• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.721-728
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• 2002

현대 구조물의 고강도화, 경량화에 따라 구조물의 질량과 감쇠가 줄어들고 있어, 구조물의 진동사용성 문제가 중요하게 부각되고 있다. 특히 율동진동은 공연장, 경기장, 댄스홀, 에어로빅 등과 같이 다수이 군중의 리듬에 맞춰 가진행위가 이루어지는 것으로서, 국내에서도 율동진동에 의한 구조물의 진동문제가 다수 보고되고 있으나 설계기준 미비로 설계단계에서의 대응이 이루어지지 못하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 다수의 점핑행위가 예상되는 공연장의 진동설계를 위하여 실제 공연장을 대상으로 진동실험 및 계측을 통하여 동하중계수를 구해냈다. 진동 실험은 실험모드해석과 더불어, 가진진동수별, 율동참여자의 숫자에 따라 실시하였으며, 진동계측은 상시계측시스템을 설치하여 실제 공연시 가속도 응답을 계측하고 동하중계수를 구해내었다. 기존의 NBCC 규준에서는 공연시 2차 조화항까지 고려토록 되어 있으나 연구결과 3차 조화항까지 고려해야 되며, 동하중계수 역시 과소평가 되어 있는 것으로 나타났다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.338-347
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• 2010

Heunginjimun designated as a Treasure No.1 is a two-story wooden structure with 5 bay and 2 bay in its front and side views, respectively. This paper presents an investigation on vibration characteristics of Heunginjimun through both ambient vibration and impact hammer tests. Ambient vibration test was performed to identify the natural frequency of Heunginjimun from the spectrum analysis of time history. Impact hammer test was undertaken to find the frequency of Heunginjimun which is affected by the surrounding traffics and to verify the reciprocal principle for the wooden structural system. Ambient vibration test results of Heunginjimun showed that the natural frequencies in two principal axes 1.5 Hz and 1.1 Hz, respectively. It was confirmed from impact hammer tests for a ground that the frequency of 4.2 Hz is caused by the traffics surrounding Heunginjimun. It was also observed that from the impact hammer test results between two locations in Heunginjimun that the transfer functions measured from two corresponding locations coincided well with each other. This result shows that the wooden structural system is globally linear, and the reciprocal principle is established.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.121-131
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• 2009

최근 상시 진동 탐사법은 횡파 속도 구조의 규명을 위하며 이용되고 있다 상시 진동 탐사법 중 공간자기상관(SPAC)법은 적어도 3 혹은 4개의 수신기에서 동시에 기록된 자료를 이용한다. 2sSPAC과 선형 배열 상시 진동법과 같은 수정된 SPAC법은 2개의 수신기 자료만 이용하여 횡파 속도를 추정할 수 있지만, 1.0 Hz 이상의 주파수 대역에 대한 공간 자기상판 계수가 불안정해지는 문제점을 가지고 있다. 4개의 서로 다른 크기의 삼각형 배열과 4개의 같은 크기의 삼각형 및 선형 배열을 이용한 상시 진동 측정치에 근거하여, 2 Hz 에서 4 Hz 혹은 5 Hz주파수 대역에 대한 SPAC 계수의 안정성을 증명하였다. SPAC 계수를 Bessel 함수로 회귀하는 방식으로 획득되는 위상속도는 5 Hz까지 일관성을 보여주었다. 공간평균법을 이용한 선형배열의 경우를 제외하고, 모든 자료는 SPAC법으로 처리되었다. 평행탄성파법 자료가 있는 시추공 주변에서 상시 진동 배열을 순차적으로 다른 시간에 적용하였다. 자료의 품질을 나타내는 지시자로 SPAC 계수의 허수 성분을 이용하였다. 자기상관 스펙트럼의 변화량 (어떠한 경우에는 기록된 파동장에 대한 육안 검사)에 근거하여, 측정된 자료를 '신뢰성있는(reliable)'과 '신뢰성이 없는(unreliable)'로 구분하였다. 그 후, 'reliable'과 'unreliable'로 구분된 자료와 모든 자료에 대하여 SPAC 스펙트럼의 허수 성분을 계산하고 비교하였다. 측점의 방위각 분포가 불충분한 경우 (선형 배열), 허수 성분 곡선은 불안정한 형태를 나타내었고, 이러한 결과는 불충분한 공간평균의 지시자로 간주할 수 있음을 의미한다. 하지만, 측정된 파동장이 낮은 일관성을 나타낼 경우에도 허수성분 곡선은 주목할 만한 불안정성을 나타내지 않았다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.85-92
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• 2003

본 논문에서는 교량의 건전도 감시용 자립형 계측유닛을 위한 교량의 상시진동을 이용한 진동발전시스템을 제시하였다. 본 연구에서는 전기자 반작용의 영향을 최소화한 새로운 구조의 진동발전기를 제안하고, 기계적 및 전기적인 설계식을 유도한 다음, 시험용 진동발전기를 제작하였다. 또한, 매우 작은 발전 전류의 축전시스템에 대하여 고찰하고 개선점을 도출하였다. 축전시스템에 대한 고찰 결과, 정류기에 사용된 다이오드 특성이 충전과정에서 지배적임을 밝혔다. 마지막으로, 진동발전시스템 모델에 실측 남해대교 가속도 데이터를 적용한 시뮬레이션과 실내 실험을 수행하였고, 제작된 시험용 진동발전기의 적용성과 효용성을 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.173-180
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• 2001

지진동으로 인한 개착식터널의 동적 거동특성을 파악하기 위해 Prototype터널 폭이 약 14.2m, 높이가 약 8.5m를 1/40sca1e로 축소제작한 모형체의 진동대 실험을 수행하였으며 본 실험에서는 터널의 토피고 및 원지반의 경사각에 따른 영향을 분석하였으며 이를 동적수치해석결과와 비교 분석하였다. 진동대 실험결과 터널의 토피고가 증가할수록 터널에 발생되는 응력 및 가속도는 감소하는 것으로 나타났으며 이는 터널의 설치심도가 증가할수록 주변지반의 구속효과가 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 원지반의 경사가 완만할수록 터널에 발생되는 응답치는 증가하는 경향을 보이고 있는데 이는 지진동으로 인한 주변지반의 구속효과가 원지반의 영향 보다는 되메움토사의 영향을 지배적으로 받기 때문인 것으로 판단된다. 또한 진동대실험결과 및 상시조건의 구조해석결과와 비교하면 터널의 토피고가 터널직경의 1배(1D)이상 확보되는 조건일 경우, 지진동이 터널에 미치는 영향이 적은 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 춘계 학술발표회논문집
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• pp.457-464
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• 2003

최근 교량의 건설에 있어서 내진설계가 주요문제로 부각되면서, 구조물의 진동응답을 제어 하는 갖가지 형태의 진동제어 기법이 적용되고 있다. LRB(Lead Rebbe. Bearing), LUD(Lock Up Device)등 다양한 지진격리장치가 설계에 적용되고 있으며 특히, 설계변경 .내진보수보강과 같이 제약 조건이 있는 상황에서 유용한 면진방법으로 사용되고 있다. 이러한 지진격리장치는 기본적인 설계특성인 수평강성, 감쇠성능에 대한 검증을 필요로 한다. 특히, 지진과 같은 동적하중에 대하여 하중속도, 수직력, 변형률 등에 대한 의존성과 내구성의 검토가 필요하며 유사장치에 대하여 검증실험기준의 정립이 진행 중에 있다. 강재이력댐퍼인 E-Shape 댐퍼는 지진격리장치로서 교각의 고정단에 교좌장치로 설치되어 상시에는 탄성영역 내에서 거동하는 고정단의 역할을 하다가, 지진발생시에는 E-Shape형태의 강재댐퍼가 소성변형을 통한 이력거동으로 에너지 소산기능을 가진 교좌장치이다. 최근 LRB에 대하여는 다양한 특성실험이 수행되고 있으나 상대적으로 강재이력댐퍼에 대하여는 이러한 검증실험이 수반되지 않고 사용되고 있다. 본 실험연구에서는 E-Shape 강재이력댐퍼에 대하여 연직하중, 수평변형률, 수평속도에 패한 동적특성을 평가함으로서 강재이력댐퍼를 이용한 지진격리설계의 타당성과 면진성능을 평가해 보았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권3호
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• pp.112-121
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• 2020

최근 재료 및 시공 기술의 지속적인 발전으로 인하여 장대교량의 건설이 증가하고 있다. 특히 케이블을 이용한 장대교량에서는 시공 중, 그리고 공용상태에서 케이블의 장력을 측정하여 교량의 안전성을 지속적으로 감시하는 것이 중요하다. 케이블 장력을 측정하기 위한 다양한 방법이 있으며, 그중에서도 케이블의 형상조건과 고유진동수를 이용하여 장력을 산정하는 진동법은 로드셀 등을 이용하여 케이블의 응력을 측정하는 직접법에 비해 경제적이며 편리하므로 현재 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 영상신호를 이용하여 케이블의 응답을 측정하기 위해 영상처리기법을 적용하였으며 사용의 편의성과 경제성을 고려하여 상업용 디지털 캠코더를 사용하였다. 모드별 고유진동수들을 변수로 하여 원거리에 위치한 행어케이블의 장력을 추정할 수 있는 역해석 방법의 타당성을 검증하기 위하여 공용중인 현수교에서 상시진동실험을 수행하였다. 그리고 각 행어케이블의 해석모델을 통해서 계산된 모드별 고유진동수와 계측된 모드별 고유진동수의 차이를 이용하여 역해석하여 추정된 장력을 진동법에 의해 산정된 장력과 비교하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권6호
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• pp.769-782
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• 2006

상시 운행 열차는 운행 속도 대역폭이 한정되어 있기 때문에 속도에 따른 교량의 동적응답 특성 파악에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 교량상을 통과하는 열차 속도와 교량의 동적응답의 상관관계를 파악하기 위하여 실운행 디젤 기관차 1량에 의한 증속실험을 실시하였다. 가속도 응답특성 분석을 위하여 지점부를 제외한 전구간에 걸쳐 등간격으로 7개의 수직가속도와 중앙부에 1개의 수평가속도계를 부착하였다. 교량의 중앙부에는 연직방향과 횡방향 거동특성 파악을 위하여 수직 변위계, 수평 변위계, 휨변형률계를 각각 1개씩 설치하였다. 실험 차량을 대상 교량의 중앙부와 지점부에 정적재하 후 5km/h부터 90km/h까지 10km/h씩 증속하였고, 각 속도 대역별로 2회씩 반복하여 실험을 실시하였다. 실측 데이터의 필터링 방법에 따른 진동 평가 방법의 적절성을 검토하였고, 연직방향 진동가속도 대비 횡방향 진동수준을 평가하였으며, 속도에 따른 처짐, 변형률 및 윤중변동 특성을 검토하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.59-66
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• 2009

구조물이 건전한 상태에서 진동계측을 통한 고유진동수와 감쇠율과 같은 동적특성의 분석에 대하여 국내 외적으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 실물 구조물에 대하여 파괴 직전까지의 큰 손상 후에 진동계측을 통한 동적특성에 대한 연구는 상대적으로 매우 미약한 실정이다. 따라서 본 연구는 3층 철근콘크리트조 건물에 엑츄에이터로 하중을 주어 건물에 손상을 준 후에 손상 전 후의 진동계측을 통하여 동적특성을 파악하였다. 손상 전 후에 대한 고유진동수 및 감쇠율을 산정하였으며, 이 결과를 국외의 기존 연구와 비교하였다. 상시진동계측 및 인력가진을 통한 계측방법을 실시하였으며, 계측 전에 고유치 해석을 선행하여 계측치와 비교분석을 하였다. 120mm의 수평변위를 준 결과 구조물의 파괴 직전 손상 전 후에 장변과 단변의 고유진동수는 각각 34.3%, 33.7% 감소하였고, 감쇠율은 각각 36.5%, 19.5% 감소하였다. 기존 국외의 연구결과와의 비교를 한 결과 고층형 건물보다 강성의 변화가 크게 감소됨을 확인할 수 있었으며, 저층형 구조물에 대한 안정성 검토가 시급함을 확인할 수 있다.