• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.37-46
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• 2024

본 연구에서는 충격반향법(IE)을 활용하여 철근 부식 진전에 따른 콘크리트 손상 상태를 모니터링하였다. 길이 1500 mm, 폭 400 mm, 두께 200 mm를 갖는 세 개의 철근 콘크리트 시험체를 제작하였다. 각 시험체는 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 미분말, 플라이 애쉬를 혼합한 세 가지 콘크리트 배합을 활용하여 제작하여, 결합재 특성에 따른 손상특성을 관찰하였다. 콘크리트 내 철근 부식은 3% NaCl 용액에서 35일 주기의 습윤 및 건조 포화 과정을 거친 후 0.5 A 전류를 인가하여 가속화되었다. 전류인가 전 습윤-건조반복(철근부식 환경조성 또는 잠재기)단계에서 수집된 초기 IE 데이터는 건조상태가 IE 신호에 미치는 영향이 크기 않음을 보여주었다. 전류를 인가한 후에는 인가 시간 증가에 따라 IE 탁월주파수와 콘크리트 P파속도의 점진적인 감소 특성을 관찰할 수 있었다. 이러한 실험결과는 IE 데이터 모니터링으로 철근 부식으로 인한 콘크리트의 점진적 손상의 주요 특성(내부 손상 개시 및 전파 속도 등)을 포착할 수 있음을 보여준다. 따라서, 철근 부식에 따른 콘크리트의 점진적 손상의 평가 및 예측에 IE 모니터링이 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• Composites Research
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• 제15권5호
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• pp.7-13
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• 2002

압전필름센서는 복합재 구조물의 저속충격응답을 관측하기에 우수한 특성을 지니고 있다. 본 연구에서는 Gr/Ep 복합재 적층판이 손상이 발생할 수 있을 정도의 충격에너지를 받았을 때 압전필름센서 신호를 이용하여 충격거동을 모니터링할 수 있는 가능성에 대하여 고찰하였다. 손상이 발생하지 않는 저에너지 충격조건부터 국부적인 손상을 유발할 수 있는 충격조건까지 압전필름센서가 부착된 Gr/Ep 복합재 적층판에 대하여 16가지의 저속충격시험을 수행하였다. 세 가지 조거의 충격시험에서 기지균열 및 층간분리 등의 국부적인 손상이 발생하였으나, 충격력과, 변위, 변형률, 압전센서 신호와의 관계를 이용한 선형해석 모델을 사용하여 충격하중에 의한 복합재 적층판의 응답을 예측하는 정방향 문제와 압전센서 신호로부터 충격력을 복원하는 역방향 문제에서 시험과 해석 결과는 비교적 잘 일치하는 경향을 보였다. 복원된 충격력으로부터 국부적인 손상이 발생할 정도의 충격까지는 압전필름센서 신호를 이용하여 충격력을 정확히 복원할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.37-42
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• 2004

본 논문에서는 실시간 충격위치 검출이 가능한 FBG 센서 시스템의 개발에 관하여 설명하였다. 충격위치 검출을 위해서는 동시 다정 신호취득이 가능한 초음파 센서 시스템이 요구된다. 본 연구에서는 23.80nm의 투과파장 간격을 갖는 가변 패브리-페로 복조화 장치를 사용하여 파장분할 다중화가 가능한 FBG 고주파 진동 센서시스템에 적용하였다. 또한 외부의 준정적 환경변화에 대해 FBG 센서의 민감도를 일정하게 유지시키기 위한 민감도 안정화 장치를 사용하였다. 저속충격 실험을 위한 알루미늄보 시편의 아랫면에는 두개의 FBG 센서를 부착하였으며 시편 표면의 세 지점에 대해 1 차원 충격위치 검출을 시도하였다. 실험결과 FBG 센서를 이용하여 저속충격 시점을 정확히 감지할 수 있었으며, 평균 오차 0.58mm 로 충격위치를 검출할 수 있음을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권3호
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• pp.239-246
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• 2014

무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 이슈는 에너지 소모이다. 초저전력 통신을 위해서, 동기 주기에 따른 클럭 편차 에러에 대한 실험 결과를 이용하여, 지연 조건이 크지 않으며 모니터링 간격이 큰 분야에 적합한 새로운 MAC (Medium Access Control) 프로토콜을 디자인하였다. 제안 방식은 전송 패킷이 발생할 때 동기를 수행하는 방식이며, 동기 주기에 따라 그에 맞는 동기 에러에 대한 크기를 예측할 수 있다. 따라서 제안 방식은 기존 프로토콜들이 낮은 충격 계수 환경만을 지원하는 것과 달리, 초저 충격 계수 환경까지 지원할 수 있기 때문에 트래픽이 매우 낮은 초저전력, 높은 수명을 요구하는 분야에 사용될 수 있다. 제안 프로토콜의 성능을 평가하기 위해서 테스트베드를 구현하였으며, 관련 프로토콜들과 성능을 비교 하였고, 이를 통해 SCP-MAC 대비 80% 정도 에너지 소모량을 줄일 수 있음을 보였다. 제안 프로토콜은 매우 긴 네트워크 수명을 필요로 하며 지연 조건이 강하지 않은 무선 모니터링 분야 등에 큰 기여를 할 것으로 기대한다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.60-65
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• 2016

본 연구에서는 Type IV 수소 압력용기 시제품의 충격하중 조건에 따른 구조 건전성을 분석하고자 유한요소해석과 FBG 센서 삽입을 통한 실시간 모니터링 실험을 수행하여 결과를 분석하였다. 플라이 모델링 기법을 활용한 유한요소해석을 통해 FBG 센서를 삽입할 수소 압력용기의 취약부 선정 및 가압 조건을 제시하였으며, 실험을 진행할 기초 정보를 확보하였다. 실제 용기제작에 앞서 시편 실험을 통해 FBG 센서의 삽입방식 신뢰성을 확보하였으며, 이후 해당 결과를 활용하여 필라멘트 와인딩 공정에 적용하였다. 비충격 가압 피로실험과 총 4회의 충격 피로실험을 수행하였다. 실험결과 비충격 가압 피로실험에서는 해석과 동일한 거동을 보였으며, 4회의 충격 피로실험에서는 용기의 충전 시간이 점진적으로 증가하고 충전률은 감소하는 것을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권5호
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• pp.349-357
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• 2015

압전 페인트 센서는 압전 세라믹의 주성분인 압전 파우더와 에폭시의 결합으로 이루어진 페인트형 센서이다. 이 센서는 일반 페인트와 같이 구조물에 도포되기 때문에 다른 어느 센서보다 구조물에 부착이 용이하다. 본 연구에서는 압전 페인트센서가 도포된 구조물의 충격 감지 정도를 판단하고자 하였다. 특히, 철도차량을 대상으로 연구를 진행하고자 하였다. 철도차량 운용 중에 발생하는 자갈 비산으로 인해 발생하는 충격손상이 많이 보고되고 있고, 이러한 충격손상을 방지하고자 차량 하부구조물 전체 표면에 발생하는 충격신호를 실시간으로 감지할 필요가 있다. 철도차량이 운행되는 환경을 고려하여 압전 페인트시편을 $-20{\sim}60^{\circ}C$의 열사이클 환경에 노출시켜 센서의 감도 변화를 측정하였다. 알루미늄 시편에 압전 페인트센서를 도포하여 감도 측정을 수행한 결과, 열사이클 환경 전후에 감도 차이가 크지 않음을 확인하였고 이를 통해 환경 노출 후에도 압전 페인트센서로 충격 감지가 가능함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제24권6호
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• pp.49-55
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• 2011

복합재는 금속보다 높은 비강성과 비강도를 갖는 장점 때문에 군용기와 민항기의 주요 구조물로 사용이 증대되고 있다. 하지만 복합재의 기계적인 특성은 충격에 의해 심각하게 저하된다. 특히, 우박, 고속 택싱에 의한 파편과의 고속 충격은 작은 질량임에도 불구하고 구조물과 서브시스템에 심각한 손상을 줄 수 있다. 그러나 한 가지 센서 또는 기존의 기법을 사용하여 복합재의 손상을 탐지하기는 쉽지 않다. 본 논문에서는 복합적층판의 고속충격에 의한 손상 개시와 전파를 모니터링하기 위해 PVDF 센서와 AE 센서를 사용하였다. 센서 신호를 분석하기 위해 웨이블릿 변환을 사용하였다. 충격에너지가 증가할수록 고주파 신호가 증가하였고 PVDF 센서와 AE 센서 신호에서 유사한 경향을 알 수 있었다. 결과적으로 복합적층판의 고속충격손상을 감지하고 특성화하는 다양한 센싱 기법을 제시하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.148-150
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• 2012

바람이나 파도에 의해서 요트 계류장과 요트 사이 또는 요트 계류장과 계류장 사이에는 충격이 발생하는데, 이러한 충격으로 인하여 계류장 또는 요트가 파손되거나 전복된다. 특히, 방파제 없이 외해에 설치한 요트 계류장은 이러한 위기에 항상 노출되어 있어 이에 대한 대책이 시급한 실정이다. 논문에서는 요트 계류장의 롤링, 히브, 핏칭 등의 운동을 측정하기 위한 하드웨어의 구축과 평가에 관해서 기술하였다. 하드웨어는 MEMS 기반 자이로와 가속도계 등의 관성 센서를 내장한 반도체 센서 SD746을 이용하여 구축하였고, 구축한 하드웨어를 이용하여 소형 요트 계류장에서 발생할 수 있는 운동을 수작업으로 생성하여 측정 및 평가하였다. 실험결과 x-축, y-축, z-축 등 3축 가속도와 3축 각속도 측정이 가능하여 요트 계류장의 운동 상태 모니터링이 가능함을 알았다. 본 연구는 추후 요트 계류장의 위기상태를 평가하고 통보하기 위한 시스템 구축에 이용할 예정이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권1호
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• pp.45-52
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• 2013

본 연구에서는 판상 구조물의 비파괴시험을 위한 충격응답시험기 및 운용 소프트웨어를 개발하였으며, 콘크리트 또는 아스팔트로 포장된 인도에서 충격응답 자료 취득 시험을 실시하였다. 현장 자료 취득 시험에서 개발된 시스템은 안정적으로 신속하게 충격응답반응을 측정하였다. 현장 시험 결과, 포장재 특성에 따라 동적강성, 평균운동성 등의 절대 값이 크게 변화 하였다. 또한 일부 구간에서는 포장재 또는 하부 지반의 변화를 반영하는 것으로 판단되는 값의 변화가 측정되었다. 본 연구를 통해 만들어진 시스템은 판상구조물의 상태에 대한 정보를 쉽고 빠르게 획득할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 개발된 장비를 이용하여 조사 대상물에 대한 2차원 측정과 모니터링을 한다면, 구조물의 유지 보수에 유용한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.55-62
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• 2015

공공시설물의 대형화 및 도심지로의 인구 밀집화에 따라 충돌 또는 폭발과 같은 하중조건 하에서의 구조물 방호성능의 중요성이 대두되고 있다. 그러나 구조물의 방호설계 및 시공에 있어서 필수적이라 할 수 있는 구조 재료 또는 자재에 대한 방호성능 평가기준은 현재 정립되어 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 구조용 자재의 내충격 성능평가 기준 개발 연구의 일환으로 가스건을 사용한 발사체 충격 파괴시험을 콘크리트 시험체에서 수행함과 동시에, 다양한 접촉식 계측 센서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 또한, 충격 파괴시험을 통해 일반 콘크리트 및 강섬유가 보강된 초고성능콘크리트의 파괴모드 및 방호성능에 대한 평가를 수행하였다. 실험 수행 결과, 접촉식 계측센서 중 LVDT 변위계의 적용 가능성을 확인하였으며, UHPC의 경우 혼입된 보강섬유의 효과로 인해 일반 콘크리트에 비해 우수한 방호성능을 보여주었다.