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.

기존 구조물의 모델 업데이팅 기법은 주로 진동 계측을 통해 얻은 전역적 구조 응답-모달 파라미터-를 이용한다. 모달 파라미터를 이용하여 업데이트된 모델은 전역적 구조 응답을 잘 추정할 수 있지만, 부재 레벨의 안전성 평가를 위한 국부적 응답 예측에는 어려움이 있다. 구조물 내 구조 부재들의 변형률 계측을 통해 응력을 추정하고, 안전성 평가가 이루어진다. 따라서, 본 연구는 모달 파라미터 이외에 로컬 구조 부재들에 가하는 해머 가력을 통해 계측한 변형률을 추가적으로 모델 업데이팅에 이용한다. 본 연구가 제안하는 모델 업데이팅에서 목적함수는 전역적/국부적 계측 응답과 모델의 응답간의 차로 설정되며 NSGA-II를 이용하여 이를 최소화된다. 업데이트 모델에서 예측하는 변형률 응답은 철골조의 안전성 평가에 활용된다. 제안한 기법은 철골 프레임에 대한 시뮬레이션과 해머 가력 실험을 통해 검증된다.

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.

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.

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.

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.

This study is aimed at developing a wireless unified-maintenance system (WUMS) that would satisfy all the requirements for a disaster preventive SHM system of civil structures. The WUMS is designed to measure diverse types of structural responses in realtime based on wireless communication, allowing users to selectively use WiFi RF band and finally working in standalone mode by means of the field-programmable gate array (FPGA) technology. To verify its performance, the following tests were performed: (i) A test to see how far communication is possible in open field, (ii) a modal test on a bridge to see how exactly characteristic real-time dynamic responses are of structures. Finally, the WUMS is proved valid as a SHM, and its outstanding performance is also proven.

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.

This study is a result of the dynamic characteristics of the tall building using real time structural health monitoring system. The monitoring system consist of an anemometer, accelerometers, GPS and internet-based data logging system. Through this realtime ambient measurement data, evaluate the serviceability of the building.

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..

구조물 건전성 모니터링은 센서로부터 구조물의 응답을 수집하고 분석하여 구조물의 정확한 상태를 진단하는 기술이다. 최근 노후화된 구조물의 증가로 인하여, 지속가능한 사회 발전을 위해 더욱 발달된 구조물 건전성 모니터링 기술이 요구되고 있다. 최신 구조물 건전성 모니터링 기술 중 하나인 무선 스마트 센서와 센서 네트워크 기술은 기존의 유선 방식의 모니터링 시스템과 비교하여 더욱 효율적이며 경 제적인 모니터링 시스템의 구축을 가능하게 하는 기술이다. 최근까지도 관련 연구자들은 스마트 센서의 성능 및 확장성 향상을 위하여 연 구개발을 진행하고, 다양한 실내, 실외 실험을 통한 성능 테스트를 진행하였다. 본 논문에서는 최근 (2010년 이후를 중심으로)에 개발된 스마트 센서의 하드웨어, 소프트웨어, 그리고 응용 사례들을 정리함으로써, 구조물 건전성 모니터링을 위한 스마트 센서의 최신 연구동향에 대해 소개하고자 한다.

구조물에 최적화된 센서 배열(Sensor Array)을 수행하는 것은 센서 네트워크 설계에서 중요한 요소이다. 그러나 센서의 설치와 관리는 구조물이 처해 있는 환경이나, 경제성 그리고 센서의 주파수대역의 제한과 같은 다양한 원인으로 인해 매우 어려울 수 있다. 이 논문에서는 일반적인 문제와 환경에서 현재 사용되고 있는 물리적 센서 대용으로 가상 시각 센서(VVS: Virtual Visual Sensor)를 제안하였다. 가상 시각 센서는 설치가 간편하고 경제적이며 관리가 편하다는 큰 장점을 가지고 있다. 이러한 가상 시각 센서의 기본적인 아이디어는 최첨단 컴퓨터 시각 알고리즘과 마커 추출 기법의 적용으로 이루어진다. 이 연구에서는 가상 시각 센서를 이용하여 모드 형태와 주파수를 추출하는데 용이하다는 점을 보여주며 이를 구조물 건전성 모니터링에 적용할 경우 효율적이라는 점을 입증하였다.