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.

The IoT-based sensor network is one of the methods that can be efficiently applied to maintain the facilities, such as bridges, at a low cost. In this study, based on LoRa LPWAN, one of the IoT communications, sensor board for cable tension monitoring, data acquisition board for constructing sensor network along with existing measurement sensors, are developed to create bridge structural health monitoring system. In addition, we designed and manufactured a smart sensor node for LoRa communication and established a sensor network for monitoring. Further, we constructed a test bed at the Yeonggwang Bridge to verify the performance of the system. The test bed verification results suggested that the LoRa LPWAN-based sensor network can be applied as one of the technologies for monitoring the bridge structure soundness; this is excellent in terms of data rate, accuracy, and economy.

Regarding bridge structure maintenance and inspection, this study was conducted to replace the current system, in which bridge diagnostics specialists ride on inspection vehicles to perform visual inspections, with a robotic system equipped with a small camera. The new system would greatly reduce the effort required, enhance the safety of inspectors and provide more accurate and efficient data that are objective and quantitative. For this purpose, a new robotic inspection system was developed for field test which was performed on Ahyun overpass bridge. Field test results are described to prove the on-site applicability.

영종대교에 설치된 교량 모니터링 시스템의 구성특징을 살펴보고 이로부터 계측, 수집된 각 신호들의 특성을 조사 분석하였다. 3차원 자정식 현수교인 영종대교에 설치, 운영되는 모니터링 시스템의 구성은 센서-현장하드웨어-계측서버-관리자로 연결되는 자동화된 시스템으로써 개통 이후부터 교량의 거동 및 하중효과를 대변하는 물리량을 측정하고 있다. 이 논문에서는 시스템의 구성 및 측정항목에 대한 소개와 온도변화에 의한 시그널에의 영향을 감시 할 수 있는 알고리즘의 개발과정을 언급한다. 또한, 행어 케이블의 장력측정 방법의 일환으로 길이가 짧고 장력이 큰 케이블에 대해 정적으로 장력산정이 가능한 장치 및 알고리즘의 개발에 대해 소개한다. 특히 이 교량의 공용중에 이루어진 철도통행을 위한 설비의 추가로 교량 구조계의 변화를 계측 신호를 바탕으로 분석, 제시하였다. 이러한 각종 계측 및 모니터링 결과는 향후 교량의 상태판정의 기본자료로 활용되어 효율적 유지관리를 가능하게 할 것으로 기대된다.

진동수 기반 내하력 평가모델을 실교량에 접목시켜 실시간으로 그 결과를 추정하기 위해 모니터링 및 평가 시스템 프레임 웍을 제시하고자한다. 실시간 내하력 평가 시스템은 무선 IOT가속도계를 부착하여 유효 상시진동데이터를 원격으로 획득하고 이를 통해 진동수 및 점성비를 분석하여 모델에서 요구하는 성능계수를 결정하고 이 결과들을 종합하여 이전 내하력 결과 대비 현재의 내하력을 추정하는 방법이다.

최근 건설되는 특수교량에는 상시적인 유지관리 체계로서 계측시스템이 활발히 도입되고 있는 상황이다. 일반적으로 계측시스템 을 이용한 교량 유지관리 시에는 관리기준치를 설정하여 교량의 상태를 평가하게 되지만, 관리기준치 설정 기준과 방법이 없어 설계허용값에 근거하여 단순하게 설정되고 있는 실정이다. 기존의 방법으로 설정된 관리기준치를 적용할 경우 관리기준치 범위 내에서 발생된 이벤트, 이상 거동 및 점진적으로 발생하는 손상 등과 같은 교량의 상태변화를 파악하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 절대치 관리에 있 어 관리기준치 설정의 문제점을 고찰하여 실무에 효과적으로 적용가능한 개선된 관리기준치 설정 및 운영방법을 도출하였다. 개선된 관리기 준치 설정을 위해 검벨분포를 사용한 확률론적 접근방법을 도입하여 재현빈도 50년, 100년의 기댓값에 대한 교량의 주의, 경고치를 산정하였 다. 본 연구에서의 관리기준치는 설계허용치 범위 내에서 발생하는 이상거동을 감지할 수 있도록 계측데이터와 계측데이터의 구간변화량에 대한 관리기준치를 각각 설정되었으며, 제안된 방법으로 산정된 관리기준치는 실측 데이터에 대입하여 비정상적인 데이터의 발생여부를 적절 하게 파악할 수 있다는 것을 확인하였다.

Structural performance of cable-bridge has been evaluated based on the field load test and the measurement monitoring system of existing Nielsen arch bridge. The measured acceleration data was converted to the displacement of girder and the tension of cable in the process of numerical integration and maximum frequency detection algorithm..

Wireless monitoring system was established to measure PPWS(Prefabricated Parallel Wire Strand) temperature under PPWS erection in Ulsan Grand bridge. The applicability of it to bridge construction site was being evaluated. Wireless function was worked very well within 2km long distance. Transferred data was being analyzed.

200m 이하의 아치 교량에서 동적 내풍 안정성은 일반적으로 일본의 Wind Resistant Design Manual for Highway Bridges에 따라 검토된다. 또한 내풍 안정성 검토는 모드 형상에 관계없이 1차 연직 진동수를 적용한다. 일본의 매뉴얼에 따라 설계된 경간장 183m의 닐슨 아치 교량에서 예상치 못한 와류 진동이 발생하였으며 이는 태풍시 교량의 모니터링 시스템에 의해 계측되었다. 본 논문에서는 태풍 발생시에 계측된 풍속, 풍향, 진동 변위와 가속도를 기반으로 닐슨 아치교량의 와류진동 특성을 분석하였다. 분석 결과 1차 연직 진동 모드가 역대칭 형상이고 2차 연직 진동 모드가 대칭 형상인 닐슨 아치교의 경우 와류 진동이 2차 연직 모드에서 지배적이다. 따라서 본 논문에서는 2차 연직 진동 모드가 대칭 형상인 닐슨 아치교의 내풍 안정성 평가시에는 1차 보다 2차 연직 진동 모드가 중요한 설계 요소임을 제시하였다.

Recently, as a number of long span bridges are constructed, the various studies have been focused on bridge health monitoring system (BHMS). Also, Global Navigation Satellite System (GNSS) is being spotlighted as new concept sensor for BHMS because of its unique advantages. However, GNSS installed for bridge monitoring has been used so far only in measurement of bridge displacement. Therefore, in this study, the dynamic characteristic analysis of bridge using GNSS data collected in bridge was conducted, through which is to increase the utilization of GNSS for bridge health monitoring system (BHMS).

본 연구에서는 시공된 실제 현수교에 구축된 계측 모니터링 시스템의 성능을 확인하고, 이 모니터링 시스템을 사용하여 대상교량의 거동특성에 대한 정량적인 정보를 획득하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 현장재하시험은 정적재하시험, 동적재하시험 및 충격재하시험으로 구성되었으며, 재하시험을 수행함에 앞서 시험결과를 사전에 예측 및 검증하기 위하여 포괄적인 구조해석을 수행하였다. 재하시험 결과는 구조해석결과와 비교하여 면밀하게 분석하였으며, 비교분석 결과 계측값이 구조해석값보다 약 30～50% 정도 작은 값으로 평가되어 대상교량의 우수한 구조성능을 확인하였다. 또한, 대부분의 계측값이 유효한 범위 내에서 측정되는 것을 확인하여 대상교량에 구축된 계측 모니터링 시스템에 대한 신뢰성과 효율성을 검증하였다.

본 연구에서는 사장교의 케이블 장력을 장기적인 관점에서 보다 효과적으로 분석하고 모니터링할 수 있는 케이블 장력 모니터링 시스템을 개발하는 연구를 수행하였다. 제안된 모니터링 시스템에는 실시간 동적 데이터에서 일정 대상시간 동안의 가속도 데이터를 선정하고, 이를 고속 푸리에 변환 알고리즘에 적용하여 주파수 분석한 결과를 평균하여 일반화시키는 신호해석이론이 적용되었다. 제안된 케이블 장력의 모니터링 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 실제 공용중인 사장교에 대한 현장재하시험을 실시하였다. 현장계측을 통한 수동으로 계산된 장력과 모니터링 시스템의 강제저장 기능을 통해 저장된 데이터를 수계산하여 반자동으로 계산된 장력을 비교한 결과, 장력차이가 1% 이내로 발생하였고, 제안된 모니터링 시스템에서 자동으로 계산된 장력을 비교한 결과에서는 약 5% 범위의 무시할만한 차이로 나타나 본 연구에서 제안된 사장교 케이블 장력 모니터링 시스템의 신뢰도를 검증하였다.