농업 노동력의 절감과 농작업 안정성의 향상을 위해 무인 농용 헬리콥터를 이용한 농작물 병해충 방제작업에 대한 관심이 증대되고 있다. 우리나라에 많은 소규모 필지에서는 자세 유지를 위한 미세조종의 애로를 해소함으로써 조종자의 편의성을 개선 할 필요가 있는 것으로 조사되었다. 최근 센서 및 비행항법 기술의 발달로 저가 제어시스템이 상용화되고 있어, 본 연구에서는 상용 헬리콥터 제어기의 적용성을 평가하기 위하여 테스트베드와 자세를 측정할 수 있는 장치를 구성하여 수동 및 제어비행에서의 상태변수를 비교하였다. 안정성과 조종 편이성은 수동 및 자동비행의 직선 비행구간에서의 변이계수로 비교 평가하였다. 자동 제어 비행에서 기체 고정좌표 속도는 수동에 비하여 수월하게 속도를 유지하였고, 지면 좌표계에서 평가한 오일러 자세각의 유지와 지면 합속도(살포속도)의 안정성은 상용제어 시스템을 적용함으로써 농용헬리콥터의 안정성과 조종자에게 수월성을 제공할 수 있을 것으로 판단되었다.

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.

본 연구에서는 위의 어려움을 해결하기 위해, 스마트 수동제어 시스템을 제안하였다. 스마트 수동제어 시스템은 MR댐퍼와 EMI시스템으로 구성되며, EMI시스템은 영구자석과 솔레노이드 코일로 이루어진다. EMI시스템은 MR댐퍼의 왕복운동에너지를 전기에너지로 변환하므로, 스마트 수동제어 시스템은 외부 전원 없이 외부하중에 따라 댐퍼의 점성을 바꾸는 적응성을 갖는다. 따라서 간단하고 효율적인 장치로써, 대형토목구조물에 적용 가능하다. 이의 확인을 위해 예제를 통한 수치해석을 수행하였으며, 스마트 수동제어 시스템이 강진에 대해서는 기존의 반능동 제어 MR댐퍼 시스템 보다 우수한 성능을 보인다.

본 연구에서는 수동, 능동, 반능동 및 복합 시스템과 같은 다양한 제어시스템의 효율성을 미국토목학회에서 제시한 지진하중을 받는 첫번째 벤치 마크 사장교을 이용해 조사하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Mississippi주에 건설중인 Bill Emerson Memorial교를 대상 구조물로 고려하였다. Bill Emerson Memorial 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Wississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진설계가 고려되었다. 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3차원 선형모델과 각 제어시스템의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 개발되었다. 본 연구에서는 네 종류의 수동제어 시스템, 한 종류의 능동제어 시스템, 두 종류의 반능동제어 시스템 밑 세 종류의 복합제어 시스템이 고려되었다. 수치해석 결과 모든 제어시스템은 지진하중을 받는 벤치마크 사장교의 응답을 감소시켰다. 그러나, 수동제어 시스템의 경우에는 뛰어난 제어성능을 얻기 위해서 다른 제어시스템에 비해 커다란 제어력을 필요로했다. 강인성에 관한 수지해석 결과에 따르면, 수동, 반능동 및 복합제어 시스템이 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인함을 보였다. 따라서, 반능동 및 복합제어 시스템이 토목구조물과 같은 대형구조물의 실제 적용에 보다 적절하다.