콘크리트의 배면에 위치하는 공동을 탐지하기 위해 실제 구조물과 같은 스케일의 모형을 제작하여 비파괴 검사로 널리 사용되는 GPR (ground penetrating radar)탐사와 충격반향기법(IE; impact echo), 충격응답기법(IR; impulse response)을 복합적으로 적용하였다. 콘크리트 모형은 철근 및 공동의 유무에 따라 다양한 반응을 관찰할 수 있도록 설계 하였다. GPR 탐사결과 공동의 유무에 따라 반응의 차이가 나타났지만 정확하게 공동의 존재를 파악하기 어려웠으며, 주로 건전도 측정을 위해 지반조사에 활용되었던 IE 및 IR 기법은 공동의 유무를 구분할 수 있는 반응을 보여주었다. 각 탐사의 적용 결과 철근의 존재에 따라 각 방법별로 배면의 공동을 탐지하는데 반응의 변화가 나타나긴 했지만, 세 가지 방법을 복합적으로 적용하였을 때 단일 탐사를 이용한 결과보다 정확하게 배면 공동의 위치를 파악할 수 있었다.
A structural health monitoring (SHM) technique for locating impact position in a composite plate is presented in this paper. The technique employs a single sensor and spatial focusing properties of time reversal (TR) and inverse filtering (IF). We first examine the focusing effect of back-propagated signal at the impact position and its surroundings through simulation. Impact experiments are then carried out and the localization images are found using the TR and IF signal processing, respectively. Both techniques provide accurate impact location results. Compared to existing techniques for locating impact or acoustic emission source, the proposed methods have the benefits of using a single sensor and not requiring knowledge of material properties and geometry of structures. Furthermore, it does not depend on a particular mode of dispersive Lamb waves that is frequently used in the SHM of plate-like structures.
원전 일차계통 내부구조물에 심각한 손상을 유발할 수 있는 금속파편의 탐지 및 진단기술을 비교하고 공유하기 위하여 LPM(loose part monitoring) Benchmark Exercise를 수행하였다. 금속파편 충격에 대한 Benchmark Data는 미국 Catawba Unit 2에서 취득하였으며 6가지 질량의 강구를 다른 높이에서 낙하시킨 36 종류의 data set으로 구성되어 있다. 출격위치 및 강구의 질량을 추정한 결과 실제값과 잘 일치하였고 국내 분석기술의 유용성을 보였으며 외국기술과 비교할 때 동등한 수준임을 확인하였다.
콘크리트 지반구조물의 건전성 평가에 사용되는 충격반향기법에서는 콘크리트의 P파 속도가 부재의 길이 및 결함의 위치를 찾는데 있어서 매우 중요한 요소이다. 일반적으로 충격반향기법을 현장에 적용시에는 코어를 채취하거나 정확한 두께를 아는 위치에서 콘크리트의 P파 속도를 구한 후 이를 부재의 대표값으로 사용하여 부재의 두께 및 결함을 탐지한다. 그러나 경우에 따라서는 코어를 채취할 수 없고 대형 구조물의 경우 위치에 따라 콘크리트의 P파속도가 달라질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 표면파기법을 이용하여 시험이 수행되는 위치에서 완전 비파괴적으로 P파 속도를 구하여 충격반향기법에 적용하고자 하였다. 이와 같이 제안된 충격반향-표면파 병행기법의 적용성 연구를 위해 먼저 유한요소법을 이용한 수치해석적 연구의 결과를 본 논문에, 모형부재 제작을 통한 실험연구의 결과를 다음 동반 논문에 소개하고자 한다. 수치해석 연구를 다루는 본 논문에서는, 표면파기법으로부터 P파 속도 추정의 검증을 위해 상용프로그램 ABAQUS를 이용한 슬래브 형태의 구조물의 모델링을 통하여 해석을 수행하였다. 또한 콘크리트 와 다른 매질로 이루어진 이질 매질층과 여러 가지 결함 형태를 포함하는 콘크리트 슬래브에 대한 충격반향기법에 대한 수치해석을 수행하여 기법의 적용성을 검증하였다.
최근 3년간 판 구조물의 손상진단에서 시간반전램파 (Time reversal Lamb waves)의 가능성이 주목 받고 있다. 시간반전음향학(Time reversal acoustics)에 의하면 시간반전램파의 공간모임을 적절히 활용하면 판에 순간적으로 가해지거나 발생한 충격하중의 위치를 높은 공간해상도와 신호대 잡음비로 추정할 수 있다고 알려져 있다. 이 연구에서는 시간반전램파의 공간모임을 직사각형 평판에서 가상탐지자 모델을 이용하여 모사한다. 특히, 평판에서의 파 반사에 의해 발생하는 가상탐지자 효과에 의해 단일 부착형 압전소자만을 사용하더라도 시간반전 램파의 공간 모임 구현이 가능함을 보인다. 또한 제안된 방법의 결과를 유한 요소 해석결과와 비교하고 제안된 방법의 타당성을 보인다.
A structural health monitoring(SHM) technique for locating impact position in a composite plate is presented in this paper. The technique employs a single sensor and spatial focusing properties of time reversal(TR) and inverse filtering(IF). We first examine the focusing effect of back-propagated signal at the impact position and its surroundings through simulation. Impact experiments are then carried out and the localization images are found using the TR and IF signal processing, respectively. Both techniques provide accurate impact location results. Compared to existing techniques for locating impact or acoustic emission source, the proposed methods have the benefits of using a single sensor and not requiring knowledge of material properties and geometry of structures. Furthermore, it does not depend on a particular mode of dispersive Lamb waves that is frequently used in the SHM of plate-like structures.
본 논문에서는 콘크리트 구조물의 층상박리균열 위에서의 손상탐지에 효율적인 충격반향기법에 대해 영향을 끼치는 다양한 영향요소들에 대한 분석을 수행하였다. 충격반향기법에서의 균열 가시화를 위해 층상박리균열위의 동적거동 및 두께를 나타내는 휨 모드 및 충격반향모드(두께 모드)에 영향을 끼치는 균열의 폭/두께(a/h) 비, 균열위의 상대적 가진 점, 측정 점의 위치 등의 시험설정 변수 등을 매개변수적 유한요소해석을 통하여 조사하였다. a/h비는 2보다 클 경우 휨 모드가 지배적이었으며 작을 경우 두께 모드가 지배적이었다. 또한 가진 점, 측정 점 중 어느 하나만 균열 위에 존재할 때도 휨 모드가 지배적이었으며 균열 밖의 범위의 건전한 영역에는 가진 점, 측정 점이 모두 위치하여야 두께 모드가 지배적이었다.
세균이 세포내 공생하는 xD strain과 모 세포주인 tD strain Amoeba proteus의 열충격 대응의 차이를 알아 보기 위하여 방사선 동위원소로 표지된 아미노산을 Ca2+_less Chalkley's 용액에서 음작용 경로를 통하여 90분 동안 흡수하게 하고, 저온 및 고온 스트레스에 대하여 새로 합성되는 스트레스 대응 단백질의 양상을 1, 2차원 전기영동 및 자기방사 사진법에 의해서 비교하였다 저온(10"C) 충격에 대응하여 아메바는 두 strain 모두 56.0 kDa, pl 6.0 단백질을 강하게 발현하였으며, xD strain에서는 tD strain과 달리 저온 충격 초기에 66 0 kDa, pl 5.5 단백질의 발현이 중단되었다. 한편 고온(33"C) 열충격에 대하여 두 strain 아메바에서 모두 10여종의 단백질이 새합성되는 것으로 확인되었으며, tD 아메바에는 이들 단백질의 새합성이 완만하게 이루어지는데 비하여 xD 아메바에서는 그중 66.0 kDa 단백질이 고온 대응 단백질로서 신속하게 새합성되는 것으로 나타났다. 이외에도 2차원 전기 영동 분석을 통하여 열충격에 의해서 발현이 촉진되는 다수의 단백질들을 탐지하였다 탐지된 아메바의 열충격 단백질은 분자량에 따라 hsp100군 2종, hsp90군, 3종, hsp70군 및 hsp60군 각 1종, 그리고 small csp군 4종으로 분류해 볼 수 있었다 두 분석의 결과를 종합해 보면 tD 아메바에는 저온 및 고온 충격에 대하여 열충격 단백질의 합성이 완만하게 상승하는 데 비하여 xD strain에서는 신속하게 이루어졌다. 이상의 결과로 보아 아메바의 세포내 공생 세균은 숙주의 열충격 대응기작에 변화를 야기한 것으로 판단된다한 것으로 판단된다. 10mg과 20mg의 estrogen 처리구 사이에 유두 직경, 길이 그리고 용적의 증가량에 있어서는 차이가 없었다. 10mg 및 20mg의 estrogen 처리는 초발정일령을 각각 20일 및 124일 단축시켰다. 전체적으로 이러한 결과는 송아지에 estradiol의 삽입은 성장과 유선 발달을 촉진시키고 초발정일령을 단축시킬수 있다는 것을 강력하게 지적한다. 일치하지 않으므로 더욱 정밀한 조사를 실시하여 분류학상의 위치를 정확히 밝혀 볼 필요가 있을 것으로 생각되었다.연한 도구이자 정신활동으로 보게함으로써, 주제 및 연구방법에서 획일성보다 다양성과 창조성이 강조되고 있다. 그리고 연구에 있어서 주제 의 다양성을 통해 보다 현실생활에 밀접하게 연결되어야 할 필요성은 학문이나 과학의 사회 성에 대한 새로운 인식을 가져다 주고 있다. 이러한 지리교육과정의 좌표의 변화된 측면들 을 고려하여, 지리교육과정의 새로운 방향은 다음의 세가지로 모색될 수 있다. 첫째, 爭點中 心 地理敎育課程이다. 사회쟁점에 대한 접근은 쟁점의 이해와 문제해결에의 지리적 관점의 활용을 통해 학습내용의 시사성과 사실성을 높힐 수 있다. 이때 문제해결능력을 통해 현대 시민의 자질 및 능력을 기를 수 있음은 물론, 다른 한편으로 실제세계 즉 학생의 실생활, 사 회, 국가, 세계에서 일어나는 일들과의 관련성을 갖게 함으로써, 내적 동기화와 외적인 자극 을 강력하게 결합할 수 있을 것이다. 이는 개인적 유관적합성과 사회적 유관적합성을 동시 에 확보하는 데 유리할 것이다. 둘째, 思考中心 地理敎育課程이다. 지리교육은 학생들을 지 식 및 기능의 숙달자가 되도록 할 것이 아니라 기본적 문장해독력의 수준을 넘어 능력있는 사고자로 길러내는 것을 목표로 하여야 한다.
본 논문에서 개발한 시스템은 원자력 발전소의 금속파편감시계통(Loose parts monitoring system, LPMS)에서 충격신호의 탐지를 위해 사용되는 하드웨어와 관련이 있는 트리거 판단을 위한 보드이다. LPMS는 원자로 내부에서 발생하는 금속 파편이나 이물질의 존재 여부와 위치를 정확히 찾아내 원자력 발전소의 불필요한 가동중단이나 예기치 않은 안전 사고를 예방 할 수 있는 시스템이다. 본 논문에서 개발한 DAM(Data acquisition module)보드는 LPMS의 하드웨어 중에서 입력된 신호를 디지털로 변환하여 충격신호의 트리거 여부를 판단하는 기능을 한다. DAM은 디지털 필터와 트리거 판단을 위한 알고리즘이 DSP에서 실시간으로 처리되어 DMS의 기능을 업그레이드 하였다. 개발된 시스템은 기존 외국 장비에 비하여 하드웨어 성능이 대폭 향상되었으며 하드웨어의 완전 국산화 개발이라는 특징이 있다.
Researches using time reversal acoustics (TRA) for impact localization have been paid attention to recently. Dispersion characteristics of Lamb waves, which restrict the utility of classical nondestructive evaluation based on time-of-flight information, can be compensated through the application of TRA to Lamb waves on a plate. This study investigates the spatial focusing performance of time reversal Lamb waves on a plate using finite element analysis. In particular, the virtual sensor effect caused by multiple wave reflections at the boundaries of the plate is shown to enable the spatial focusing of Lamb waves though a very small number of surface-bonded piezoelectric (PZT) sensors are available. The time window size of forward response signals, are normalized with respect to the number of virtual active sensors. Then their effects on the spatial focusing performance of Lamb waves are investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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