공용중인 콘크리트 구조물의 건전성 평가를 위해서는 하중 증가에 따른 내부의 변형특성 및 손상을 예측하고 비 파괴적으로 상시 모니터링 할 필요가 있다. 본 연구에서는 철근 콘크리트 슬래브 시편을 대상으로 단계별 하중 재하(loading, holding, unloading)에 따른 음향방출 실험을 실시하였으며 휨 시험하의 인장균열, 전단균열 및 철근 콘크리트의 부착 상태, 반복하중에 의한 AE 신호의 특징과 신호 발생 양상을 분석하였다. 또한 음향방출법(a.oustic emission)에 있어 손상 정도를 유추할 수 있는 대표적 인자인 Felicity ratio를 분석하여 콘크리트 구조물의 상시감시 및 안전진단에 음향방출 기술을 적용하기 위한 분석기법을 제시하고자 한다.
금속이 코팅된 FBG(fiber Bragg grating) 센서는 구조물이 과거에 겪은 최대 변형률을 기억하는 기억효과(memory effect)를 가진다. 본 연구에서는 무전해 도금법과 전해 도금법을 이용하여 약 $43{\mu}m$의 두께를 가지는 니켈(nickel)이 코팅된 FBG 센서를 제작하였다. 니켈 코팅된 FBG 센서의 잔류 변형률 생성 성능, 즉, 기억효과를 검증하기 위해 반복하중 실험(잔류 변형률 생성실험)을 수행하였다. 인가한 최대 변형률의 크기가 증가함에 따라 잔류 변형률이 증가함을 확인함으로써 기억효과를 검증하였다. 본 연구에서 수행한 니켈이 코팅된 FBG 센서의 제작 기법과 센서에 대한 반복하중 실험결과는 향후 광섬유 센서를 이용한 구조물 건전성 감시(SHM, structural health monitoring)기법 개발에 기본 데이터로서 활용될 것이다.
보의 표면에 부착된 압전웨이퍼를 통해 가진되고 측정되는 고주파수 대역의 전기역학적 신호는 보에 발생한 미세 손상에 매우 민감하다. 이러한 부착형 압전웨이퍼의 장점을 이용한 보의 손상 진단을 효과적으로 수행하기 위해서는 압전웨이퍼의 탐지범위 예측이 필요하다. 고주파수 대역에서 압전웨이퍼의 탐지범위에 영향을 주는 여러 가지 요인 중 가장 지배적인 인자는 보의 감쇠이다. 이 연구에서는 보에 부착된 압전웨이퍼의 전기역학적 신호를 이용하여 보의 감쇠를 추정할 수 있는 기법을 제시한다. 공진이 발생하는 과정에서 보의 감쇠효과를 고려하여 압전웨이퍼의 전기역학적 신호를 파전달 관점에서 정식화한다. 실제 계측된 전기역학적 신호로부터 구한 측정 감쇠비 함수값과 정식화된 전기역학적 신호로부터 계산된 감쇠비 함수값의 차이를 최소화하는 최소자승법을 통해 보의 감쇠비를 추정한다. 제시된 방법을 압전웨이퍼가 병치되어 있는 알루미늄 보 수치 및 실험 예제에 적용하여 타당성을 검증한다.
국부적인 측정을 수행하는 일반적인 광섬유 센서에 비해 분포형 광섬유 센서는 광섬유의 길이방향을 따라 모든 위치에서 측정이 가능하며 보다 넓은 영역의 측정을 수행할 수 있다. 브릴루인 산란 분포형 광섬유 센서를 구조물의 건전성 감시에 이용할 때에는 광섬유 센서의 일반적인 부착 방법인 에폭시를 이용한 표면부착 방법을 사용하게 된다. 본 논문에서는 에폭시를 이용하여 브릴루인 분포형 광섬유 센서를 구조물의 표면에 부착하였을 때 구조물의 변형률 변화를 광섬유 센서가 정확히 측정해 낼 수 있는지에 대해 유한요소법을 통한 검증을 수행하였다. 구조물로부터 에폭시, 광섬유 코팅, 클래딩을 통해 코어로 전달되는 변형률의 전달률을 해석을 통해 확인하였으며 변형률 분포로부터 에폭시 끝 단의 자유 경계면이 미치는 영향을 살펴보았다.
본 연구에서는 error-outlier 기반의 충격위치탐지 알고리즘과 다중화된 FBG 센서를 이용하여 탄소섬유 강화 플라스틱 복합재 평판 구조물에 대한 충격위치탐지를 수행하였다. 알고리즘의 주요 변수인 오차 임계값(ET)이 0.3 nm, 상수 수준(CL)이 110일 때 최적의 충격위치탐지 결과(최대 오차= 31.82 mm, 평균 오차= 6.31 mm)가 도출되었다. 또한 주어진 최적의 변수 조건에서의 충격위치탐지 과정과 결과를 상세히 분석하였다. 본 연구에서 제시된 다중화된 FBG 센서와 error-outlier 기반의 충격탐지 알고리즘은 복합재 구조물에 대한 충격탐지에 적합한 것으로 판단되며, 향후 다양한 구조 건전성 감시에 활용될 것으로 기대된다.
풍력발전설비는 접근성의 문제로 주기적인 구조건전성 검사를 수행하기 어렵고, 기상상태를 포함한 주위 환경변화 때문에 예기치 못한 고장발생 가능성이 높아 이에 대한 보완책으로 상태감시시스템(Condition Monitoring System, CMS)을 운영하고 있다. 본 연구에서는 CMS의 이상감시 성능 향상을 위하여 풍력발전기 주요 기계시스템에서 장기간 측정된 진동신호 분포를 통계적으로 분석하고, 운전 조건에 따른 진동 변화 경향을 파악한다. 이를 위하여, 풍력발전기 동력전달 및 전력생성부의 진동, 풍속, 주축회전수 등을 약 2년동안 측정한 데이터를 기반으로 운전 환경 및 조건에 따른 각 신호의 경향분석을 수행하고, 기계시스템 구조에 따른 신호별 상호연관성을 분석하였다. 결과적으로 풍력발전기 기계시스템별 진동은 주축회전수, 발전여부에 영향을 받고, 특정 주축회전수에서는 베이불(Weibull) 분포에 해당하는 진동분포가 나타남을 확인하였다. 이런 결과는 풍력발전기 CMS 시스템에서 기계적 이상발생 여부를 조기에 판단하는 기준을 제시할 수 있다.
A subway or an underground railway is one of the representative public transportations which lots of people take everyday. Then, subway station, which is also one of the very important public civil infrastructures, generally services for a long period of time. During the service time of stations, they are easily damaged from environmental corrosion, material aging, fatigue, and the coupling effects with long-term loads and extreme loads. Recently, civil construction work on the places near station often creates lots of damages to the station. As these damages accumulate, the performance of station degenerates due to the above factors. They would inevitably reduce the resisting capacity of station against the disaster; even they bring into the collapse of stations with the structural failure under long-term loads and extreme loads. And, if disaster such as earthquake, fire, etc. happens, it causes huge property damage and threatens the human lives. Because of these above reasons, the structural health monitoring system need to be developed for ensuring the safety of station. In this paper, the development directions of the structural health monitoring system with fiber optic sensor and USN for subway station are briefly described.
환경이 인간의 건강상태를 결정짓는 중요한 인자라는 인식과 과학적 증거가 국내외적으로 널리 받아들여지고 있다. 이에 정부는 2006년을 환경보건의 원년으로 선포하고 "환경보건 10개년 종합계획"을 수립 발표하는 등 적극적인 대응을 시작하였다. 환경보건정책의 비전과 목표를 효과적으로 달성하기 위해서는 환경보건 분야 조사 연구기반의 확충, 관련 법령체계의 정비 또는 수립, 기타 조직적 제도적 행정적 지원체계의 확립 등 법적 제도적 행정적 기반의 구축이 선행되어야 한다. 본 연구는 우리나라에서 이제 막 시작된 환경보건정책을 효과적으로 추진하기 위하여 필요한 법제정비의 기본원칙을 제시하고자 하였다. 환경보건 관련 법제 정비의 목적은 기존 오염매체 관리 중심의 법체계를 넘어 환경오염으로부터 국민건강과 생태계 건전성을 보호 유지하는 것이다. 이러한 정책목적을 효과적으로 달성하기 위해서는 우선 환경보건의 개념을 명확히 정립 제시함으로써 환경보건 영역의 독자성을 확립하여 관련 정책의 효율적 집행이 가능하도록 해야 할 것이다. 또한 환경 관련 질환의 치료 및 지원 등 사후적인 대책보다는 사전주의원칙(precautionary principle)을 바탕으로 한, 환경관련 질환의 원인규명 조사 감시 예방, 위해성평가 등 사전예방체계의 확립이 환경보건 법령체계의 주요 내용이 되어야 한다. 아울러 환경보건 법제는 어린이 등 환경오염 및 유해물질의 노출에 민감하거나 취약한 계층에 대한 우선적 보호 배려, 환경위해 요인에 영향을 받는 인구집단에 대한 적절한 정보제공 및 정책참여 기회의 증진, 각 매체별 환경계획과 시책의 통합, 조정정책의 수립 추진 등을 위한 규범적 도구가 될 수 있도록 정비 또는 수립되어야 할 것이다. 외국의 관련 입법 및 정책 사례, 우리나라의 현행 관련 법령체계에 대한 검토 및 분석, 환경보건정책의 수립 추진을 위한 법적 제도적 요소들을 중심으로 고찰하였다.
광섬유 센서는 구조 건전성 감시 분야에 적용되는 유망한 센서 시스템이다. 특히 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 본 분야에 있어 가장 각광받는 센서들 중에 하나이다. 이러한 FBG 센서는 브래그 파장의 이 동량을 알아내는 방법에 따라 다양한 시스템 구성이 가능하다. 또한 센서 시스템의 동특성은 이러한 시스템에 의해 결정된다. 본 논문에서는 FBG 센서의 브래그 파장 스팩트럼 최대 경사부에 단일 파장 레이저의 중심 파장을 맞춰 놓을 경우, 센서의 경사도가 센서 감도로 작용할 수 있다는 측정 원리를 이용하였다. 이러한 원리는 전체 측정 범위의 한계는 있지만 높은 민감도를 보장한다. 본 측정 원리의 적용 예로서, FBG 센서를 삽입한 복합재 평판을 오토클래이브를 이용해 제작하고 앞서 설명한 측정 원리를 적용하였다. 첫째로 삽입된 FBG 센서를 이용해 충격 망치로 가격된 복합재 평판의 고유 진동수를 성공적으로 측정하였다. 둘째로 고출력 스피커를 이용해 앞서 측정된 고유진동수 중 하나의 특정 주파수로 복합재 평판을 강제 가진 시켰다. 이때 발생하는 구조 진동을 FBG 센서로 측정하였고 동시에 ESPI 측정 시스템을 이용해 진동 모드 형상 역시 성공적으로 측정하여 복합재 구조물의 동특성을 파악하였다. 따라서, 이러한 두 실험을 통해 FBG 센서 시스템과 ESPI 측정 시스템이 복합재 구조물의 동특성 측정에 매우 유용한 기술임을 증명하였다.
마이크로파이넨스 지원정책은 경제성장 및 빈곤완화를 위한 정책적 도구로 활용되고 있다. 이러한 중요성에 따라 그간 학계에서도 마이크로 파이넨스에 대한 이론적, 사례적 연구를 수행하여 왔다. 그러나, 그간의 연구들은 마이크로파이넨스에 대한 개념적 접근과 개별적 특성에 초점을 맞추어 온 관계로 이론과 프랙티스의 종합적 논의가 부족했고, 특히 마이크로파이넨스 시스템의 한계에 대해서는 관심이 미흡하였다. 이러한 문제의식에 따라 본 연구에서는 마이크로파이넨스의 대표적 사례인 방글라데시 그라민 은행의 성공 및 내재적 한계를 그간의 학술문헌과 최신 데이터를 이용하여 종합적으로 분석하였다. 주요 내용을 요약하면 다음과 같다. 그라민 은행의 대출제도는 일반 상업은행과는 반대의 형태로 운영되어 대출자의 자산이 많을수록 대출받는 금액이 큰 일반 상업은행과 달리, 그라민 은행은 대출자의 자산이나 소득이 적을수록 더 많은 대출이 가능하도록 설계되어 있다. 둘째, 그라민 은행의 성공은 혁신, 엄격한 감시통제 구조, 적응 및 학습, 인센티브 시스템 등의 복합적 요소의 결합에 의해서 가능하였다. 반면 그라민 은행 역시 금융시스템의 한 형태인 관계로 신용리크스는 내재적 리스크로 작용하고 있으며 빈곤 문제 해결에 대해 과대포장되었다는 비판도 제기된다. 그러나 분명한 것은 마이크로파이넨스 제도가 제도권 금융기관에서 자금을 융통하기 어려운 빈곤층의 금융수단으로서 작동해 왔으며, 지역사회의 빈곤문제는 물론 경제적 가치창출의 도구로서 기여한 것도 분명해 보인다. 향후 마이크로파이넨스의 건전성을 높이고, 대출자의 자립을 지원하기 위해서는 단순 대출에 머물지 않고 대출자에 대한 자문과 사업중계 등의 부가적 서비스를 제공하는 것도 고려할 사항이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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