• Smart Structures and Systems
• /
• 제16권3호
• /
• pp.383-399
• /
• 2015

Today, as railways increase their capacity and speeds, it is more important than ever to be completely aware of the state of vehicles fleet's condition to ensure the highest quality and safety standards, as well as being able to maintain the costs as low as possible. Operation of a modern, dynamic and efficient railway demands a real time, accurate and reliable evaluation of the infrastructure assets, including signal networks and diagnostic systems able to acquire functional parameters. In the conventional system, measurement data are reliably collected using coaxial wires for communication between sensors and the repository. As sensors grow in size, the cost of the monitoring system can grow. Recently, auto-powered wireless sensor has been considered as an alternative tool for economical and accurate realization of structural health monitoring system, being provided by the following essential features: on-board micro-processor, sensing capability, wireless communication, auto-powered battery, and low cost. In this work, an original harvester device is designed to supply wireless sensor system battery using train bogie energy. Piezoelectric materials have in here considered due to their established ability to directly convert applied strain energy into usable electric energy and their relatively simple modelling into an integrated system. The mechanical and electrical properties of the system are studied according to the project specifications. The numerical formulation is implemented with in-house code using commercial software tool and then experimentally validated through a proof of concept setup using an excitation signal by a real application scenario.

• 지질공학
• /
• 제19권1호
• /
• pp.63-70
• /
• 2009

한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.3-8
• /
• 2009

척추 및 보행질환 등에서 재활과 교정을 위하여 정형외과 및 가정 등에서는 견인운동치료기를 주로 사용하고 있다. 하지만 견인운동치료기를 사용함에 있어 간혹 무리하게 사용함에 따라 인체에 문제점이 발생하고 있다. 지속적인 견인력 작용을 이용한 치료방법에 견인운동치료기를 이용하는데, 이 때 작용하는 견인력을 측정하여 운동 시간을 조절할 필요가 있다. 그러나 현재 출시되고 있는 제품에는 견인력을 측정하는 센서가 대부분이 장착되어 있지 않고 있다. 그래서 스트레인 게이지를 이용한 견인측정센서, 출력신호로서의 변환을 위한 증폭기 및 성능 검증을 위하여 측정용 실험 장치를 설계 제작하고, 이를 이용하여 견인측정센서를 실험 하였다. 견인 부하에 따른 견인측정센서의 전기적 반응치를 측정하고 분석 결과, 캘리브레이션을 통하여 센서는 선형적인 출력을 보였고 환자의 움직임 여부에 관계없이 일정하게 견인측정센서의 반응이 나타남을 알 수가 있었다. 정적인 상태에서의 실험에서 최대 에러율이 약 1%이내이고, 동적인 실험에서 평균 에러율이 약 0.7%로 나타났다. 온도 변화에 따른 견인측정센서의 최대 출력치 변화량(output variation)이 약 0.3%이므로 견인 측정용 센서로 사용 가능하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권10호
• /
• pp.13-25
• /
• 2021

트라우즐 연주시험은 화약의 발파성능을 검증하기 위해서 널리 사용되는 시험방법 중 하나이다. 위력이 검증된 폭약을 연주블록의 발파공에 장약 및 전색하여 폭발시킨 후 발파공의 체적변화를 통해 화약의 위력 또는 전색효과 등을 측정하는 방법이라 할 수 있다. 본 연구에서는 발파 시 전색물에 따른 전색효과를 서로 비교하기 위하여 트라우즐 연주시험 및 3차원 고속카메라를 이용한 이미지영상상관기법을 도입하여 발파실험을 수행하였다. 실험에 사용된 폭약은 산업용 에멀젼 폭약을 적용하였고, 전색재료는 모래 및 잔골재를 사용하였다. 트라우즐 연주시험 및 수치해석을 통한 비교에서 표준사보다 잔골재 전색의 경우가 연주블록의 확장이 크게 나타났으며, 3D-DIC 시스템에서도 잔골재 전색의 경우가 모래전색보다 직경변화와 표면변형률 모두 높은 수치를 보였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제26권12호
• /
• pp.5-17
• /
• 2010

조립재료는 철도, 도로, 댐 등의 대형 지반구조물의 중요한 성토재료로 활용되고 있다. 따라서 이러한 조립재료에 대한 정확한 물성산정은 합리적인 설계와 시공을 위해 필수적이다. 하지만 대입경의 조립재료를 실험하기 위한 장비가 부족하여 이에 대한 연구가 매우 제한적이었다. 이에 본 연구에서는 직경 500mm, 300mm, 150mm 등의 공시체에 대한 실험이 기능한 대형삼축압축시험장비를 구축하였다. 본 장비에서는 로드셀을 삼축셀 안에 설치하고, 미소변형률 수준에서의 제어와 변위측정의 정확도를 높이기 위해 시편 중간 영역의 변형을 측정하였다. 본 장비의 동적물성실험 검증을 위해 같은 강성으로 직경 300mm와 50mm의 우레탄 5쌍을 제작하였다. 대형삼축압축시험장비를 이용해서는 직경 300mm의 대형 우레탄 시편에 대한 실험을 수행하였으며, 소형(직경 50mm) 우레탄 시편에 대한 RC/TS, 충격반향기법시험 등을 수행하였다. 시험 결과에서 본 장비의 합리적 시험 결과를 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1995년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.15.2-22
• /
• 1995

Evaluating stiffness of near-surface materials has been one of the critically important tasks in many civil engineering works. It is the main goal of geotechnical characterization. The so-called deflection-response method evaluates the stiffness by measuring stress-strain behavior of the materials caused by static or dynamic load. This method, however, evaluates the overall stiffness and the stiffness variation with depth cannot be obtained. Furthermore, evaluation of a large-area geotechnical site by this method can be time-consuming, expensive, and damaging to many surface points of the site. Wave-propagation method, on the other hand, measures seismic velocities at different depths and stiffness profile (stiffness change with depth) can be obtained from the measured velocity data. The stiffness profile is often expressed by shear-wave (S-wave) velocity change with depth because S-wave velocity is proportional to the shear modulus. that is a direct indicator of stiffiiess. The crosshole and downhole method measures the seismic velocity by placing sources and receivers (geophones) at different depths in a borehole. Requirement of borehole installation makes this method also time-consuming, expensive, and damaging to the sites. Spectral-Analysis-of-Surface-Waves (SASW) method places both source and receivers at the surface, and records horizontally-propagating surface waves. Based upon the theory of surfacewave dispersion, the seismic velocities at different depths are calculated by analyzing the recorded surface-wave data. This method can be nondestructive to the sites. However, because only two receivers are used, the method requires multiple measurements with different field setups and, therefore, the method often becomes time-consuming and labor-intensive. Furthermore. the inclusion of noise wavefields cannot be handled properly, and this may cause the results by this method inaccurate. When multi-channel recording method is employed during the measurement of surface-waves, there are several benefits. First, usually single measurement is enough because multiple number (twelve or more) of receivers are used. Second, noise inclusion can be detected by coherency checking on the multi-channel data and handled properly so that it does not decrease the accuracy of the result. Third, various kinds of multi-channel processing techniques can be applied to f1lter unwanted noise wavefields and also to analyze the surface-wavefields more accurately and efficiently. In this way, the accuracy of the result by the method can be significantly improved. Fourth, the entire system of source, receivers, and recording-processing device can be tied into one unit, and the unit can be pulled by a small vehicle, making the survey speed very fast. In all these senses, multi-channel recording of surface waves is best suited for a routine method for geotechnical characterization in most of civil engineering works.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.305-312
• /
• 2007

여러 종류의 경량전철 중에서, 고무차륜 경량전철은 가 감속 성능과 등판능력이 우수하고 소음과 진동이 적어 많은 국가에서 활발히 채택되고 있다. 하지만, 경량전철 시스템은 일반적으로 고전압의 급전시스템을 이용하기 때문에 높은 수준의 전자기파를 유발한다. 반면, 광섬유 센서는 전자기파의 영향을 받지 않는 장점으로 인해 최근 교량과 같은 토목 구조물에 적용이 확대되고 있으며 특히, 광섬유 브래그 격자 센서는 다중화가 용이하다는 장점으로 가장 활발히 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 한국형 경량전철의 시험선 구간에 설치된 콘크리트 교량에서 차량이 진행할 때 교량의 동적응답을 측정하였다. 측정센서로는 기존의 전기식 센서와 광섬유 브래그 격자 기반의 센서를 이용하였으며 변형률과 가속도를 측정하였다. 이를 바탕으로, 교량의 사용성 평가를 수행하였으며 실험 결과 전기식 센서의 경우 EMI의 영향을 받는 반면, 광섬유 브래그 격자 기반의 센서들은 EMI의 영향을 받지 않아 EMI의 영향이 극심한 경량전철 교량에서 교량의 사용성 평가를 위한 계측 센서로 광섬유 센서가 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권6호
• /
• pp.50-59
• /
• 2021

현재 공용중인 교량에 대한 재하시험으로 계측한 응답과 초기해석모델의 해석 응답을 비교하여 응답보정계수를 계산하고, 이 모델을 사용하여 내하율과 내하력을 평가하는 방법을 적용하고 있다. 그러나 이러한 응답보정계수는 계측 위치와 하중 조건에 따라 변동하는 값을 준다. 특히 초기해석모델이 교량의 거동에 합당하지 않은 경우, 그 변동 폭이 크며 보정된 모델에 의한 해석 응답이 계측된 응답과 동떨어진 결과를 줄 수 있다. 본 연구에서는 저속으로 주행하는 차량의 다양한 하중 조건에서 동적 성분을 제거한 정적 응답을 얻기 위해 의사정적재하시험법을 적용하였다. 두 개의 유사한 PSC-I 거더교에서 정적 응답을 계측하고, 두 교량 각각에 대한 변위와 변형률에 대한 응답보정계수를 계산하였다. 초기해석모델이 제대로 설정되어 있지 않다면, 평균적으로 구한 응답보정계수로 보정한 모델의 해석 응답이 계측 응답과 오차범위 내에 들어오는지 않음을 확인하였다.