• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.114-122
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• 2018

이 연구에서는 사장교 및 현수교에 부착된 지진가속도계측기를 활용하여 교량의 안전성을 긴급하게 평가할 수 있는 기법을 제안한다. 실측된 지진가속도계측기의 상시 응답을 이용하여 구조해석 모델의 고유주파수와 비교를 통해 최대한 유사한 동적특성을 갖도록 모델링을 개선한다. 설계지진에 대한 지진해석을 수행하여 지진가속도계측기 설치 위치별 최대 변위를 도출하며, 도출된 변위는 사전에 관리기준치로서 시스템에 기 입력된다. 지진발생 시 실시간으로 측정된 가속도 시간이력을 필터링 후 2중적분을 통해 변위시간이력으로 변환한 뒤 최대 변위를 추출한다. 최종적으로 시스템에 기 입력된 관리기준치와 추출된 변위와의 비교를 통해 안전성을 평가한다. 경주지진 시 기록된 데이터를 활용한 12개 특수교량의 긴급 안전성평가 수행을 통해 제안된 방법의 적용성을 확인한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.45-58
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• 1997

지진하중을 받는 현수교의 기하비선형 거동특성을 분석하기 위하여 비선형 지진응답해석 알고리즘을 정립하고 그에 따른 전산프로그램을 개발하였다. 해석이론을 최근 시도되고 있는 자정식 현수교나 mono-duo 형식의 주케이블 형상을 갖는 독특한 현수교에 대해서는 적용가능하도록 유한요소법을 사용하였다. 입력지진은 장지간 교량의 다중지지효과를 고려하기 위하여 한 지점에서 다른쪽 지점으로 형상변화 없이 이동한다고 가정하였다. 하나의 mono-duo 자정식 현수교에 대하여 비선형 지진해석을 수생한 결과 예제의 교량이 비교적 단지간이어서 비선형 거동특성과 다중지지 효과가 두드러지게 나타나지는 않음을 확인할 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권2호통권54호
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• pp.181-188
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• 2009

교량 지지용으로 사용되는 강재 케이블에 대한 장력측정은 교량 안전관리의 중요한 측정항목이다. 현재 케이블에 걸린 장력을 진동법과 로드셀로 측정하고 있으며, 최근에는 선진국에서 자기적 방식에 의한 장력측정 방법을 연구하여 이에 대해 여러 가지 결과물을 제공하고 있다. 그러나 아직 우리나라에서는 이에 대한 체계적인 연구가 수행되지 않고 있어 자기적 방식에 의한 장력측정 연구를 시작하였으며 장력측정 정밀도 향상을 위해 연구하고 있다. 자기적 방식의 장력측정에서 강재 케이블 내의 온도와 자기장에 대한 영향을 검토해야 한다. 금번 논문에서는 온도에 따라 장력센서의 출력특성을 시험하였고 주어진 자기장에서 온도보정계수를 도출하였으며 시험실 내의 장력측정 시스템에 보정계수를 적용하여 케이블 장력에 따른 장력센서의 출력특성에 대한 시험 결과를 분석하고 평가하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권4호
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• pp.103-109
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• 2003

사장교 설계에서 최적의 지지조건을 결정하기 위해 사장교 전체구조계의 교축방향에 대해서 주형의 지지조건에 따른 활하중, 풍하중과 지진하중에 의한 주형, 주탑단면력 및 케이블력의 변화를 3차원 수치해석을 통해 검토하였다. 교축방향의 적합한 경계조건 도입은 주형의 지지점과 주탑의 기초부의 반력뿐만 아니라 주형의 휨모멘트에서 많은 변화를 유도할 수 있다. 본 수치해석의 예에서, 종방향 탄성계수값은 활하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing, 지진하중이 작용 할 경우는 약 100tonf/m/bearing 에서 최적의 지지조건임을 알 수 있다. 즉 본 해석대상 교량에서 종방향 탄성계수값이 $100{\sim}1000tonf/m/bearing$ 일 경우의 지지조건에서 최적의 지지조건을 얻었으며, 이 조건에서 주탑의 단면력을 합리적으로 결정할 수 있음을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.361-367
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• 2011

케이블구조의 기하학적 비선형해석을 위한 탄성포물선 케이블요소를 제시한다. 이를 위하여 먼저 탄성현수선 케이블요소에 대한 적합조건과 접선강도행렬 유도과정을 간략히 요약한다. 이를 토대로 장력이 충분히 도입되어 자중에 의한 처짐 형상이 포물선에 가깝다는 가정 하에서 무응력길이를 포함하는 탄성포물선 케이블요소의 비선형 힘-변형관계식과 접선강도행렬을 유도한다. 또한 현(chord) 방향으로 두 케이블요소의 등가 공칭장력식을 정의한다. 탄성포물선 케이블요소의 수치적인 정확성을 확인하기 위하여, 경사진 케이블을 한 개의 탄성현수선과 탄성포물선 케이블요소로 각각 모델링하여 매개변수 해석을 수행하고 비교, 분석한 결과를 제시한다. 제시된 탄성포물선요소는 충분한 정확도를 가지고 케이블지지 구조물의 초기치해석 및 기하비선형해석에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1A호
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• pp.51-58
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• 2008

사장 케이블은 휨강성이 미소하여 휨변형에 관한 고유감쇠비가 매우 작다. 따라서 케이블 부재는 다른 구조부재보다 진동발생 가능성이 훨씬 높게 된다. 사장 케이블의 진동은 우수와 기류에 기인된 것과 지점운동에 기인된 것으로 대별된다. 특별히 보강형과 사장 케이블의 고유진동수 대역이 일치되는 경우를 제외하고 대부분은 우수와 기류에 기인된 진동이 발생된다. 이런 현상은 와류진동, 풍우진동, 갤로핑을 발생시키며 사장 케이블의 사용성과 내구성을 저하시킨다. 이에 대한 제어방안으로 추가감쇠비 부여(댐퍼도입)는 보편적이고 효과적인 것으로 알려져 있다. 하지만 국내는 케이블 지지교량이 활발하게 설계되고 시공됨에도 불구하고 주요 부재인 케이블의 동적설계에 관한 지침개발이 미진한 상황이다. 따라서 케이블 댐퍼도입에 관한 지침개발이 시급하다. 본 연구는 사장 케이블의 진동현상 중 댐퍼도입으로 효과적인 제어설계가 가능한 와류진동, 풍우진동, 갤로핑의 전체감쇠비 평가방법을 전개하여 풍현상에 따른 요구감쇠비 하한을 제시하고, 설치위치에 따른 유효계수가 고려된 추가감쇠비 상한과 최소설치위치를 제시하여 댐퍼도입에 의한 일관되고 체계적인 사장 케이블 제진설계 지침을 제안하고자 한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.92-92
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• 2011

최근 건설기술의 발전과 함께 강재 케이블을 이용하는 시설물의 시공이 점점 증가하는 추세이다. 특히 현수교, 사장교와 같은 초장대 교량에 사용되는 케이블은 주거더 및 상판에 의한 하중의 대부분을 지지하는 핵심부재이다. 하지만 이러한 케이블 부재는 부식, 파단 등으로 인한 단면손실이 발생할 수 있고, 이로 인한 손상부의 응력집중으로 인해 시설물 전체의 붕괴로 이어질 수 있는 위험성을 가진다. 따라서 조기에 단면손실을 찾아 사고를 미연에 방지할 수 있는 강재 케이블 비파괴 검사 기술기반의 건전성 모니터링이 필수적이다. 이러한 효율적인 건전성 모니터링을 위해 스마트 센서를 활용한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 그중 대표적인 스마트 센서중 하나인 마그네틱 센서는 높은 신뢰도와 어디에나 적용 가능한 재현성 때문에 구조물 건전성 평가에 적용하기 유용한 기술로 그 적용범위가 선박, 항공등으로 점점 넓어지고 있는 추세이다. 마그네틱 센서는 그 적용대상에 따라 다양한 마그네틱 특성을 활용할 수 있는데, 최근에는 투자율 계측을 통해 케이블의 장력 측정이 가능한 Elasto-Magnetic 센서(E/M 센서)가 개발되었고 그 활용성에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 이에 본 연구에서는 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술을 제안하고자 한다. E/M 센서는 본래 케이블의 장력측정을 위해 개발되었지만 본 연구에서는 강재 케이블 부재의 단면손실 검색을 위해 적용하였다. 제안된 기술의 실험적 검증을 위해 E/M 센서를 이용하여 4가지의 다른 직경을 가지는 강봉시편을 E/M 센서헤드의 1차 코일을 통해 자화시키고, 각각의 직경에서 출력전압을 2차 코일을 이용하여 계측하였다. 그 결과 강봉의 직경이 감소함에 따라 출력 전압이 감소함을 보였다. 반복실험을 통해 해상도 및 선형성이 확보되는 최적의 입력전압과 출력전압의 워킹포인트를 선정하였고, 선정된 조건에서 강봉시편을 일정 간격으로 스캔한 결과 단면감소에 따른 선형적인 출력전압 감소와 동시에 단면 변화 지점에서는 추세선에서 크게 벗어난 출력전압 계측값을 나타내었다. 본 실험을 통해 제안된 E/M 센서를 이용한 강재 케이블 모니터링 기술의 유용성 및 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.246-252
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• 2020

국내외적으로 케이블지지 교량에서 케이블의 착설 및 잔설 등이 낙설됨에 따라 안전사고가 발생하고 있다. 낙설에 의한 직접적인 피해뿐만 아니라 교통사고 등 추가적인 2차 피해가 발생하고 있어, 이에 대한 대책 마련이 필요하다. 이를 예방하기 위한 다양한 방안들이 제시되고 있지만, 안전성과 실용성에서는 여전히 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존 방법 중 능동적인 잔설 제거 방법 중 하나인 케이블 로봇을 활용하고자 하였고, 잔설 제거의 효율을 높이기 위하여 로봇의 등반 능력을 높이는 다양한 방법이 적용되었다. 교량 케이블의 다양한 직경에 적용할 수 있도록 로봇의 가용 범위를 유동적으로 조절할 수 있게 하였다. 또한, 케이블 잔설 제거 로봇의 활용성을 높이기 위하여 케이블의 표면 상태를 실시간으로 점검할 수 있도록 고해상도 카메라를 설치하고, 장력 측정을 위하여 3축 가속도계와 장력 변환 알고리즘을 추가하여 잔설제거 뿐만 아니라 겨울철 이외에도 케이블 점검 로봇으로 활용될 수 있도록 개발하였다. 성능 검증을 위하여 실내 및 현장 실험을 수행하였고, 향후 점검 로봇에 대한 개선사항에서 대해서도 제안 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.485-498
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• 2014

본 연구에서는 중앙경간 404m 및 1545m의 현수교에 일련의 차량이 차로하중 형태로 주행하는 상태에 대해 차량-교량 상호작용 해석을 수행하고 주케이블, 행어 및 보강거더의 충격계수를 평가하였다. 활하중 모델은 도로교한계상태설계기준을 참고하였으며, KL-510 트럭은 6-자유도 모델로, 차로하중은 일련의 1축 차량이 연행해서 주행하는 것으로 모사하였다. 주탑부에서 보강거더의 연결 및 지지 형식에 따른 충격계수의 차이를 평가하기 위해 중앙경간 404m 교량에 대해서는 hinge-type과 floating-type 거더 형식을 고려하였다. 해석에서 고려한 매개변수는 활하중 형식-트럭 단독 주행시와 트럭과 차로하중의 주행, 차량의 편심 주행, 노면조도 그리고 주행속도를 고려하였다. 노면조도는 ISO 8608 규정에 근거하여 랜덤 생성하였으며 차량-교량 상호작용해석 시 노면조도는 트럭하중에만 적용하였다. 한편, 케이블 교량의 충격계수 평가를 위해 일반적으로 사용되는 영향선 기법에 의해 충격계수를 산출하고 차량-교량 상호작용해석에 의한 결과와 비교하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.87-95
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• 2014

사장교는 다수의 케이블에 의해 지지되어 복잡한 거동을 하는 구조체이며, 측경간 케이블에 의해 단부교각에서 부반력이 발생한다. 이를 해결하기 위해 적절한 측경간비를 설정해야 하고 앵커교각의 부반력 대책을 강구해야 한다. 부반력 제어 대책으로는 중간교각, 카운터 웨이트 등을 설치하는 방안이 있으며 이에 따라 사장교의 구조계가 결정된다. 밤콩교량은 타당성 검토 단계에서 5경간 사장교로 계획되었다. 하지만 시공성 및 경제성 등의 문제로 실시설계 단계에서 3경간 사장교로 변경되었다. 시공성을 확보하기 위하여 중간교각을 배제하였고, 이에 따른 부반력을 제어하기 위해 측경간비를 증가시켰다. 그 결과, 원안 설계에 비하여 시공성, 구조적 안전성, 효율성을 확보할 수 있었다.