가진력의 영향을 평가하기 위해 이용되는 압전소자와 물체의 변형량을 분석하기 위해 사용되는 광섬유 센서와 변형 게이지는 각종 시험과 실험에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 케이블 시스템에서 발생한 손상을 검토하기 위해 압전소자와 광섬유센서를 이용하였다. 케이블 시스템은 압축이나 휨이 발생하지 않고 막구조에서 단지 인장력을 분담한다. 그러나 기존의 안전진단법을 이용하여 케이블 시스템의 손상을 판단하는 것은 전체구조의 특이한 구조거동 등으로 검토하기 어렵다. 인장부재에서 케이블의 풀림과 할렬이 발생하면 진동을 유발하기 때문에 압전소자를 케이블의 손상을 검토하기 위해 이용하였으며, 이를 광섬유 센서를 이용한 실험의 결과와 비교하였다. 본 연구는 인장응력 하에 케이블 시스템의 손상을 검토하는 방법을 제안하기 위한 실험적 연구이다.

본 논문에서는 사회기반시설의 손상탐지를 위한 경 방향모드 압전 오실레이터의 가능성을 연구하였다. 경 방향 모드 오실레이터 센서는 구조물의 주요부에 부착된 경 방향 모드 압전소자와 피드백 오실레이터 회로로 구성되어있다. 구조물의 손상은 구조물의 임피던스를 변화를 야기 시키며, 그 결과로 구조물의 공진 주파수가 변화하게 된다. 오실레이터 센서는 간단한 방법으로 이 공진 주파수 변화를 연속적으로 관측할 수 있다. 본 연구에서는 알루미늄 시편에 크랙의 크기와 개수를 인위적으로 변화 시키면서, FEM해석과 실험을 통해 경 방향 모드 압전 오실레이터 센서의 적용 가능성을 증명 하였다.

An improved antibody-coated sensor system based on quartz crystal microbalance was developed for the detection of Salmonella spp. An antibody against Salmonella common structural antigen was immobilized onto one gold electrode of the piezoelectric quartz crystal surface by various immobilization procedures. The best results in sensitivity and stability were obtained with the thin layers of protein A and 3,3'-dithiopropionimidate 2HCl (DTBP), a homobifunctional thiol-cleavable crosslinker. After the addition of a S. typhimurium suspension into a reaction cell with 0.1 M sodium phosphate buffer, pH 7.2, the resonant frequency owing to S. typhimurium adsorption decreased conspicuously. The antibody-immobilized crystals prepared by the gold-protein A complex formation and DTBP thiolation showed the frequency shifts of 80 and 283 Hz, respectively. The time required for maximum frequency shift was about 30-60 min. The antibody-coated crystal could be reused for 6-8 consecutive assays.

막 여과는 막을 통해 물을 통과시켜 수중의 오염 물질이나 불순물을 제거하는 기술이며 고도수처리 및 하수 처리와 같은 다양한 분야에서 사용된다. 하지만, 우발적인 수질 오염이나 막 손상의 경우에는 대응하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 여과 과정을 거친 후 식수의 오염을 막기 위해 막의 손상을 모니터링 해야 한다. 본 연구에서는, 압전 센서를 사용하여 고주파 기반 전기역학적 임피던스(EMI)를 측정하여 막 완결성 시험을 수행하였다. 외부 배관에 부착된 압전 센서는 배관 내부 압력 변화로 인한 막의 물리적 특성의 변화를 검출 할 수 있다. 압력 감쇠 시험을 진행하는 동안, 부착된 압전 센서를 통해 EMI 를 측정함으로써 막 손상으로 인한 압력 강하를 측정 할 수 있다. 본 기술을 검증하기 위하여 실제 수원지에서 현장 테스트가 수행되었다. 신뢰성을 높이기 위해 각 측정 단계에서 20 회 실험을 수행 하였고 그 결과, 미세한 압력 강하를 검출함으로써 막의 손상을 모니터링 할 수 있음을 확인하였다.

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.

가스관, 송유관 등의 배관구조물은 주요자원의 수송을 책임지는 핵심 지하시설물 중 하나이다. 이들은 사고 및 자연적인 노후화로 인해 국부적인 손상이 발생할 위험에 노출 되어있다. 하지만 대부분의 배관구조물은 지하의 좁은 공간에 복잡하게 연결되어있기 때문에 구조물의 건전성을 지속적으로 모니터링 하는데 어려움이 있었다. 이러한 지금까지 관리방식의 한계점을 극복하기 위해 최근 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 온라인 방식의 상시적 구조물 건전성 평가방법에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 본 논문에서는 전기-역학적 임피던스 기반의 실시간 배관 구조물 건전성 평가방법에 대하여 연구하였다. 배관 구조물에 발생하기 쉬운 볼트 풀림과 균열의 두 가지 국부손상을 가정하였고 압전효과를 가진 PZT와 MFC 센서를 이용하여 구조물의 상태에 따른 임피던스를 계측하여 손상탐색 실험을 수행하였다. 하나의 센서로 가진과 센싱을 동시에 수행할 수 있는 저비용 셀프센싱 기법을 사용하였고 배관 상태에 대한 객관적인 판단을 위해 손상지수인 RMSD 값을 사용하여 계측된 신호를 이용하여 손상의 정도를 정량화시켰다. 손상여부의 판단을 위해 일반 극치 분포를 이용하여 최적화된 통계적인 정상상태의 임계값을 설정하였다. 위와 같은 실험적 연구과정을 통해 제안된 실시간 배관 구조물 건전성 평가 방법의 타당성과 효율성을 확인해 보았다.