• 전산구조공학
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• 제7권1호
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• pp.25-30
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• 1994

본 고에서는 강한 바람이나 지진에 의한 고층 구조물의 진동을 감소시키기 위하여, 능동제어장치가 효과적으로 사용될 수 있음을 보이었다. 그러나 능동제어장치를 실제 구조물에 널리 적용하기에는 아직 많은 문제점들이 남아있다. 첫째, 효과에 비해 고가의 진동제어장치가 필요하며 유지관리에도 많은 비용이 필요하다. 또한 진동제어장치가 원활히 작동하기 위해서는 계속된 에너지의 공급이 있어야 하는데, 지진과 같은 과도한 구조물의 진동시 이를 보장할 수는 없다. 그러므로 극한상황에서는 진동을 오히려 증폭시킬 수도 있다. 둘째, Control Force의 산정시 사용되는 목적함수의 가중행렬을 결정하는 정형화된 방법이 아직 존재하지 않으며 효율적인 산정을 위해서는 많은 시행착오가 필요하다. 그밖에도 복잡한 실제 구조물의 단순한 모형화에 따라서 여러 문제점들이 발생하기 쉬우며, 실제 제어시에는 시간지연효과나 측정되지 못한 거동에 의한 문제 등이 있다. 구조물의 진동 저감방안에 대한 지금까지의 연구결과로는, 일반적인 경우에 있어서는 Base Isolator와 같이 재료의 감쇠특성을 이용하는 방법이 추천되고 있으나, 현재 내진설계된 고층건물과 같은 대형 구조물의 진동제어 등의 몇몇 경우에 있어서 능동제어의 필요성이 인정되고 있다. 좀더 안정적이고 효율적인 제어기법의 개발에 의해 많은 실제 구조물에 적용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.222-231
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• 1985

유연한 구조물의 진동은 이론적으로는 무한개의 진동모우드를 포함하고 있기 때문에 진동을 감 소시키기 위한 제어시스탬을 설계할 때에는 유한개의 진동모우드로 진동하고 있다는 가정하에서 제어기를 설계하는 것이 보통이다. 그러나 이러한 방법으로 구조물 진동을 제어할 때에는 설계 시에 제외된 잔류 진동모우드에 의해서 오히려 구조물의 진동이 더욱 심하게 되어 안정성을 해 치는 결과를 낳는 수가 있다. 본 연구에서는 잔류 모우드에 의한 불안정성을 제거하기 위해 최 적제어 이론을 바탕으로 제어이론을 개발하였다. 구조물 진동이 안정화되기 위한 필요조건을 제시하였고 외팔보 진동의 예를 시뮬레이션하여 제어이론을 증명하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.109-109
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• 2004

구조물에 있어서 진동은 소음을 유발하며 구조물을 불안정하게 만드는 요인이 된다. 특히, 저주파 진동은 구조물에 미치는 영향이 크므로, 유연구조물의 저주파 진동모드들을 우선적으로 제어할 필요가 있다. 본 논문에서는 압전세라믹을 작동기로, 압전필름을 감지기로 사용하였고, 능동 제어 알고리즘의 하나인 적응형 디지털 PPF(Positive Position Feedback) 제어기를 구성하여 유연 외팔 평판과 열린 박스 구조물에서 저주파 진동을 감소시켰다.(중략)

• 소음진동
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• 제5권3호
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• pp.292-302
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• 1995

압전재료를 이용한 능동진동제어에 관한 연구동향과 연구결과를 살펴보았다. 능동 진동제어에 사용되고 있는 감지기/작동기들 중 압전세라믹은 몇 가지 장점을 지니고 있어 그 적용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 현실이며 실제 구조 물로의 적용이 이루어지고 있다. 압전세라믹을 이용한 진동제어는 박판으로 이루어진 국부구조물의 진동제어에 적합하며 그래서 자동차의 진동소음제어, 위성체 태양판의 진동제어에 사용할 수 있고 또한 겹쳐놓은 형태의 압전세라믹은 트러스 구조물의 능동 멤버로 활용할 수 있다. 이렇게 겹쳐놓은 압전세라믹 구조는 진동 고립(vibration isolation)을 원하는 장비의 지지대로 사용할 수 있어 그 응용분야가 넓다. 최근까지 도 압전세라믹을 이용한 진동제어는 주로 외팔보, 또는 평판과 같은 단순한 기하학적 형상을 가진 구조물에 국한되어 연구가 진행되어 왔고 제어기법 또한 그동안 전기 제어분야에서 개발되어 온 기법들을 적용하는 현상을 보였는데 구조물의 자유도가 무한대임을 고려할때 앞으로 구조물에 합당한 제어기법의 개발이 요망된다고 하겠다. 이 논문에서 선보인 PPF와 SRF 제어 기법은 필자가 간단히 회로를 구성하여 실험을 수행하였는데 압전재료의 진동제어 기법으로 단순하면서도 효율적인 제어기법이라고 말할 수 있다. 압전재료를 이용한 진동제어에 관한 국내의 연구활동이 미미한 상태 이으로 이분야에 대한 연구자들의 관심을 모을 필요가 있다. 압전세라믹 감지기와 작동기의 설치는 그동안 압전세라믹 판을 직접 구조물에 접착시킨 형태로 진행되었 는데 새로운 형태의 압전세라믹 작동기의 개발이 시급하다. 이는 높은 전압을 필요로 하는 진동제어는 필수적으로 커다란 부대시설을 요구하게 됨으로 전압을 높이지 않고 도 진동제어를 효율적으로 할 수 있는 압전세라믹의 제조가 필요하다고 하겠다. 필자 는 이런 목적으로 다층 압전세라믹(multilayer piezoceramic plate)을 제작한 적이 있었는데 실험결과는 신통치 않았다. 또한 압전세라믹을 길고 얇은 조각으로 잘라 사용하는 방법로 있었으나 세라믹의 절단시 다이아몬드 컷터를 사용해야 되어 제작이 곤란했다. 또한 압전세라믹이 부서지기 쉬운점을 개선한다면 진동제어에 있어 아주 효과적인 감지기/작동기가 될 수 있을 것이다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2000
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• pp.496-500
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• 2000

대형 구조물의 진동제어를 위하여 MR 유체 댐퍼를 사용한 반능동 제어기법에 대하여 연구하였다. 기존에 많이 사용되고 있는 수동제어기법은 일단 제어장치를 설치한 후에는 구조물에 실제로 작용하고 있는 외부 하중의 현재 특성에 대해서 적절히 반응할 수 없다는 제한을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위하여 연구되어온 능동제어기법은 구조물이 진동을 감소시키기 위하여 구조물에 직접적으로 가해지는 커다란 제어력을 요구하며, 이로 인해 경우에 따라서는 불안정한 상태가 유발될 수도 있다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 최근에 Spencer 등은 반능동 제어기법을 제안하였는데, 이는 수동제어장치의 제어특성을 On-Line 으로 조절하는 방식으로서 제어 가능한 수동제어기법으로도 불리운다. 구조물의 진동제어에 필요한 제어력이, 특수한 제어기구에서 발생되는 인위적인 힘이 아니라, 적절한 구조부재에서 발생되는 자연적인 부재력이므로, 무엇보다 강인하고 신뢰할 수 있는 제어기법이며, 이때 제어장치의 구조적 특성을, 측정된 구조물의 응답에 맞추어 적절히 조절함으로써 다양한 외부하중에 대해 보다 효율적인 제어가 이루어질 수 있도록 한 방법이다. 반능동제어를 위한 제어기로서는 Variable Orifice Dampers, Friction Controllable Isolators, Variable Stiffness Devices, Electro-Rheological (ER) Fluid Damper, Magneto-Rheological(MR) Fluid Damper등이 제안되고 있으며, 본 논문에서는 반응속도가 빠르고, 적은 파워만을 요구하며, 커다란 제어력을 낼 수 있는 MR Damper를 사용하여 지진하중을 받는 구조물의 반능동 제어게 대하여 연구하였다. MR Damper의 특성이 비선형이므로 이에 적합한 Sliding Mode Fuzzy Control(SMFC)기법을 사용하였으며 이때 SMFC 의 최적 설계를 위하여 Genetic Algorithm을 적용하였다. 제안된 제어기법의 실제 적용성을 검증하기 위하여 기존이 제어결과와 비교 검토하였으며, 그 결과로부터 MR Damper를 사용한 반능동 제어기법이 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 전산구조공학
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• 제7권3호
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• pp.123-131
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• 1994

본 논문에서는 열응력을 이용해 구조물의 진동을 제어하기 위한 방법을 제시하였다. 구조물에 열응력을 발생시키리 위하여 써멀액츄에이터를 사용하였으며 저주파 진동을 제어하는데 이 써멀액츄에이터가 효과적으로 이용될 수 있음을 확인하였다. 열응력에 의한 제어방법은 열전달에 소요되는 시간지연 문제 때문에 고주파수의 진동을 갖는 구조물보다는 거대한 우주구주물과 같이 비교적 고유진동수를 갖는 구조물에 효과적으로 적용될 수 있다. 외팔보의 진동제어를 수행하기 위하여 보상기 설계에 의한 제어이론과 관측기 설계를 포함하는 최적제어 및 강인제어이론을 사용하였다. 또한 수치해석 시뮬레이션을 통하여 본 연구에서 사용한 제어이론들이 열응력을 이용한 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 보였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.85-94
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• 2011

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 준능동형 실시간 피드백 진동제어시스템을 구성하고, 이를 실험적으로 평가하였다. 여기서 진동제어를 위한 대상 교량 구조물은 서해대교를 약 1/200 크기로 규모화 하여 설계/제작한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된 El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 수직방향으로 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, Lyapunov 안정론 기반 제어 그리고, Clipped-optimal 제어조건으로 구분하여 실시간 피드백 진동제어실험을 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 각 실험방법 별 절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전원의 소모량 등을 성능지수를 이용해 정량적으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어 및 Clipped-optimal 제어방법 모두 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전원의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 준능동형 실시간 피드백 진동제어시스템은 교량 구조물에 발생된 진동을 제어 관리하기 위한 적극 효율적인 방법으로 활용될 가능성이 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.55-61
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• 2010

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 진동제어를 위한 교량 구조물은 서해대교를 규모화 한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된 El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, 그리고 Lyapunov 안정도 이론에 의한 실시간 피드백 진동제어방법을 이용하여 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 비-제어 시 기준 각 실험방법 별 절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전압의 소모량으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어방법은 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전압의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 실시간 준능동 피드백 진동제어 시스템은 구조물에 발생된 진동을 제어 관리하기 위한 적극. 효율적인 방법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.94-102
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• 1995

유압식 actuator를 이용한 구조물 진동의 능동제어시스템을 개발하였다. 개발한 시스템은 유압장치, actuator 및 제어장치로 구성되어 있으며, 구조물의 진동을 수진기로 감지하고, 이 신호를 받아 actuator에 연결된 보조질량의 운동을 최적제어하여 구조물의 진동을 제어한다. 능동제어시스템의 제어성능 검증시험을 위해 약 500kg의 4기둥지지 후판구조물($L{\times}W{$\times}H=1200mm{\times}800mm{\times}1600mm$)을 제작하여 시험을 수행하였으며, 시험결과 구조물의 공진주파수 근처에서 진동레벨이 약 1/6수준으로 감소됨을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1993년도 춘계학술대회논문집; 한국과학연구소, 21 May 1993
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• pp.40-45
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• 1993

일반적으로 건물 구조물에 전달되는 기계진동을 감소시키기 위해서 기계와 기초사이에 유연한 방진소자를 삽입하여 기계가진력(exciting force)의 전달 률을 줄인다. 또한 구조물의 고유진동수와 진동원의 가진주파수가 일치할 경 우, 가진주파수를 변화시키거나, 구조물의 동특성을 변화시키는 방법을 사용 한다. 어떠한 방안을 선택하든 효과적이고 정량적인 방진 시스템을 구성하고 구조물의 정확한 진동상태를 예측하기 위해서는 진동원의 가진특성과 구조 물의 동특성에 대한 정보가 요구된다. 일반적으로 방진설계를 위해 필요한 진동원의 가진특성은 제조회사의 사양이나 측정을 통하여 비교적 쉽게 얻을 수 있다. 복합재료, 다양한 경계조건, 복잡한 대형구조물등은 수치해석을 이 용하여 해석적인 방법으로 동특성을 구할 경우, 신뢰성 있는 정보를 얻기에 는 많은 노력이 요구된다. 더우기 현장에서 발생하는 진동문제는 대부분 복 잡하고 시간적으로 시급히 해결해야 하기 때문에 효율적인 절차를 구성하여 구조물의 동특성을 해석하는 방법을 사용할 필요가 있다. 구조물의 동특성은 실험적인 방법을 통하여 구하고 그 외의 필요한 계산들은 해석을 통하여 얻 는 것이 효율적일 수 있다. 실험적 동특성해석은 입력하중에 대한 응답의 크 기와 위상 비를 주파수별로 나타내는 전달함수를 측정하는 방법으로서 가진 장치 및 여러 측정/분석 장비가 필요하며, 철교, 교량, 건물의 철골 및 콘크 리트 슬라브등 다양한 중대형의 구조물을 Signal/Noise비가 좋도록 가진 시 켜야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 이러한 실험적 방법의 현장 적응성과 신뢰성을 확보하기 위해 대형충격기(large impact hammer, max, peak force 약 10000N, time duration 약 20ms)를 제작하고 실험/분석 시스템 및 구조물 의 진동제어를 위한 절차를 Fig.1과 같이 구성하고 이를 철근콘크리트 건물 에 설치한 기계식 주차설비의 진동제어에 적용하였다.force response simulation)를 수행하여 임의의 좌표 공간에 대한 진동수준을 해석적으로 예측할 뿐만 아니라 구조물의 진동제어 를 위한 동적인자를 변경시킬 수 있는 정보를 제공하며 장비를 방진할 경우 신뢰성 있는 전달률을 결정할 수 있다. 실험적으로 철교, 교량이나 건물의 철골구조 및 2층 바닥 등 대,중형의 복잡한 구조물에 대항 동특성을 나타내 는 모빌리티를 결정할 경우 충격 가진 실험이 사용되는 실험장비 측면에서 나 실험을 수행하는 과정이 대체적으로 간편하다. 그러나 이 경우 대상 구조 물을 충분히 가진시킬수 있는 용량의 대형 충격기(large impact hammer)가 필요하게 된다. 이러한 동적실험은 약 길이 61m, 폭 16m의 4경간 교량에 대 하여 동적실험을 수행하여 가능성을 확인하였다. 여기서는 실험실 수준의 평 판모델을 제작하고 실제 현장에서 이루어질 수 있는 진동제어 구조물에 대 한 동적실험 및 FRS를 수행하는 과정과 동일하게 따름으로써 실제 발생할 수 있는 오차나 error를 실험실내의 차원에서 파악하여 진동원을 있는 구조 물에 대한 진동제어기술을 보유하고자 한다. 이용한 해마의 부피측정은 해마경화증 환자의 진단에 있어 육안적인 MR 진단이 어려운 제한된 경우에만 실제적 도움을 줄 수 있는 보조적인 방법으로 생각된다.ofile whereas relaxivity at high field is not affected by τS. On the other hand, the change in τV does not affect low field profile but strongly in fluences on both inflection fie이 and the maximum relaxivity value. The results shows a fluences on both inflection field and the maximum relaxivity value. The results shows