철골구조물의 자동자기진단 시스템에 관한 실험적 연구 = An Experimental Study on Structural Health Monitoring System of A Steel Structure

국문 초록 (Abstract)

한글초록 : 유비쿼터스 환경의 구축은 정부의 “u-korea"정책과 맞물려 급속하게 발전하고 있다. 유비쿼터스 시스템은 교통 및 물류시스템, 위치추적서비스(Location Based Service)등의 광범위한 활용분야에서부터 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System), 스마트 디스플레이 등 미세한 분야에 까지 활용되고 있으며, 임베디드 시스템, RFID(Radio Frequency Identification) 태그, 초소형 정밀기계, 그리고 센서와 칩ㆍ배지 등의 전자적인 요소들을 통해 구현되고 있다. 이러한 상황과 맞물려 유비쿼터스 컴퓨팅 환경은 건축/엔지니어링/건설 산업 등에도 높게 요구되고 있다. 따라서 구조물의 효율적인 유지관리를 위해 최근 건설 분야는 정보기술(Information Technology; IT) 활용이 증가하고 있는 추세이며, 대형화ㆍ복잡화 되어 있는 건설 산업의 다양한 분야에 IT를 활용한 체계적인 전문정보를 통합관리 할 수 있는 정보화 시스템이 요구되고 있다. 이러한 시스템을 실현하기 위한 노력으로 구조물의 효율적인 통합 관리 시스템에 대한 필요성을 인식하고 메커니즘을 개발하기 위한 노력이 시작되고 있다. 하지만 현재 스마트 학회 및 학술발표가 광섬유 및 무선 Zig-Bee 시스템 등의 센서를 중심으로 진행되고 있고(김기수, 노용래, 2003, 한국건설기술연구원, 2002, 한국과학기술원, 2002), 특히 외국에서는 교량을 통해 활발히 진행되고 있다(Fu-Kuo Chang, 2003, Aftab Mufti, 2001). 그에 비해 우리나라는 몇몇 단체와 연구소에서 실험적으로 진행하고 있고 아직 많은 부분에서 부족한 상황이다. 구조설계시 설계 및 해석에 사용되는 구조설계 프로그램은 구조물에 작용할 것이라고 예상하는 각각의 조건을 고려하여 최적의 설계를 할 수 있게 했다. 하지만 구조설계 프로그램은 단순화시키고 일반화시킨 조건들을 적용하고 그에 따라서 실제 구조물의 거동과 거의 유사하도록 설계되지만 실제 구조물의 거동을 정확히 설명할 수 없다. 이유는 실제 구조물은 여러 가지 변수 즉, 시공오차, 골조의 비대칭, 불균질한 재질, 편심 등의 조건에 의하여 구조설계시 시뮬레이션 결과와 실제구조물의 거동은 다르게 나타나기 때문이다. 또한 준공 후 구조물의 거동이 설계와 일치하는지 확인하려는 노력도 부족한 실정이며 기존의 안전점검 시스템은 구조물 유지관리를 위하여 정기적으로 혹은 관리자의 판단에 의해 안전진단 등의 점검을 수행한 후에야 진단결과에 의해 보수 및 보강 대책을 수립 시행하고 있다. 따라서, 현행의 안전 진단 체계는 일회성에 그치므로 구조물을 상시 점검할 수 없고, 장기적으로 볼 때 매우 많은 인력과 비용이 소모되어 비경제적이라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 향후 유비쿼터스 환경을 고려한 자동자기진단시스템 (Structural Health Monitoring System(이하 SHM으로 쓴다))의 필요성과 중요성을 인식하고 일반 골조의 축소모델을 사용하여 SHM시스템을 구축하므로써 하중에 따른 실제 구조물의 거동을 실시간 계측하여 센서의 선택 및 적용, 손상감지 및 위치 파악, 손상의 정도 파악 등을 확인하며, 구조물의 취약부와 위험도를 실시간 파악하므로써 적절한 조치를 할 수 있는 시스템을 구현하고자 한다. 또한, 향후 연구를 통해 유비쿼터스 환경에서 시공간을 초월해 구조물의 상태를 실시간 파악하고 조기대처가 가능한 웹을 기반으로 한 SHM시스템의 토대를 마련하고자 한다

국문 초록 (Abstract)

영문초록 : Computer programs for structural design are of help to the optimum design in contemplation of each condition. But it can simplify and a general condition, it can't make accurate explanation about a behavior of the real-living structure. Also, existing diagnosis system is not a rational method about maintenance and management of a structure. because it establish a measure with diagnosis results of a structure. Accordingly, existing diagnosis system invested time and fund is not economy in the long view The Structural Health Monitoring System(SHM) is introduced to overcome these problems. We can settle them as to solve the structure at all times. SHM observes real-time structure of health, if it finds an accident condition, it immediately sends a message and furnishes information to the manager, so that repair works can be done to the problem. Therefore we can diagnose a structure more effectively better than before. In this study, we manage measured information systematically, and we introduce a good measuring system in contemplation of a measuring method against a joint of technology information, a standardization of diagnosis method and a database of material. Finally, we compare a behavior of the existing structure design method with a behavior of the living structure by experiment, we not only examine adequacy of a measuring system. but also prepare a foundation of the web-based SHM