본 연구에서는 다자유도 시스템의 모달응답으로부터 모달특성과 동시에 외부하중을 추정하는 진동수 영역 기법을 제시한다. 가정된 모달특성에 기반하여 추정된 하중모델을 이론적으로 정립하고 이를 추정하중과 비교하여 모달특성과 하중모델 파라미터를 동 시에 식별하는 기법이다. 하중의 스펙트럼의 형상을 고려하여 모달특성을 추정한다는 점에서 외부하중을 백색잡음으로 가정하여 모달 특성을 추정하는 기존 모달식별법과 차별성을 가진다. 본 연구에서 제안된 동시추정기법의 검증을 위하여 단자유도 해석모델 응답에 적용되었다. 검증결과, 본 기법은 모달 파라미터 추정의 신뢰성이 높으며, 응답에 포함된 노이즈에 대한 면역성을 가지는 것으로 나타 났다. 하중 모델 차수에 대한 강인성을 가지며, 모델 파라미터를 안정적으로 산정할 수 있음을 알 수 있다. 향후 또한 본 기법은 와류 하중, 버핏팅하중과 같은 다양한 하중 조건에서 적용할 필요가 있다.

Seismic qualification of instruments and devices mounted on electrical cabinets in a nuclear power plant is performed in this study by means of the in-cabinet response spectrum (ICRS). A simple method and two rigorous methods are proposed in the EPRI NP-7146-SL guidelines for generating the ICRS. The simple method of EPRI can give unrealistic spectra that are excessively conservative in many cases. In the past, the time domain analysis (TDA) methods have been mostly used to analyze a structure. However, the TDA requires the generation of an artificial earthquake input motion compatible to the target response spectrum. The process of generating an artificial earthquake may involve a great deal of uncertainty. In addition, many time history analyses should be performed to increase the accuracy of the results. This study developed a numerical analysis program for generating the ICRS by frequency domain analysis (FDA) method. The developed program was validated by the numerical study. The ICRS calculated by FDA thoroughly matched with those obtained from TDA. This study then confirms that the method it proposes can simply and efficiently generate the ICRS compared to the time domain method.

대규모 유한요소 모델을 빠르게 해석하기는 위해서 병렬 희소 솔버를 필수적으로 적용해야 한다. 이논문에서는 미세하게 변화하는 시스템 행렬을 대상으로 연속적으로 해를 구해야 하는 문제에서 효율적으로 적용가능한 반복-직접 희소 솔버 조합 기법을 소개한다. 반복-직접 희소 솔버 조합 기법은 병렬 희소 솔버 패키지인 PARDISO에 제안 및 구현된 기법으로 새롭게 행렬값이 갱신된 선형 시스템의 해를 구할 때 이전 선형 시스템에 적용된 직접 희소 솔버의 행렬 분해(factorization) 결과를 Krylov 반복 희소 솔버의 preconditioner로 활용하는 방법을 의미한다. PARDISO에서는 미리 설정된 반복 회수까지 해가 수렴하지 않으면 직접 희소 솔버로 해를 구하며, 이후 이어지는 갱신된 선형 시스템의 해를 구할 때는 최종적으로 사용 된 직법 희소 솔버의 행렬 분해 결과를 preconditioner로 사용한다. 이 연구에서는 첫 번째 Krylov 반복 단계에서 소요되는 시간을 동적으로 계산하여 최대 반복 회수를 설정하는 기법을 제안하였으며, 주파수 영역 해석에 적용하여 그 효과를 검증 하였다.

Background: At present time, smartphones have become very popular and powerful devices, and smartphone applications with the good validity have been designed to assess human balance ability. Objects: The purpose of this study is to evaluate the feasibility of smartphone acceleration in the assessment of postural control ability for six different conditions. Methods: Twenty healthy college-aged individuals volunteered. Static balance ability was measured twice with one-day interval using smartphone application and 3D motion capture system under the six different conditions. Results: Dominant frequencies for each test condition did not show significant differences except for two conditions. The intra-rater correlation coefficient between the first and second tests showed high correlations in six conditions(r>.70, p<.05). Smartphone acceleration and the acceleration calculated from the 3D marker position data showed high correlation coefficient(r>.80, p<.001). Conclusion: Acceleration recorded from a smartphone could be useful assessment variables for balance test in the clinical field.

본 연구의 목적은 시스템 식별기술과 칼만필터링을 기반으로 계측된 가속도응답을 이용하여 구조물에 작용하는 모달하중을 역으로 추정하는 기법을 제시하는데 있다. 하중추정 과정에서 가속도응답은 모드응답으로 분해되며 각 모드응답에 대한 모달하중을 역으로 추정한다. 역해석과정에서 발생하는 ill-posed문제를 피하기 위하여 가상진동기에 의해 구조물의 고유진동수와 감쇠비를 보다 정밀하게 구하기 위한 시스템 식별법을 사용하였다. 본 연구에서 제안된 기법의 적용성을 위하여 40층의 철골구조물에 태풍이 작용 했을 때 계측된 가속도를 사용하였다. 적용결과에 의하면 본 연구에서 제안된 하중추정법에 의하여 모달하중 추정이 가능함을 알 수 있었다.

We introduce a depth scaling strategy to improve the accuracy of frequency-domain elastic full waveform inversion (FWI) using the new pseudo-Hessian matrix for seismic data without low-frequency components. The depth scaling strategy is based on the fact that the damping factor in the Levenberg-Marquardt method controls the energy concentration in the gradient. In other words, a large damping factor makes the Levenberg-Marquardt method similar to the steepest-descent method, by which shallow structures are mainly recovered. With a small damping factor, the Levenberg-Marquardt method becomes similar to the Gauss-Newton methods by which we can resolve deep structures as well as shallow structures. In our depth scaling strategy, a large damping factor is used in the early stage and then decreases automatically with the trend of error as the iteration goes on. With the depth scaling strategy, we can gradually move the parameter-searching region from shallow to deep parts. This flexible damping factor plays a role in retarding the model parameter update for shallow parts and mainly inverting deeper parts in the later stage of inversion. By doing so, we can improve deep parts in inversion results. The depth scaling strategy is applied to synthetic data without lowfrequency components for a modified version of the SEG/EAGE overthrust model. Numerical examples show that the flexible damping factor yields better results than the constant damping factor when reliable low-frequency components are missing.

Composite resins are developed as restorative materials to improve esthetics and mechanical properties. To improve the physical properties of resin material, resin filler have to be added. However, no imaging method is adopted for resin filler distribution. Optical coherence tomography (OCT) is a optical imaging technique to delineate microscopic structures within biological tissue. The OCT application to dental composites resin and its filler is not described yet. So, this new and advanced optical method is needed for clinical application for evaluation of dental composite resin. To analyze the spatial distribution of dental composite resin and to evaluate the resin restoration in cavity, frequency domain optical coherence tomography (FD-OCT) was used for their analysis. Resin restored tooth was prepared. For morphological observation, serially sectioned teeth, conventional X-ray taking and micro computed-tomography (CT) images were compared with OCT images. The experiment has done to evaluate the success of the resin restoration using 3 dimensional structure OCT image. In this research, OCT is evaluated as a new technique to image resin restoration. The evaluation of resin restored tooth was performed by OCT. Inappropriate restoration such as marginal adaptation, large porosities, internal integrity and poor contour could be detected. Resin filler also could be checked by OCT. The distribution, number, regularity and size of resin filler can be differentiated from several commercial products. Considering the characteristics of the OCT, it can be used to evaluate the defects of resin restoration, resin filler distribution, and internal integrity between resin material and tooth structure. The OCT can be considered to be a new and advanced method for the evaluation of resin restorations.

본 연구는 FDR(Frequency Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 코코넛 코이어 배지에서 급액 공급관리에 적합한 수분측정 장소를 찾고 보다 정밀한 측정 방안을 제시하기 위한 기초 실험으로 급액구에서의 측정거리와 위치 그리고 노이즈 필터 사용에 따른 수분변화와 편차를 조사하였다. 시판되는 코코넛 코이어 슬라브 중 coir dust 와 chip의 함량이 10:0, 7:3, 5:5, 3:7인 배지들을 사용했고 배지 윗면과 측면에 급액구부터 5, 10, 20, 30cm의 거리를 두어 센서를 설치하여 동일한 급액을 공급한 후 수분변화를 측정하였으며, 노이즈 필터 사용 여부에 따른 수분변화는 내부가 균일한 인공토양인 글라스 비드를 포수하여 설치간격 0, 6, 12, 21cm에서 측정하였다. 배지조성에 상관없이 센서가 급액구에 가까울수록 높은 수분함량 증가를 나타내었다. 배지 조성 3:7과 10:0에서는 윗면과 측면 측정에 따른 배지 수분함량 변화 특성이 차이를 보이지 않았으나 5:5와 7:3에서는 윗면을 측정시 보다 높은 수분함량 증가를 보였다. Chip 함량이 상대적으로 많은 3:7 배지에서는 다른 배지들보다 수분함량 증가가 낮았다. 노이즈 필터를 사용하게 되면 측정치 변동과 편차가 감소하였다. 따라서, 코코넛 코이어 배지에서 FDR센서를 이용해 배지 수분 계측시 급액구에 가까운 거리의 윗면을 측정하는 것이 급액 이후 배지내 변화를 관측이 용이하다. 다수의 센서를 사용하여 측정할 경우에는 센서 간 간격을 21cm 이상으로 넓게 설치하도록 하며, 노이즈 필터는 측정 안정성 향상을 위해 사용을 권장한다.

본 연구는 토마토 수경재배에서 Frequency Domain Reflectometry(FDR) 센서를 활용한 무배액 시스 템에 적합한 코이어 배지의 chip과 dust 비율을 구명하기 위한 기초 실험으로 chip 함량에 따른 일일 급액량, 배액량, 배지의 용적당 수분함량 및 전기전도도, 식물생육, 과실 수량과 수분이용효율 측정을 목적으로 수행되었다. 시판 코이어 슬라브 중 chip과 dust 부피비율이 0 : 100%, 30 : 70%, 50 : 50%, 70 : 30%인 것과 대조구로 시판 rockwool 배지와 2층 슬라브, 즉 1층에 chip함량과 2층에 dust함량이 15 : 85%, 25 : 75%, 35 : 65%인 것을 사용하여 실험하였다. 실험에 사용된 배지 중 0 : 100%와 rockwool 배지는 전 생육기간 동안 배액이 배출 되지 않았고 나머지 모든 배지에서도 극소량의 배액이 배출되었다. 일일 평균 급액량은 시판 슬라브와 2층 슬라브 배지 모두에서 chip 함량에 따라 다르게 나타났다. 식물 생육, 상품과 수량 및 수분이용효율은 chip과 dust의 비율이 0 : 100%인 시판 슬라브에서 가장 높게 나타났다. 따라서, FDR센서에 의한 자동급액 방식으로 토마토 작물을 재배 할 때 chip과 dust 부피비율이 0 : 100%인 코이어 배지를 사용할 경우 식물이 더욱 효과적으로 수분을 이용하여 생산량이 증가되면서도 배액을 최소화하거나 배액을 창출하지 않아 환경오염을 감소시킬 수 있다. FDR 센서에 의해 자동 급액되는 시스템에서 1회 급액량과 급액간격 기능을 생육단계별로 조정하여 배지의 물리성에 따른 급액 일정에 대한 세밀한 실험이 앞으로 수행될 계획이다.

본 논문에서는 이미지를 여러 가지 주파수 변환을 통하여 다양한 스타일을 표현하는 방법에 대해 소개한다. 이미지는 DCT나 FFT 주파수 변환을 이용하여 고주파와 저주파 성분으로 분리할 수 있다. 저주파 성분은 원본이미지의 선화를 표현하고 고주파 성분은 채색을 표현한다. 이러한 방법을 통해 스타일이 가미된 비사실적 렌더링을 표현할 수 있다. 콘텐츠에 비사실적 효과를 표현할 수 있어 다양한 게임 콘텐츠를 개발하는데 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

변동풍속 하에서 사장교의 공탄성 응답을 평가하기 위한 시간영역 해석기법을 제시하였다. 시간영역 해석법에서 중요하게 다루고 있는 두 가지 사항을 동시에 고려하였다. 첫째는 인공적으로 생성된 변동풍속의 공간분포 특성이며 둘째는 비정상 공기력의 주파수 의존성이다. 이 두 특성은 기존 논문에서도 개별적으로 검토된 바 있지만, 본 연구에서는 이를 동시에 고려함으로써 기존 개별 논문에 비하여 시간영역 공탄성 해석 결과가 실교량의 거동을 보다 정확히 구현할 수 있도록 하였다. 실교량을 대상으로 이와 같이 두 특성을 고려한 시간영역 해석결과를 도출한 뒤, 이 두 특성을 비교적 쉽게 반영할 수 있는 주파수영역 해석법의 결과와 비교함으로써 제안된 공탄성 해석법이 타당한 결과를 줌을 입증하였다. 이를 통하여 향후 장대교량의 제진 설계나 비선형 공탄성해석에 활용될 수 있는 시간영역 해석법을 제시하였다.

원자력발전소의 기기, 배관 시스템과 같은 부속구조물의 동적 응답을 먼기 위해 사용되는 층응답스펙트럼은 일반적으로 주구조물과 부속구조물의 동적 상호작용이 반영되지 않고 만들어진다. 본 연구에서는 기기와 구조물의 동적 상호작용이 고려된 해석을 통해 층응답스펙트럼을 생성시키는 해석법을 기술하였다. 이 방법은 기기를 모사하는 단자유도계와 기기가 놓여있는 구조물의 임피던스로 분할되는 부분구조 해석법을 적용하여 기기의 응답을 구한다. 단자유도계의 진동수, 감쇠비 및 질량 특성을 변화시키면서 최대 동적 응답을 계산함으로써 일련의 층응답스펙트럼을 작성한다. 전형적인 원자력발전소의 원자로 구조물에서 본 방법을 고려한 층응답스펙트럼과 기기를 포함한 전체 해석으로부터 작성된 층응답스펙트럼과 비교함으로써 본 연구의 타당성을 확인하였다. 기기-구조물 상호작용 효과를 확인하기 위하여 구조물 질량의 1% 이내인 기기에 대하여 기술된 방법과 기존 방법을 각각 적용하여 최대 응답값을 비교하였다. 그 결과 지배 진동수 부근에서 기기-구조물 상호작용을 고려한 응답이 그렇지 않은 경우인 기존방법의 응답에 비하여 저감되는 현상을 보였다.

비선형 함수로 모델링되는 동적 시스템의 비선형 파라미터를 결정하기 위하여 주파수 영역 볼테라 모델을 적용하는 연구를 수행하였다. 시간영역의 1차, 2차, 3차 전달함수에 해당하는 주파수 영역의 볼테라 핵함수를 비선형 파라미터 산정 과정에 3차 비선형 항까지 포함시켰다. Schetzen의 방법으로 시스템의 비선형 미분방정식에 적합한 볼테라 급수 표현식을 정하고, 이로부터 유도되는 비선형 전달함수를 입력 출력 관계식에 사용하였다. 관찰된 입력을 비선형 주파수 영역 모델에 대입하여 계산한 출력과 관찰된 출력의 차이로 오차를 정의한 후 오차를 최소화 시키는 시스템 파라미터의 값을 구하였다. 예제를 통하여 선형 주파수 구간 뿐만 아니라 2차 혹은 3차 비선형이 지배적인 주파수 범위 대에서 볼테라 모델이 충분한 정확성과 수렴성을 가지며 인식된 파라미터는 실제 값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

지진 발생시 건축물의 내부상태를 탐사하는데 있어 콘크리트 구조물의 두께, 철근의 피복깊이, 공동의 유무를 탐사하게 되고, 이것을 통해 건축물의 손상을 추정할 수 있다. 이때 콘크리트 내부를 탐사하는 방법으로 지중 탐사 레이더(ground penetrating radar)가 효과적으로 이용될 수 있다. 기존의 레이더 측정 방법에서는 콘크리트 내부를 탐사하기 위해 시간영역에 있는 데이터로 콘크리트의 유전상수를 구하고 시간을 거리로 환산하여 육안 식별에 의해서 결과를 분석하였다. 본 연구에서는 콘크리트 시편을 측정한 후 측정된 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 스펙트럼 분석과 필터링을 통한 방법으로 신호 처리하여 시간영역에서의 데이터 분석능력을 향상 시켰다. 데이터 획득을 위해 주로 사용되는 900MHz, 1GHz, 그리고 1.5㎓ 중심 주파수를 갖는 세 개의 안테나를 사용하여 철근시편을 탐사하였다. 주파수 영역에서 차단 주파수(cutoff frequency)를 1/3 옥타브에 의하여 변화시키면서 저역 통과, 고역 통과, 그리고, 대역 통과 등의 필터링을 하였고, 각각의 중심 주파수에 대한 가장 효과적인 차단 주파수를 찾으려고 했다. 차단 주파수의 범위는 최대 하위 2옥타브에서 상위 1옥타브와 최소 하위 2옥타브에서 하위 1옥타브가 적합하였고, 주파수 영역에서 필터링을 통해 콘크리트 내부 정보 분석력 향상을 위한 토대를 마련하였다.

본 논문에서 취급한 계산모델 및 계산조건하에서 얻어진 주요한 결론은 다음과 같다. (1) 다방향 불규칙파중에서 TLP에 작용하는 파강제력 및 정상표류력의 유의치를 구할 수 있는 프로그램을 개발하였다. (2) 한방향파중에서 파강제력 및 정상표류력이 큰 모-드에 대해서는 다방향파의 영향으로 감소하는 경향을 보이고, 한방향파중에서 작은 모-드에 대해서는 다방향파의 영향이 무시할 수 없을 정도로 나타났다. (3) 다방향파의 상호작용에 의해 실해역을 재현할 수 있으며, 다방향파의 영향으로 최대 파강제력 및 정상표류력의 크기가 감소한다는 결과에 따라 다방향파의 영향을 고려하면 보다 현실적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 외부의 동하중에 의한 다층 지반-말뚝 상호작용계의 해석을 위한 동적 유한요소-경계요소 조합 주파수 응답해석 알고리즘을 개발하였다. 전체 상호작용계를 내부영역과 외부영역으로 나누고, 내부영역에 보요소를 도입하여 말뚝을 모형화 하고 평면변형률 요소로 모형화된 지반과 조합하였다. 말뚝머리 절점에 집중질량을 이용하여 상부구조물을 고려하므로써 전체 지반-말뚝 상호작용계의 내부영역을 형상화하였다. 외부영역에 동적 기본해를 이용한 경계요소 해석을 도입하고 유한요소로 구성된 내부영역과 조합하므로써 반무한체에 대한 방사조건을 만족시키고 내부의 복잡한 기하학적 성질과 다양한 물성의 고려가 가능한 수치해석 기법을 개발하였다. 개발된 지반-말뚝-구조물계의 상호작용 해석법에 대한 타당성을 알아보기 위해 다층반무한 지반에 근입되어진 말뚝에 조화하중을 가하여 동적 응답해석을 실시하고 기존의 연구결과 및 실험값과 비교 검증하였다. 또한 상호작용계의 주요 인자들의 변화를 통한 다양한 해석을 수행하므로써 다층 반무한 지반에 근입되어진 말뚝의 동적 특성을 고찰하였다.

This paper presents a convolutional neural network to automatically conduct the peak picking in frequency domain of structural responses. The peaks in frequency domain have a high potential to be the natural frequencies, which are one of the important indicator to be used for structural health monitoring purposes, such as damage detection, cable tension estimation, and finite element model updating. In general, the peaks with the corresponding natural frequencies are manually selected by the users from the frequency domain. Although this previous approach is possible to simply extract the candidate of natural frequencies, it is inappropriate in the practical applications of the long-term monitoring and the implementation for wireless smart sensor. To overcome the drawbacks, this study proposes the convolutional neural network that can automatically identify the peaks with the corresponding natural frequencies from the frequency domain of structural responses.

A new algorithm for determining optimal accelerometer locations is proposed by using a frequency-domain Hankel matrix which is much simpler to construct than a time-domain Hankel matrix. The algorithm was examined through simulation studies by comparing the outcomes with those from other available methods. To compare and analyze the results from different methods, a dynamic analysis was carried out under seismic excitation and acceleration data were obtained at the selected optimal sensor locations. Vibrational amplitudes at the selected sensor locations were determined and those of all the other degrees of freedom were determined by using a spline function. MAC index of each method was calculated and compared to look at which method could determine more effective locations of accelerometers. The proposed frequency-domain Hankel matrix could determine reasonable selection of accelerometer locations compared with the others.

In this study, a structural health monitoring methodology using acceleration responses is proposed for damage detection of a three-story prototype building structure during shaking table testing. A damage index is developed using the acceleration data and applied to outlier analysis, one of unsupervised learning based pattern recognition methods. A threshold value for the outlier analysis is determined based on confidence level of the probabilistic distribution of the acceleration data. The probabilistic distribution is selected according to the feature of the collected data.

구조물의 동적해석은 크게 시간영역과 주파수영역해석으로 나눌 수 있다. 시간영역해석은 직접적분법과 모드중첩법 등을 사용하며 주파수영역해석은 DFT법을 적용하고 있다. 일반적으로 DFT법은 주기함수에 대한 응답을 산정할 경우 효과적인 해석방법이지만 비주기함수인 경우 정확한 해석결과를 얻을 수 없어 주기를 크게 하거나 응답을 수정하여 해의 정확성을 향상시키고 있다. 따라서 본 연구는 비주기함수인 이동하중을 받는 구조물에 대해 시간영역과 주파수영역에서 동적응답을 산정하였다. 그 결과 구조물의 자유진동주기를 크게 하거나 응답을 수정하여 DFT법을 적용한다면 주파수영역에서도 충분히 정확한 해석결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다