기술의 발전에 따라 전 세계적으로 교량은 대형화되고 있으며, 또한 노후 교량의 수도 급격히 증가하고 있다. 이들 대형, 노후 교량 에 대한 구조건전성 모니터링은 대형 사고 예방을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 LoRa LPWAN 기반 무선계측시스템의 적용에 대 한 연구를 수행하였으며, 전남 신안군에 위치한 천사대교의 사장교 구간에 LoRa 무선계측시스템을 구축하였다. 교량의 주탑, 케이블, 보강거더에 대하여 계측시스템을 구축하여 기구축되어 운영 중인 유선기반 모니터링 시스템과 성능 및 경제성을 비교하여 LoRa LPWAN 기반 무선 모니터링 시스템의 대형 교량에서의 적용성을 검토하였다.

As the frequency of seismic disasters in Korea has increased rapidly since 2016, interest in systematic maintenance and crisis response technologies for structures has been increasing. A data-based leading management system of Lifeline facilities is important for rapid disaster response. In particular, the water supply network, one of the major Lifeline facilities, must be operated by a systematic maintenance and emergency response system for stable water supply. As one of the methods for this, the importance of the structural health monitoring(SHM) technology has emerged as the recent continuous development of sensor and signal processing technology. Among the various types of SHM, because all machines generate vibration, research and application on the efficiency of a vibration-based SHM are expanding. This paper reviews a vibration-based pipeline SHM system for seismic disaster response of water supply pipelines including types of vibration sensors, the current status of vibration signal processing technology and domestic major research on structural pipeline health monitoring, additionally with application plan for existing pipeline operation system.

구조물에 장기적으로 발생하는 노후화를 정량적으로 파악하기 위해 상시진동 데이터를 활용한 일반화된 모니터링 시스템에 관한 연구가 세계적으로 활발히 수행중이다. 본 연구에서는 구조물에서 장기적으로 취득되는 동특성을 앙상블 학습에 활용하여 구조물의 이상을 감지하기 위한 보급형 엣지 컴퓨팅 시스템을 구축하였다. 시스템의 하드웨어는 라즈베리파이와 보급형 가속도계, 기울기센서, GPS RTK 모듈, 로라 모듈로 구성됐다. 실험실 규모의 구조물 모형 진동실험을 통해 동특성을 활용한 앙상블 학습의 구조물 이상 감지를 검증하였으며, 실험을 기반으로 한 실시간 동특성 추출 분산처리 알고리즘을 라즈베리파이에 탑재하였다. 구축된 시스템을 하우징하고 포항시 행정복지센터에 설치하여 데이터를 취득함으로써 개발된 시스템의 현장 적용성을 검증하였다.

본 연구에서는 초고층건축물의 풍진동 모니터링을 위한 시스템식별기법의 현장적용성을 평가하였다. 실제 아웃리거-벨트월 을 횡력저항 시스템으로 가지는 실제 63층 RC구조물을 대상으로 상시 및 강풍시 응답을 모니터링하였으며, 진동수영역분해(FDD), 랜덤감소(RDT)기법, 부분공간시스템식별(SSI)법을 사용하여 진동특성을 식별하였다. 건물의 평면이 정방형이고, 두 개의 횡방향 모드의 진동수는 매우 유사하였다. 모든 식별기법에서 태풍과 같이 강한 외력이 존재할 경우 뿐만 아니라 상시미진동 에서도 구조물의 모드 특성을 식별할 수 있었다. 현장에서의 적용성 평가결과, 계산속도는 FDD가 가장 빨랐으며, RDT가 가장 간단한 프로그래밍 절차를 가지고 있음을 확인하였다.

The deep see riser is often exposed to harsh ocean environment which may cause riser failure. If the riser fails, it may cause serious economical losses as well as environmental problems. Thus, monitoring the integrity of the rider for preventing sudden failure is very important. In this study, the structural behavior monitoring systems installed for the deep sea riser are examined, and, using the estimated behavior, the applicability of the structural integrity evaluation methods is examined via numerical analysis.

As the world energy consumption grows, the interest in marin energy resources is increasing. In excavating such resources, the marine riser which connects the floating structure and sea bed is an essential device. The riser system is often exposed to harsh ocean environment and thus vulnerable to damage. Since the failure of the riser system may cause serious economical loss as well as environmental problem, the structural integrity of the riser is very important. Generally, the riser is an extremely slender structure with a much smaller diameter than a length. Therefore, a structural integrity monitoring methodology for typical buildings and bridges may not be applicable. In this paper, the applicability of a damage identification method for a structure to a marine riser is examined via a numerical example. Also, recent research practices and findings for monitoring the behavior and the structural integrity of the marine riser are examined and summarized.

Risers are often exposed to harsh ocean environments, and vulnerable to various damages. The riser failure may cause serious economical losses as well as environmental problems. Therefore, maintaining the structural integrity of the riser is very important. This paper deals with the methodology for monitoring structural integrity of the riser using dynamic characteristic changes such as mode shapes. The damage index method, which has been proved its usefulness in many applications, is applied to a numerical study to test its feasibility of identifying damage in a riser. The numerical study is performed using OcraFlex 9.4, specialized program for analyzing marine structures. The numerical study shows that the damage index method can identify damage in the riser.

본 논문에서는 건물의 횡방향 구조반응을 평가하기 위한 변형률 기반의 모니터링 기법이 제시되고, 이에 대한 기초 연구로써, 구조해석을 통해 제안된 기법을 검증한다. 광섬유 격자 센서(fiber Bragg grating, FBG)는 일반 변형률 센서와 비교하여 내구성이 뛰어날 뿐 아니라 높은 샘플링 수와 여러 지점을 동시에 계측할 수 있는 장점이 있다. 이러한 특성 때문에 FBG 센서는 구조 모니터링을 위해 많은 센서가 요구되는 건물의 모니터링에 적합하다. 본 연구에서 FBG 센서는 수직 부재의 변형률을 계측하며, 이는 해당 부재의 곡률을 평가한다. 이러한 곡률은 횡변위와 횡가속도를 평가하는데 사용된다. 추가적으로 횡방향 가속도는 frequency domain decomposition(FDD) 기법을 이용하여 구조물의 고유진동수와 모드형상을 추정하는데 사용된다. 9층 철골모멘트 골조 예제의 적용을 통해, 제시된 기법이 건물의 다양한 횡방향 구조 반응과 동적 특성을 평가하는데 적절함을 확인하였다.

본 논문의 1편에서는 레저선박의 실시간 선체구조모니터링시스템을 개발하기 위하여 도파로 어레이격자(AWG, Arrayed Waveguide Grating)와 광섬유 브래그격자센서(FBG, Fiber-optic Bragg Grating)를 이용한 선체구조모니터링시스템의 설계 및 적용 가능성을 검토하였다. 본 연구에서는 레저선박의 구조취약부의 실시간 모니터링을 위하여 광섬유센서 데이터의 측정 및 분석을 고속으로 처리할 수 있도록 시스템을 최적화하였으며, 레저선박의 선체구조안전모니터링을 위하여 레저선박의 선체 주재료인 FRP와 알루미늄 시편을 대상으로 재료 특성에 대한 기 초 데이터베이스를 구축하였다. 30feet 및 60feet급 세일요트의 알루미늄 마스트에 개발된 시스템을 적용하여 하중변화에 따른 변형률 특성 확인 및 레저선박의 선체구조안전성 평가를 위한 기초 연구를 수행하였다.

교량 건전성 모니터링은 응답 데이터를 활용한 구조모델링기술, 신호분석, 정보처리 기술의 발전에 따라 손상추정 및 안전성평가와 함께 중요한 연구주제로 부각되었다. 교량 모니터링 시스템은 일반적으로 센서, 데이터 취득장비, 전송시스템 등과 같은 하드웨어와 신호처리, 손상추정, 전시 및 데이터 관리 등과 같은 소프트웨어로 구성된다. 본 논문에서는 교량의 건전도 모니터링을 위한 정보처리기술에 대한 연구 개발 활동을 정리하였다. 교량 건전성 모니터링의 과정에 대한 간단한 소개와 함께, 다양한 신호처리 및 손상추정 알고리즘을 포함한 정보처리기법에 대해서 소개하였다. 현 교량 건전성 모니터링 시스템에서의 주요 문제점과 향후 연구개발활동을 논의하였다.

In this paper, the necessity of developing effective nondestructive testing and monitoring techniques for the evaluation of structural integrity and performance is described. The evaluation of structural integrity and performance is especially important when the structures and subject to abrupt external forces such as earthquake. A prompt and extensive inspection is required over a large area of earthquake-damaged zone. This evaluation process is regarded as a part of performance-based design. In the paper, nondestructive testing and monitoring techniques particularly for concrete structures are presented as methods for the evaluation of structural integrity and performance. The concept of performance-based design is first defined in the paper followed by the role of evaluation of structures in the context of overall performance=based design concept. Among possible techniques for the evaluation, nondestructive testing methods for concrete structures using radar and a concept of using fiber sensor for continuous monitoring of structures are presented.

계측점의 규모가 제한되어 있는 경우에 대형구조물의 모든 부재의 손상을 추정하는 것은 기술적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 최근에 국내외에서 많이 연구되고 있는 인공신경망이론을 이용하여 구조물의 손상을 추정하는 기법을 개발하였으며, 대형구조물의 손상을 계측자료로부터 보다 효과적으로 평가하기 위해 두 단계로 수행되는 손상부재 평가과정을 개발하였다. 먼저 합리적인 평가대상 부재선택을 위해 구조물의 파괴 또는 이상거동 등에 가장 큰 영향을 미치는 부재를 민감도분석을 통해 선정한 후, 선정된 부재의 손상추정에 가장 영향을 미치는 계측점과 적절한 계측기의 수를 민감도분석기법을 이용해 선정하는 기법이다. 다양한 예제를 통하여 본 연구에서 제안된 방법들의 적용가능성을 검증한 결과, 본 연구에서 개발한 기법을 적용하면 제한된 수의 계측자료를 가지고 보다 효과적으로 대형구조물의 파괴나 이상거동을 사전에 감지할 수 있는 것으로 분석되었다.

이 연구의 목적은 대형 구조불의 상설 감지를 위한 감지기의 최적 위치의 얄고리츰윷 개발하는데에 있다. 구조물 의 진동을 이용한 감지 시 스템은 장기적 으로 계 속해서 구조물을 자동으로 감지하는데에 좋은 방법 증의 하나이다. 하지만 구조물의 진동융 정확히 계측하기 위해서 는 감지기의 위치나 감지기의 숫자에 콘 영향을 받는데， 이와 같은 일은 대형 구조물에 있어서 쉽지가 않다. 최적의 감지기 위치와 최소의 감지기로 가장 정확한 데이터를 획득하기 위하여 최적합한 감지기의 위치를 위한 알고려즘이 개발되어 수치 적 그리고 실험적으로 유용성 을 보인다. EOT가 개발되어 모형 교량에 적용하여 EIM과 비교 분석된다 이 들의 비교를 똥하여， 이 연구에서 제안되어진 EOT가 적 은 수의 감지기로 좋은 걸과를 보여， 상설감지의 복적에 적합함을 보여 준다.

구조물 모니터링 시스템의 전산환경을 구성하기 위해 펠요한 지식 및 정보를 파악하고 이를 지삭기반화하 는 방법을 제시하였다. 전산환경의 구축을 위한 정보로는 센서 및 하드웨어， 신호처리， 그리고 손상발견/평 가를 위한 지식등이 필요한데， 이들은 모두 다른 형태의 지식이므로즉 수학 연산， 서술적 지식， 수치모텔 등 어느 특정의 모텔링 기볍 단독으로는 이플을 효과적으로 수용하기가 매우 어렵다 이틀 해결하기 위하여 객체지향적 모텔링기법과 논리언어를 혼합 사용하는 방볍(H ybrid Modeling Paradigm) 이 제시되었고， 이의 타당성 및 효율성 검증을 위해 모 I켈구조물을 이용한 예제플 수행하였다.

공용 중인 교량의 건전성을 파악하고 유지관리에 활용하기 위해 서해대교 사장교 구간에는 구조건전성모니터링(structural health monitoring) 시스템이 설치되어 있다. 이를 통해 바람, 지진과 같은 작용하중(applied loads)과 함께 진동, 형상변화, 신축, 부재력, 응력(변형률)과 같은 구조응답(structural response)을 모니터링하고 있다. 2000년 준공 이후 현재까지 장기간 축적된 구조응답 데이터를 기반으로 분석 및 평가를 수행한 결과, 상시 거동뿐만 아니라 다양한 재난상황 시에도 교량 구조계의 거동은 건전한 상태임을 확인할 수 있었다.

The widespread sensors in a structural monitoring system provide vital support to its operation. Data is obtainedf rom sensors in a structural health monitoring system for integrity assessment of the structure, and false alarm will be frequently triggered if a faulty sensor is detected. In this study, a proposed method based on machine learning algorithm and Gaussian distribution is present to identify sensor fault.