• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.134-141
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• 2011

최근 사회 기반 시설물에서 구조물의 안전성 및 적정 성능 수준을 확보하기 위하여 구조물의 결함 빛 노후화에 의한 성능 저하 등을 상시적으로 모니터링하기 위한 관심이 높아지고 있다. 이 중 배관 구조물은 국가 주요 자원의 수송을 책임지는 핵심 사회 기반 시설물임에도 불구하고 지중에 매립된다는 위치적 특성 상 상시적으로 구조물의 상태를 모니터링하기는 매우 어렵다. 또한 배관 구조물에서는 내부 미세 균열에서부터 국부 좌굴, 볼트 풀림, 피로 균열 등과 같이 다양한 형태의 손상이 복합적으로 발생 가능하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복합 손상을 효율적으로 진단하기 위하여 압전센서를 이용한 자가 계측 회로 기반의 유도 초음파 계측 시스템을 복합 손상 진단에 적용하였다. 유도 초음파 자가 계측으로부터 특정 중심 주파수에 해당하는 구조물의 웨이블렛 응답을 계측한다. 복합 손상을 유형별로 분류하기 위하여 유도 초음파 계측으로부터 추출한 특성을 이용하여 손상지수를 계산하고 이를 지도학습 기반 패턴인식 기법에 적용한다. 제안된 기법의 적용성 검토를 위하여 배관 구조물에 인위적으로 다중 손상을 생성시켜 시험을 수행하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.171-178
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• 2010

가스관, 송유관 등의 배관구조물은 주요자원의 수송을 책임지는 핵심 지하시설물 중 하나이다. 이들은 사고 및 자연적인 노후화로 인해 국부적인 손상이 발생할 위험에 노출 되어있다. 하지만 대부분의 배관구조물은 지하의 좁은 공간에 복잡하게 연결되어있기 때문에 구조물의 건전성을 지속적으로 모니터링 하는데 어려움이 있었다. 이러한 지금까지 관리방식의 한계점을 극복하기 위해 최근 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 온라인 방식의 상시적 구조물 건전성 평가방법에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 본 논문에서는 전기-역학적 임피던스 기반의 실시간 배관 구조물 건전성 평가방법에 대하여 연구하였다. 배관 구조물에 발생하기 쉬운 볼트 풀림과 균열의 두 가지 국부손상을 가정하였고 압전효과를 가진 PZT와 MFC 센서를 이용하여 구조물의 상태에 따른 임피던스를 계측하여 손상탐색 실험을 수행하였다. 하나의 센서로 가진과 센싱을 동시에 수행할 수 있는 저비용 셀프센싱 기법을 사용하였고 배관 상태에 대한 객관적인 판단을 위해 손상지수인 RMSD 값을 사용하여 계측된 신호를 이용하여 손상의 정도를 정량화 시켰다. 손상여부의 판단을 위해 일반 극치 분포를 이용하여 최적화된 통계적인 정상상태의 임계값을 설정하였다. 위와 같은 실험적 연구과정을 통해 제안된 실시간 배관 구조물 건전성 평가 방법의 타당성과 효율성을 확인해 보았다.

• 한국자기학회지
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• 제23권1호
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• pp.18-25
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• 2013

배관용 비파괴 검사에서 자기누설방식을 이용하여 배관의 결함을 검출하도록 개발된 탐상 시스템 장비를 MFL PIG(Magnetic Flux Leakage Pipeline Inspection Gauge)라 한다. 이 장비는 투자율이 큰 금속 배관의 길이 방향인 축방향으로 자기장을 형성하고, 결함이 있는 부분에 발생하는 누설 자속 신호를 홀센서를 이용하여 검출한다. 하지만 MFL PIG는 배관에 축방향으로 발생한 미소결함에 대해서는 누설 자속의 발생량이 미세하여 결함 유무를 판별하기 어렵다. 본 논문에서는 배관에 발생한 축방향 미소결함을 검출하기위해 CMFL(Circumferential MFL) PIG를 적용하였고, 결함 주위에 발생한 누설 자속 신호의 크기 및 분포를 3차원 정자계 유한요소법을 이용하여 검출 및 분석하였다. 이러한 검출 신호로부터 길이, 폭, 깊이와 같은 결함의 형상을 판정하는 기법을 제안하였고 이를 CMFL PIG 모의 성능 실험을 통하여 비교 및 검증하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.16-21
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• 2015

본 논문은 두 가지 영상 이벤트 신호로 제어되는 실시간 차량하부 검사 엔진에 대해 제안한다. 첫 번째 영상 이벤트는 차량 번호판 인식에 의한 과정으로 생성된 것이고, 두 번째 영상 이벤트는 차량 하부 특정 이벤트 검출에 의해 생성된 것이다. 실험 결과, 두 영상 이벤트 모두 2.8초, 1.1초로 실시간 처리에 적합하게 발생되는 것을 확인할 수 있었고, 이러한 영상 이벤트가 시스템의 제어 체계로 사용되어 후부에 연결되는 다음 대응 상황에 적합한 신호를 보내주는 것으로 확인할 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권2호
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• pp.58-65
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• 2021

Most pipe-inspection robots have fixed sizes and use a wired cable system. Pipelines are generally composed of various structures, including bent pipes, vertical pipes, branch pipes, and holes, and it is difficult to explore the insides of such modular piping structures. In an offshore plant pipeline, a robot that can pass through the pipe hole in the downward direction or avoid obstacles, such as a measuring instruments, has not been introduced yet. In this study, an inspection robot that can travel through most pipelines in offshore plants is proposed. This robot uses mecanum wheels; upward, downward, and rotary motion; and a novel rotatable mechanism. Moreover, the robot is designed to be compact and lightweight to include additional devices in the middle.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.35-43
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• 2016

최근 지속적으로 증가하는 생활폐기물의 배출과 처리가 사회적인 문제로 대두됨에 따라 새로운 폐기물의 수거 및 운반방식으로 쓰레기 이송관로시스템이 최근 부각되고 있다. 이러한 이송관로시스템은 긴 연장을 갖기 때문에 이송관로에 문제가 발생할 경우 즉각적으로 해당 위치를 파악하여 조치할 수 있는 적절한 장기계측시스템을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 FBG 광섬유 변형률 센서를 이용한 계측시스템의 적용성을 검토하고, 이를 이용한 최적의 계측시스템을 도출할 수 있는 자료를 확보하기 위한 실험적 연구로서, 이송관로에 발생할 수 있는 대표적인 손상유형으로 압력누출, 관로변형 및 관로폐색의 3가지 현상을 실제규모의 모형 이송관로실험체에 모사한 후 관로에 설치된 FBG센서로부터 응답을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 실험변수로 적용한 각각의 손상유형에 따른 효과적인 센서설치 방법과 배치방법을 도출하였다. 특히 관로변형실험 결과는 변형발생지점으로부터의 센서와의 거리에 따른 응답 상관관계를 통해 센서배치간격을 산출하여 FBG센서를 이용한 계측설계를 수행하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제13권6호
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• pp.1041-1063
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• 2014

This work introduces a two-module robotic pipe inspection system with ultrasonic NDE device to evaluate the integrity of pipe structures. The proposed robotic platform has high mobility. The two module mobile robot platform overcomes pipe obstacle structures such as elbow, or T-branch joints by cooperative maneuvers. Also, it can climb up the straight pipeline at a fast speed due to the wheel driven mechanism. For inspection of pipe structure, SH-waves generated by EMAT are applied with additional signal processing methods. A wavelet transform is implemented to extract a meaningful and specific signal from the superposed SH-wave signals. Intensity ratio which is normalized the defect signals intensity by the maximum intensity of directly transmitted signals in the wavelet transforms spectrum is applied to evaluate defects quantitatively. It is experimentally verified that the robotic ultrasonic inspection system with EMAT is capable of non-destructive inspection and evaluation of defects in pipe structure successfully by applying signal processing method based on wavelet transform.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권6호
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• pp.733-749
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• 2020

This study presents a computer vision-based approach for representing time evolution of structural damages leveraging a database of inspection images. Spatially incoherent but temporally sorted archival images captured by robotic cameras are exploited to represent the damage evolution over a long period of time. An access to a sequence of time-stamped inspection data recording the damage growth dynamics is premised to this end. Identification of a structural defect in the most recent inspection data set triggers an exhaustive search into the images collected during the previous inspections looking for correspondences based on spatial proximity. This is followed by a view synthesis from multiple candidate images resulting in a single reconstruction for each inspection round. Cracks on concrete surface are used as a case study to demonstrate the feasibility of this approach. Once the chronology is established, the damage severity is quantified at various levels of time scale documenting its progression through time. The proposed scheme enables the prediction of damage severity at a future point in time providing a scope for preemptive measures against imminent structural failure. On the whole, it is believed that the present study will immensely benefit the structural inspectors by introducing the time dimension into the autonomous condition assessment pipeline.

• 상하수도학회지
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• 제30권1호
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• pp.59-67
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• 2016

Owing to time and cost constraints, new methods that would make it possible to evaluate the safety of the water supply pipeline in a less time- and cost-consuming manner are urgently needed. In response to this exigency, the present study developed a new statistical model to assess the safety of the water supply pipeline using the quantification theory type II. In this research, the safety of the water supply pipeline was defined as 'a possibility of the pipeline failure'. Quantification analysis was conducted on the qualitative data, such as pipe material, coating, and buried condition. The results of analyses demonstrate that the hit ratio of the quantification function amounted to 77.8% of hit ratio, which was a fair value. In addition, all variables that were included in the quantification function were logically valid and demonstrated statistically significant. According to the results derived from the application of the safety evaluation model, the coefficient of determination ($R^2$) between K-region's water supply pipeline safety and the safety inspection amounted to 0.80. Therefore, these findings provide meaningful insight for the measured values in real applications of the model. The results of the present study can also be meaningfully used in further research on safety evaluation of pipelines, establishing of renewal prioritization, as well as asset management planning of the water supply infrastructure.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.10-16
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• 2002

본 논문에서는 자기해석을 기초로 배관의 결함을 검사할 수 있는 자기인가장치를 개발하져다. 자기인가장치는 영구자석(Nd-Fe-B계열) 및 Linear Hall Effect 센서를 이용하여 배관을 충분히 자화시킬 수 있도록 설계되었으며, 센서 어레이는 8인치 크기로 설계, 제작하였다. 제작된 자기인가장치는 5개의 yoke와 45개의 Linear Hall Effect 센서로 구성된다. 자기회로법을 이용하여 설계된 자기장 인가장치가 배관을 포화시킬 수 있는가를 확인하였고. 또한 8인치 탄소강관(두께 : 5.85mm)에 인공 결함을 제작하여 누설 자속을 측정하였다. 시험 배관에 만들어진 두께 $10\%{\~}80\%$의 결함은 제작된 MFL 모듈을 이용하여 모두 검출하였으며 결함의 깊이가 가장 얇은 0.5mm까지 검출이 가능함을 확인하였다.