본 연구는 손 재활을 위한 탐색적 고찰의 일환으로, 자수 기반 스트레인 센서를 단층과 복층 구조로 설계하여 각 구조에서의 접촉 면적 변화와 센싱 성능의 차이를 비교⋅분석함으로써 손가락 동작 센싱에 적합한 센서 구조 설계 방향을 제시하고자 하였다. 1차 실험에서는 다양한 스티치 밀도와 층 구성으로 제작된 센서를 3D 프린팅 관절 모형 에 올린 후 1 Hz 주기의 신전–이완 동작을 반복 적용하여, 생성된 신호의 peak-to-peak 전압(mVp-p)을 측정하였다. 수집된 신호는 형상 분석과 비모수 통계 검정을 통해 정량적으로 분석하였다. 2차 실험에서는 1차 실험 결과를 바탕 으로 복층 구조 센서를 선정하고, 접촉 점 수와 스티치 밀도를 기준으로 네 가지 조합의 센서를 장갑 형태로 제작하 였다. 그리고 스마트 장갑을 착용한 피험자의 엄지와 검지에 대해 굽힘–폄 동작을 기준으로, 센싱 신호의 안정성과 품질을 형상적 특성과 정량 지표를 통해 분석하였다. 실험 결과, 1차에서는 복층-고밀도 구조 센서가 단층-저밀도 구조에 비해 유의하게 높은 신호 크기를 나타냈다. 2차 실험에서도 복층-고밀도 구조가 상대적으로 더 우수한 신호 품질을 보이는 것으로 확인되었다. 결론적으로, 1차 실험에서는 센서의 구조적 설계가 신호 세기에 직접적인 영향을 미친다는 점을 입증하였고, 2차 실험에서는 실제 사용 환경에서도 자수 구조적 변수에 따라 신호 품질이 달라짐을 확인하였다. 이는 자수형 센서 설계 시 구조적 설계 의 중요성을 시사하며, 웨어러블 손 재활 장치 개발에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

Wireless MEMS sensors have common features such as wireless communication, data measurement, embedded processing, battery-based self-power, and low cost, and increased measurement effectiveness. Wireless MEMS sensors enable efficient SHM without interfering with location because there is no requirement for triboelectric noise and cumbersome cables. However, there is little research on the communication distance with sensors and data. For instance, existing researches have limited communication distance experiments in civil engineering bridges. It is also necessary to investigate the characteristics of dynamic behavior and the communication distance of architectural structures with different wireless transmission/reception environments. Therefore, in a building structure with walls and slabs instead of open spaces, MEMS sensors and data loggers were used as distance experiments where communication disturbance between the vertical slab and the horizontal wall could actually be communicated.

본 연구는 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 텐서그리티 구조물의 실시간 모니터링 결과를 보고한다. 기존의 간접적인 계측방식에서 탈피하여 케이블에 직접적으로 센서를 부착하여 케이블의 변형율을 측정하였다. 우선, 텐서그리티 구조모형을 시험체를 제작하고, 시험체에 광섬유 브래그 격자 센서를 부착하여 외력을 가하였다. 그 결과 하중의 증가에 따라 광섬유 브래그 격자센서는 케이블의 변형을 정밀히 측정할 수 있었으며, 계측의 안정성 측면에서 탁월함을 알 수 있었다. 또한 텐서그리티 구조물과 같이 케이블로 구성된 구조물의 변형측정 및 상시모니터링에는 광섬유 브래그 격자 센서가 유용함을 확인하였다.

본 논문은 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 대공간 구조물의 실시간 모니터링을 설명하였고, 외부 외력 작용시에 대공간 구조물의 요소인 막이나 케이블의 변형을 계측하는데 광섬유 브래그 격자 센서가 매우 적합하다는 점을 검증하고 있다. 이와 함께 대공간 구조물에 광섬유 브래그 격자 센서를 이용하여 변형을 모니터링하는 실험을 실시하였다. 장스팬의 대공간 구조물을 모니터링하기 위하여 많은 요소를 계측할 수 있는 장비가 필요하다. 실험의 결과로 광섬유 브래그 격자 센서는 외력 작용시에 정확한 계측을 보여주었다. 그러므로 대공간 구조물의 변형율을 계산할 수 있고 실시간 모니터링이 가능하다.

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.

잔교식 안벽의 수중부는 접근이 쉽지 않아서 손상확인이 어려운 곳인데, 최근들어 태풍과 지진이 빈번하게 발생하고 있어 잔교식안벽 수중부 구조물의 손상 누적으로 인한 붕괴가 우려되는 상황이다. 잔교식 안벽의 붕괴를 방지하고 체계적으로 유지관리하기 위한 방안으로 FBG 센서를 이용한 적용 방법과 안전성 평가 방법을 연구하였다. 잔교식 안벽에 파일로 사용되는 원형 강관에 대한 FBG 센서의 적용 방안을 확인하기 위해 실내실험을 실시하고, 센서를 용접하여 부착하는 방법으로 적용해야 하는 것을 확인하였다. 잔교식 안벽에 대한 구조해석을 수행하여 FBG 센서를 부착하기 위한 최적의 부착위치를 확인하였다. 고정하중에 대한 응력을 구조해석을 하여 계산하고, FBG 센서를 통해 얻은 데이터를 이용하여 활하중에 대한 응력을 계산한 다음에 두 응력을 더해서 파일에 작용하고 있는 응력을 계산하였다. 계산한 응력을 허용응력과 비교하여 파일의 안전성 평가를 수행하였다. 본 연구는 잔교식 안벽의 안전성을 실시간으로 평가하는 방안을 찾기 위한 기초 연구로 수행되었다.

This study is a part of the research on the development of safety monitoring system and monitoring program of 3MW offshore wind support structure using fiber optic sensor. In this paper, we propose a maintenance system for offshore wind support structure using fiber optic sensor based on the analysis of current monitoring status and related standards of domestic and overseas offshore wind support jacket structures.

This study is a part of the research on the development of safety monitoring system and monitoring program of 3MW offshore wind support structure using fiber optic sensor. In this paper, we propose a maintenance system for offshore wind support structure using fiber optic sensor based on the analysis of current monitoring status and related standards of domestic and overseas offshore wind support jacket structures.

We have tested the measuring system that can monitor the dynamic behaviour of floating structure by various sensors. In this paper, we present a initial result using a low-cost GPS sensor, which showed the inaccurate position and insufficient frequency for a floating structure.

Dynamic characteristics of large civil infrastructures have been monitored for safe operation and efficient maintenance of the structures. To measure vibration data, the conventional system uses cables causing very expensive costs and inconvenience for installation. Therefore, various wireless sensor nodes have been developed to replace the conventional wired system. However, there remain lots of issues to be resolved such as power supply, data loss, data security, etc. In this study, smart distributed sensor node (SDSN) was developed to measure vibration data. The SDSN is basically timely synchronized one-channel data acquisition system. It consists of its local time clock with high accuracy and SD memory card or local data storage. It is designed for temporal measurement, not long-term monitoring, since it can operate several hours using embedded batteries. Laboratoy tests were carried to verify the performance of the developed SDSN compared with conventional wired sensors. Several application examples for large civil infrastructure were also suggested.

Offshore plant structures must be secured of structural safety applying real-time monitoring technology because they are in a state of very poor ocean conditions. In this study, Fiber Bragg Grating (FBG), sensors were attached to the scaled model of offshore floating structure, and put in scaled model in the water tank, and then calculated strain after measuring scaled model's wavelength through optical spectrum analyzer

본 연구는 롤러코스터 구조물의 구조적인 결함을 검출하기 위해서 요구되는 최적의 센서를 구성하기 위한 연구이다. 특수한 목적과 구조적인 형태의 롤러코스터를 3차원 FE 모델링을 통해 구조적 거동특성을 분석하고, 최적계측/센서 이론을 통해 합리적인 센서 위치 및 개수를 구성하였으며, 구성된 최적 센서 위치 및 개수를 바탕으로 손상 전․후에 따른 수치적인 모달 특성값을 추출해 손상평가에 활용될 기본 구조물에 대한 기초자료를 제공하였다. 본 연구의 대상구조물로 서울 어린이대공원에 위치한 롤러코스터 구조물을 선정하였고, 1/20 크기로 축소한 모형 구조물을 제작･활용하였다. 또한, 롤로코스트의 공간적인 구조의 특성으로 운동학(Kinetics)적 거둥에 따른 운동역학(Kinematics)적인 특성이 포함되도록 Spline 함수를 이용해 대상 모형 구조물을 정확히 3차원 FE 모델을 구성 후, 가이언 소거법에 근거한 모달 특성값을 추출하였고, 유효독립법(EIM) 및 최적운동에너지법(EOT) 이론을 바탕으로 최적계측/센서 위치 및 개수를 구성하였으며, 손상 전․후에 따른 모달 특성값을 추출해 크게 강성도, 유연도, 모드상관도의 관계로부터 손상(결함)을 평가하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성된 최적 계측/센서 이론이 타당함을 확인하였고, 강성도 및 유연도 변화를 통해 만족할 수준으로 손상이 규명되었다. 이 결과 롤러코스터 구조물의 건전도 모니터링에 필요한 거동특성 분석 및 결함검출기술 개발에 관한 최적 센서의 구성을 제시 하였다.

본 논문에서는 구조물의 응답 신호만을 스마트 센서 시스템으로 획득하여 모달 인자들을 추출하는 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 최근에 차세대 계측시스템으로 활발히 연구 되고 있는 스마트 센서 시스템의 성능과 현장 적용 가능성을 검증하는데 있다. 본 연구에 사용된 스마트 센서 시스템은 MEMS형 가속도 센서와 8bit CPU, 무선모뎀을 이용하여 실시간 동적계측이 가능하도록 개발되었다. 모달 인자 추출 실험은 모형 캔틸레버 보에 임의 가진을 가한 후, 구조물의 응답을 스마트 센서와 범용계측장비로 각각 획득하였다. 데이터 분석은 NExT & ERA 알고리즘을 이용하여 모달 인자를 추출하였다. 또한, 양질의 데이터를 획득하기 위하여 EOT알고리즘으로 최적의 계측위치를 선정하였다. 실험 결과, 스마트 센서의 현장 적용 가능성을 확인할 수 있었다.