스마트 사회기반시스템 연구실(Smart Infrastructure Systems Laboratory)에서는 국가 주요 SOC 시설물의 구조적 상태를 파악, 진단하여 공공의 안전에 기여하기 위한 연구를 하고 있다. 그 중 구조물 건전성 모니터링(Structural Heath Monitoring)은 이를 해결하기 위한 수단으로 전세계적으로 활발하게 연구되고 있다. 본 연구실에서는 smart sensor, data fusion algorithm, computer-vision, mobile sensor 등에 대해 중점적으로 연구하고 있다.
교량, 원자력발전소 격납건물 등의 콘크리트 구조물에서 균열은 주로 육안을 통해 관찰/모니터링하고 있지만, 육안으로 관찰하기에는 비용과 시간적인 측면에서 어려움이 있다. 이 연구에서는 무인기(Unmanned Aerial Vehicle)을 이용하여 콘크리트 균열의 영상을 취득하고, 컴퓨터 영상처리 기법을 이용하여 균열의 두께와 길이를 측정하는 자동화 시스템을 개발한다.
|
교량과 같은 사회기반시설물의 상태평가 목적으로 구조물의 변위정보는 여러 면에서 유용하지만, 실제 현장에서 변위를 계측하는 것은 간단하지 않다. 주로 사용하는 LVDT는 접촉식 센서로 설치가 어려우며, 레이저 기반 계측기는 가격이 매우 높고 설치 장소를 찾기 어려운 경우가 많다. 이 연구는 카메라를 이용하여 저비용/고효율, 그리고 현장 적용이 쉬운 변위계측장치를 개발한다.
|
해양구조물은 조류에 의해 반복적인 하중을 지속적으로 받게 되어 구조적 손상에 취약하여 건전성 모니터링이 반드시 필요하다. 그러나 계측센서는 장기 모니터링 시 외부 하중이나 환경적 요인으로 손상을 입고 제 기능을 못할 가능성이 높다. 다른 계측센서에서 얻은 데이터를 이용하여 미계측 위치의 응답을 추정하여 모니터링 시스템의 사용성을 높이는 것이 이 연구의 목적이다. 미계측 위치의 응답은 구조물의 수치모델 기반의 칼만필터에 다물리량 계측데이터를 입력값으로 하여 추정한다.
|
기존의 FE 모델개선기법은 주로 가속도를 사용하였으나, 가속도는 translational DOF에 해당하므로 경계조건을 결정하는데 어려움이 있었다. 자이로스코프를 이용하여 rotational DOF에 해당하는 각속도를 측정하고 이를 FE 모델개선에 이용함으로써 경계조건을 정확하게 결정할 수 있다. Rotational DOF는 보 구조의 경계조건 변화에 민감하게 변화하므로, 가속도와 자이로스코프 데이터를 융합하여 사용할 경우 FE 모델개선의 성능을 향상시킬 수 있다.
|
Displacement Estimation by Multimetric Data Fusion |
이 연구의 목적은 교량 등 구조물의 변위정보를 효율적으로 얻기 위한 것이며, 교량 전체의 변위를 낮은 비용과 짧은 센서설치 시간에 계측이 가능하게 한다. 이를 위해 변형률과 가속도 데이터를 이용하는데, 0Hz 근처의 저주파 변위는 변형률에 의해, 그 이상의 고주파 성분은 가속도에 의해 복원된다. 특히 변형률과 가속도의 서로 다른 두 계측데이터를 한꺼번에 얻어야 하므로, 다물리량 계측이 용이한 Imote2 스마트 센서가 제안된 알고리즘을 구현하는데 적합하다. 또한 무선통신이 가능하므로, 실제 현장계측에서 센서 설치에 드는 시간과 노력을 크게 줄일 수 있다.
|