified using a low-cost camera and a target with four circles.