• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.566-572
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• 2021

본 논문에서는 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있을 경우를 가정하고, 해당 목표물의 고유 pole과 고유 공진주파수를 활용하여 목표물을 식별 및 위치를 추정하는 방안을 제시하였으며 가능성을 분석하였다. EM(Electromagnetic) 시뮬레이터를 활용하여 다양한 형태와 크기를 가진 완전도체(PEC: Perfect Electric Conductor)들을 모델링하였고, 이를 통해 획득한 EM 산란응답에 Cauchy 방법을 적용하여 물체의 고유 특성에 해당하는 고유 pole을 축적하여 pole 라이브러리를 생성하였다. 생성된 pole 라이브러리는 목표물에서 추출한 고유 pole과의 비교를 통해 목표물을 식별할 수 있는 가능성을 제공해 준다. 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있음을 가정하고 EM 시뮬레이션 모델링을 통해 얻은 전자파 산란 데이터로부터 관심 목표물의 응답을 추출하였으며, 시간영역에서 임펄스 응답의 시간 지연을 이용하여 목표물의 위치를 추정할 수 있었다. 또한 MP(Matrix Pencil) 방법을 적용하여 목표물의 고유 pole을 추출하였다. 최종적으로 계산된 고유 pole과 고유 공진주파수를 pole 라이브러리와 비교하여 탐지된 목표물을 구 형태의 빈 공간(직경 0.2m)으로 추정할 수 있었으며, 계산된 목표물의 위치(깊이)는 약 84 ~ 93%의 정확도를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.709-717
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• 2016

본 논문에서는 사장교 케이블의 장력 추정을 위한 영상변위 측정법의 간편성과 효율성을 보이고 효과적인 적용에 필요한 요구조건에 대해 연구하였다. 간편성과 효율성을 보이기 위해 상용 캠코드를 이용한 최소한의 장비만으로도 필요한 영상변위 측정이 가능함을 증명하였다. 이 경우 최소 장비 구성과 고속촬영에 따른 해상도 저하에 의한 크기오차가 발생할 수 있으나 진동법에 필요한 고유진동수 추정의 정확도 확보는 충분히 가능함을 알 수 있었다. 또한 진동법을 이용한 장력 추정에서 정확한 고유진동수의 검출을 위해서는 적절한 주파수 범위의 확보가 가장 중요함을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로, 상용캠 사용 조건하에서 촬영프레임속도에 따른 장력 추정의 정확도 변동에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 모형사장교의 케이블에 대한 장력 추정 실험을 수행하였다. 모형실험을 통해 다양한 고유진동수를 가지는 케이블에 대해 촬영프레임 속도에 따라 검출 가능한 장력을 정리하였다. 그 결과 에일리어싱 효과와 가진력의 저주파수 왜곡효과를 고려하여 추정될 고유진동수가 적절한 주파수 범위(대략 이론적 범위의 10~75%) 내에 위치하도록 프레임 속도를 결정되어야 함을 보였다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.623-631
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• 2011

최근 기후변화에 따른 전지구적인 지구온난화는 대형 태풍의 발생, 집중호우의 증가 등 기존의 기후 특성을 변화시키고 있다. 이로 말미암아 자연재해의 강도가 강해지고 있고, 인명과 재산피해가 대규모화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위하여 미래 기후변화를 예측하고 도심지에 미치는 영향을 파악하고자 하였으며, 대상지역으로는 배수 관거의 용량 초과로 인해 상습적으로 침수가 발생하는 인천광역시 계양구 일대를 선정하였다. 먼저, 기후변화 시나리오 및 기후모형들을 검토하여 적정 기후시나리오와 기후모형을 선정하고, 수집한 강우자료를 시간단위로 축소한 뒤 미래 기후변화의 영향으로 인해 발생할 수 있는 확률강우량을 구하였다. 미래 증가하는 확률강우량을 XP-SWMM모형에 적용해 도시배수시스템의 홍수유출량을 산정 하였는데, 대상지역에 월류가 발생할 것으로 예상되었다. 따라서 이에 대한 적절한 대책 마련이 필요할 것으로 사료된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제25권3호
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• pp.265-277
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• 2020

Recently, the concept of "drive-by" bridge monitoring system using indirect measurements from a passing vehicle to extract key parameters of a bridge has been rapidly developed. As one of the most key parameters of a bridge, the natural frequency has been successfully extracted theoretically and in practice using indirect measurements. The frequency of bridge is generally calculated applying Fast Fourier Transform (FFT) directly. However, it has been demonstrated that with the increase in vehicle velocity, the estimated frequency resolution of FFT will be very low causing a great extracted error. Moreover, because of the low frequency resolution, it is hard to detect the frequency drop caused by any damages or degradation of the bridge structural integrity. This paper will introduce a new technique of bridge frequency extraction based on Hilbert Transform (HT) that is not restricted to frequency resolution and can, therefore, improve identification accuracy. In this paper, deriving from the vehicle response, the closed-form solution associated with bridge frequency removing the effect of vehicle velocity is discussed in the analytical study. Then a numerical Vehicle-Bridge Interaction (VBI) model with a quarter car model is adopted to demonstrate the proposed approach. Finally, factors that affect the proposed approach are studied, including vehicle velocity, signal noise, and road roughness profile.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권4호
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• pp.904-921
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• 2014

The main objective of this paper is to propose a new Finite Element (FE) model updating technique for damped beam structures. The present method consists of a FE model updating, a Degree of Freedom (DOF) reduction method and a damping matrix identification method. In order to accomplish the goal of this study, first, a sensitivity-based FE model updating method using the natural frequencies and the zero frequencies is introduced. Second, an Iterated Improved Reduced System (IIRS) technique is employed to reduce the number of DOF of FE model. Third, a damping matrix is estimated using modal damping ratios identified by a curve-fitting method and modified matrices which are obtained through the model updating and the DOF reduction. The proposed FE model updating method is verified using a real cantilever beam attached damping material on one side. The updated result shows that the proposed method can lead to accurate model updating of damped structures.

• 한국해양공학회지
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• 제26권5호
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• pp.11-17
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• 2012

In this study, a damage detection method that uses sensitivity-based finite (FE) element model updating with the natural frequency and zero frequency was proposed. The stiffness matrix for a structure was modified using the sensitivity-based FE model updating method. A sensitivity analysis was used to update the FE model, and the natural frequencies and zero frequencies were considered as target parameters to supplement the information on the vibration characteristics. The locations and values of the damages were estimated from the modified stiffness matrix. Several numerical examples were considered to verify the performance of the proposed method.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.595-607
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• 2013

본 연구에서는 기상청 산하 30년 이상의 관측치를 갖고 있는 기상관측소 58개 지점을 대상으로, 과거 관측자료 및 대표 농도경로(RCP) 시나리오에 의한 강수량 자료를 이용하여 극치통계분석 및 확률강수량을 산정하였다. 기후변화 시나리오 자료의 편의를 제거하기 위하여 분위사상법(Quantile Mapping) 및 이상치 검정을 실시하였다. 이를 통해 보정된 시나리오 값을 이용하여 ETCCDI 극한지수 중에서 강수관련 지수를 이용한 극치통계분석을 실시하였고, 빈도해석을 통한 미래 목표기간별 확률강수량의 변화율을 살펴보았다. 미래 기후변화에 따른 2090년대에는 한반도 전체에서 비가 오지 않는 날은 증가하였으며, 하루에 80mm 이상 비가 오는 집중호우가 발생하는 기간 또한 3~7% 증가하는 경향을 나타낼 것으로 분석되었다. 즉, 미래의 강수 특성은 현재에 비해서 가뭄 및 집중호우 또는 폭우와 같은 형태로 발생할 확률이 증가한다는 의미로 해석할 수 있다. 기후변화에 따른 미래 확률강수량은 지속시간 24hr의 경우 현재에 대비하여 80년 빈도는 17.7%, 100년 빈도는 18.2%, 200년 빈도는 19.6% 이상 증가 하는 것으로 분석되었다. 미래 기후변화로 인한 강수량의 증가와 도시화에 따른 유출특성 변화로 자연재해 발생 및 피해는 더욱 증가할 것으로 예측된다. 이에, 본 연구에서 제시한 극치통계분석 및 확률강수량 자료는 미래 홍수 안전도 및 방재시설물 설계기준을 수립하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.594-603
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• 2018

최근 계측 기술의 발달에 따라 종래의 복잡하고 시간 소모적인 현장 계측분석 작업을 단순하고 편리하게 만드는 작업이 가능해지고 있다. 이런 배경에서 이 논문에서는 최소화된 계측 및 신호처리를 통해 상시진동 케이블의 장력을 추정하는 문제에 대해 연구하였다. 최소화 계측 방법으로는 저가 영상장비로 촬영된 동영상만을 이용하는 영상 변위 계측을 구상하였다. 또한 이로 인한 유효 주파수 대역 부족 문제의 해결을 위해 미러 주파수를 이용한 고유진동수 추정 방법을 제시하였다. 더불어 현장 사용 성능과 관련한 상시진동 문제를 처리하기 위해 신호처리 및 고유진동수 추정법으로 FDD 방법이 채택되었다. 제안된 최소화 계측 시스템과 미러 주파수 개념의 특성 및 FDD 방법의 적용성을 보기 위하여 사장교 모형을 이용한 실험적 연구가 수행되었다. 실험 결과는 상시진동을 위한 FDD 방법이 최소화 시스템을 이용한 고유 진동수 판별에서도 효과적으로 잘 작동됨을 보여 주었다. 또한 미러 주파수 개념은 저속촬영에 따라 왜곡된 신호에서도 고주파수 영역에 있는 고유진동수 추정이 가능함을 보여 최소화 시스템의 한계돌파에 효과적임을 보여 주었다. 결론적으로 실험결과는 제안된 최소화 계측 및 신호처리 시스템이 상시진동 케이블 장력 추정에 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여주었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제10권6호
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• pp.541-561
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• 2010

This paper presents finite element analyses, experimental measurements and finite element model updating of an arch type steel laboratory bridge model using semi-rigid connections. The laboratory bridge model is a single span and fixed base structure with a length of 6.1 m and width of 1.1m. The height of the bridge column is 0.85 m and the maximum arch height is 0.95 m. Firstly, a finite element model of the bridge is created in SAP2000 program and analytical dynamic characteristics such as natural frequencies and mode shapes are determined. Then, experimental measurements using ambient vibration tests are performed and dynamic characteristics (natural frequencies, mode shapes and damping ratios) are obtained. Ambient vibration tests are performed under natural excitations such as wind and small impact effects. The Enhanced Frequency Domain Decomposition method in the frequency domain and the Stochastic Subspace Identification method in the time domain are used to extract the dynamic characteristics. Then the finite element model of the bridge is updated using linear elastic rotational springs in the supports and structural element connections to minimize the differences between analytically and experimentally estimated dynamic characteristics. At the end of the study, maximum differences in the natural frequencies are reduced on average from 47% to 2.6%. It is seen that there is a good agreement between analytical and experimental results after finite element model updating. Also, connection percentages of the all structural elements to joints are determined depending on the rotational spring stiffness.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권6호
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• pp.1505-1514
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• 2019

The permanent magnet synchronous motor (PMSM) is widely used in various fields and the proportional-integral (PI) controller is popular in PMSM control systems. However, the motor parameters are usually unknown, which can lead to a complicated PI controller design and poor performance. In order to design a PI controller with good performance when the motor parameters are unknown, a control algorithm based on stability margin is proposed in this paper. First of all, based on the mathematical model of the PMSM and the least squares (LS) method, motor parameters are estimated offline. Then based on the estimation values of the motor parameters, natural angular frequency and phase margin, a PI controller is designed. Performance indices including the natural angular frequency and the phase margin are used directly to design the PI controller in this paper. Scalar functions of the d-loop and the q-loop are selected. It can be seen that the designed controller parameters satisfy Lyapunov large scale asymptotic stability theory if the natural angular frequencies of the d-loop and the q-loop are large than 0. Experimental results show that the parameter estimation method has good accuracy and the designed PI controller proposed in this paper has good static and dynamic performances.