위상배열 초음파 탐상장비의 현장 적용 방안

권세곤(Segon Kwon),서종민(Jongmin Seo),구자안(Jaan Gu),김영수(Youngsu Kim),성덕룡(Deok-Yong Sung) 한국철도학회 2020 한국철도학회논문집 Vol.23 No.8

콘크리트궤도 균열부 현장계측시험을 통한 균열전이 특성 분석

권세곤(Segon Kwon),박미연(Miyun Park),소병춘(Byungchoon Sho),최형수(Hyungsoo Choi),박성백(Sungback Park) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

자갈도상의 특성상 지속적인 유지보수가 필요하여 늘어나는 유지관리비용을 감당하기 어려워지게 되어 결국 대안으로 선택한 것이 콘크리트도상 궤도이다. 그러나 콘크리트궤도에서 건조수축 및 수화열반응에 의해 필연적으로 발생한 균열이 반복적인 열차하중에 의해 침목과 도상의 접속부에서 허용치 이상의 균열로 진전되고 결국 침목유동에 따른 궤도틀림을 유발하고 있다. 따라서 본 연구에서는 침목균열 수준에 따른 거동특성 파악을 위해 진동가속도를 현장 계측하였으며 이를 통해 콘크리트궤도 균열발생에 따른 균열전이 특성을 분석하였다. 본 연구는 추후 콘크리트도상 궤도의 유지관리 의사결정을 위한 기준 마련에 큰 역할을 할 것으로 사려된다. Because the ballast track have the characteristics doing the ongoing maintenance and difficult to handle increasing maintenance costs, eventually the concrete slab track is selected as an alternative. However, owing to the hydration heat reactions and drying affected shrinkage cracks related to concrete itself, criteria than cracking track occurs crack progression sleepers and track joint by the train load repetitive, eventually sleeper moving of the concrete slab track arise track irregularity. Therefore, in this study, variation ratio of vibration acceleration in order to estimate behavior specification related to the level of crack, is measured and analyzed. Through this methology, the transition and special feature of crack of sleeper moving in concrete bed are interpreted, and are estimated the effect of surface torsion based on the result by the train load. Also based on in-situ crack investigation data analyzed crack progression appearance. This study will provide a great benefit to decision making methodology for maintenance of concrete slab track for future.

궤도품질계수(TQI)와 균열간의 상관성 분석을 통한 예측식 개발

박재학(Jaehak Park),권세곤(Segon Kwon),박미연(Miyun Park),소병춘(Byungchoon Sho),여수정(Sujeong Yeo) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.5

철도의 콘크리트 궤도는 초기 시공비가 높다라는 단점이 있으나, 생력화 궤도의 개념을 적용하여 유지보수를 위한 인력과 비용을 절감할 수 있고, 고속화 및 고중량화의 현 철도 하부구조에 가장 적합한 구조형식으로 평가 받고 있다. 하지만, 반복적인 열차하중에 의해 침목 접속부 및 궤도 상면에서 허용치 이상의 균열 발생과 궤도틀림이 발생하고 있으며, 이로 인한 궤도의 보수·보강공법 적용이 늘어나고 있다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트 궤도에서 발생하고 있는 균열의 현황 및 열차하중에 의한 진전 경향을 파악하고 궤도틀림 및 공용성을 수치적으로 판단할 수 있는 궤도품질계수(TQI)와의 상관성을 분석하여 콘크리트 궤도에서 발생하는 균열이 궤도 안전성에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 분석된 결과를 이용하여 균열을 이용한 궤도품질지수 산정식을 제시하였다. 이를 통해 추후 이루어질 콘크리트 궤도 유지관리 의사결정 모델 개발을 위한 초석이 될 수 있을 것으로 판단된다. The disadvantages of higher initial construction cost of the railway concrete track. But to reduce costs for maintenance labor and is the best structure in the form of High Speed and Heavy-duty, the current railway infrastructure. However, criteria than cracking track irregularity occurs on the upper surface of the joint sleepers and track by the train load repetitive and The resulting orbit maintenance of the application process is increasing. Therefore, in this study, the crack in the concrete track track irregularity and commonality can be determined numerically by the train load and cracks occur in the concrete track the status of progress and identify trends by analyzing the correlation between the TQI for this track analyze the impact of safety. In addition, using the results of the analysis of the orbit quality index using Equation crack proposed. Believe that this could be the cornerstone for the development of the future be made concrete track maintenance decision model.

판형교 레일이음매 위치에 따른 거동측정 분석

박성백(Seongbaek Park),최형수(Houngsoo Choi),권세곤(Segon Kwon),손의식(Euisik Son),권순정(Sunjung Kwon) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.5

무도상판형교 레일이음매는 교량의 열화를 촉진시키고 열차의 주행안정성 및 승차감에 큰영향을 미친다. 본 연구에서는 판형교의 동적거동 안전성 확보를 위하여 동일조건 거더에 대한 레일이음매 위치별 동적거동 응답 현장계측을 통하여 최적의 레일이음매 위치 제시를 목적으로 연구를 수행하였으며, 현장계측은 동일제원을 갖는 거더에 레일이음매 위치를 매개변수로 하여 계측을 시행하였고 이에 더하여 MIDAS 구조해석을 통해 강교의 구조적인 취약점을 비교분석하여 무도상판형교에서의 최적 레일이음매 위치를 선정하고 향후 무도상판형교 레일교환 및 부설시 경우 본연구 결과를 적용할 경우 열차의 주행 안정성과 승차감 및 교량의 거더 피로도 감소에 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. Rail joint on existing steel plate girder railway bridges without ballast affect not only to promote the degradation but also to driving stability and riding comfort of the train, In this study, the dynamic behavior of the bridge girder under the same conditions to ensure safety for the rail joint location-specific on-site measurement of the dynamic behavior response of the rail joint through the optimal position for the purpose of the study presented was conducted, Field measurement of the rail joint location as a parameter with the same specifications with respect to the girder vibration acceleration measurement was performed, in addition, MIDAS structural analysis, structural steel bridge over the comparative analysis of vulnerability, Select the optimal location of the bridge rail joint, When the results of bridge maintenance applied field, Driving stability and ride comfort of the train and reducing the fatigue of the bridge girder to be able to get good results are expected.

초음파 시뮬레이션을 이용한 거친면의 파동 산란에 대한 통계적 연구

최원재(Wonjae Choi),김기복(Kibok Kim),권세곤(Segon Kwon) 한국비파괴검사학회 2018 한국비파괴검사학회지 Vol.38 No.3

초음파 검사는 주요 비파괴 평가방법 중 하나로서, 깊은 투과율 및 안전성 등의 장점으로, 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 방법이다. 검사 대상체내의 결함검사에서, 결함에 대한 초음파의 반사파를 이용하여 결함의 유무 혹은 크기 등을 추정한다. 인공결함이 아닌, 자연발생된 결함은 거친표면을 갖게 되는데, 반사파의 특성은 필연적으로 결함 자체의 거칠기와 밀접한 관계가 있다. 거칠기가 높으면 초음파 산란이 일어나 응답진폭이 낮아지게 되고, 거칠기가 낮으면 높은 응답신호를 얻을 수 있다. 초음파 산란은 거칠기의 절대값 보다 입력 주파수 파장대비 거칠기에 대한 정보가 중요하며, 이에 대한 산란예측이 가능하다면, 산란정보에 근거한 검사방법을 개발하여 결함발견률을 높이기 위한 유용한 기반이 될 수 있다. 표면의 거칠기는 일반적으로 통계적인 방법으로 표현되고, 따라서 거친표면에서의 반사 또한 통계적인 방법으로 기술될 수 있다. 통계적으로 유의미한 결과를 얻기 위해서는 많은 수의 샘플이 필요하지만, 실험적인 결과를 얻는데는 한계가 있기 때문에, 가상실험을 기반으로 통계적인 결과를 도출해 내는 경우가 많다. 본 논문에서는 거친표면산란의 가상실험을 위하여, 거친표면에 대한 초음파 산란의 통계적 해석 방법을 소개하고, 평면파의 수직입사/수직반사에 대하여 Kirchhoff approximation과 유한요소 해석에 기반한 결과를 비교 평가한다. Ultrasonic inspection is a non-destructive evaluation method widely used in various industrial fields for its advantages including deep penetration and safety. The existence or size of a defect is estimated by using the ultrasonic waves reflected from the object to be inspected; defects initiated from natural failure have rougher surfaces. The characteristics of the reflected waves are related to the roughness of the defects. If the surface is significantly rough, ultrasonic scattering occurs and the reflected signal has a low amplitude, but when the surface is less rough, a high response signal can be obtained. In ultrasonic scattering, roughness relative to the input wavelength is more important than its absolute value. Predicting the scattering behavior can be a useful basis for improving the defect detection rate by developing an inspection method based on the scattering information. The roughness of the surface is generally expressed in a statistical manner so that reflections on rough surfaces can be described the same way. A large number of samples are required to obtain statistically meaningful results, but because there are limitations in obtaining such a number of experimental results, it is often the case that statistical results are derived based on virtual experiments. In this paper, we introduce a statistical analysis method of ultrasonic scattering on a rough surface for a virtual experiment of rough surface scattering, and compare the results based on the Kirchhoff Approximation and finite element analysis for normal incidence with vertical reflection of the plane wave.

고속 레일 결함 탐상을 위한 다채널 초음파 탐상 시스템 연구

서무경(Mu-Kyung Seo),황영인(Young-in Hwang),김건우(Geonwoo Kim),권세곤(Segon Kwon),김학준(Hak-Joon Kim),하태훈(Tae-Hoon Ha),백광세(Kwagn sae Baek),김기복(Ki-Bok Kim) 한국비파괴검사학회 2021 한국비파괴검사학회지 Vol.41 No.1

파손된 레일 때문에 열차의 탈선이 발생하게 되면 막대한 경제적 및 인명 피해가 발생한다. 이러한 철도 사고를 예방하기 위하여 다채널 초음파 탐상법이 열차에 탑재되어 레일 결함을 검출하고 있다. 레일 검사 열차의 탐상속도는 약 60 km/h로 운행되기 때문에 다채널 초음파 탐상 시스템은 열차 운행 속도에서의 결함 검출이 가능해야 한다. 본 논문에서는 운행 속도에서 개발된 다채널 초음파 탐상 시스템 레일 결함 검출 가능 여부를 확인하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 개발된 시스템은 탐상 각도별로 제작된 레일용 초음파 변환기, 초음파의 송수신을 위한 다채널 펄서/리시버, 초음파 신호 획득을 위한 A/D 보드로 구성된다. 운행 속도에서의 성능 검증을 위하여 60 km/h 속도가 가능한 고속 회전 시스템에서 인공결함이 가공된 회전판을 이용하여 개발된 다채널 초음파 탐상 시스템의 적용 가능성을 확인하였다. Because of train derailment, huge economic losses and casualties occur. To prevent rail accidents, a multi-channel ultrasonic inspection system must be mounted on trains and has been applied to detect rail defects. This system must be able to detect defects at a driving speed of 60 km/h. In this study, experiments were conducted to verify the defect detectability of the developed multi-channel ultrasonic inspection system at the driving speed. The developed system included fabricated ultrasonic transducers with different angles, eight-channel pulser/receiver for generating and receiving ultrasonic signals, and an A/D board for the acquisition of ultrasonic signals. To verify the defect detectability in the driving conditions, the developed system was applied to rail inspection using a high-speed rotation system and a specimen with artificial defects.

재난전조 감지 및 재난대응 시스템에 관한 개념연구

박미연(Miyun Park),구원용(Wonyong Koo),박완순(Wansoon Park),권세곤(Segon Kwon) 한국방재안전학회 2014 한국방재안전학회 논문집 Vol.7 No.2

지하철과 같은 지하공간에서 재난이 발생할 경우, 신속하게 안전한 대피 경로로 승객을 유도하여 인명피해를 최소화 하여야 한다. 이를 위해서 빠르게 재난을 감지하고 중앙관리센터에서 신속한 대응이 이루어지지 않는 경우에 자율적으로 의사결정을 할 수 있는 분산형 방재 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 분산 자율형 방재 시스템과 재난전조 감지에 관한 개념적인 연구를 수행하였다. If a disaster occurs in the underground like subway, disaster response system should minimize the casualties. It must quickly guide passengers to a safe evacuation route. But sometimes the system does not work properly. And then they need distributed disaster response system which make decision autonomously. We perform conceptual research about distributed autonomous decision-making disaster detection and response system and disaster detection method.

피난 경로 분석 및 유도 알고리즘 개발에 관한 연구

박미연(MiYun Park),구원용(WonYong Koo),박완순(WanSoon Park),권세곤(SeGon Kwon) 한국방재안전학회 2015 한국방재안전학회 논문집 Vol.8 No.1

지하철과 같은 지하공간에서 재난이 발생할 경우, 신속하게 안전한 대피 경로로 승객을 유도하여 인명피해를 최소화 하여야 한다. 이를 위해서 빠르게 재난을 감지하고 중앙관리센터에서 신속한 대응이 이루어지지 않는 경우에 자율적으로 의사결정을 할 수 있는 분산형 방재 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 재난 발생 시 신속한 승객 대피를 위한 피난 동선을 생 성하고 최적 피난 경로를 제공하기 위한 피난 경로 분석 및 유도 알고리즘을 제시하였다. If a disaster occurs in the underground like subway, disaster response system should minimize the casualties. It must quickly guide passengers to a safe evacuation route. But sometimes the system does not work properly. And then they need distributed disaster response system which make decision autonomously. In this study, we proposed the evacuation route analysis and induction algorithms for creationg passenger evacuation route and offering optimal evacuation route.

P-FIT 궤도의 탄성고무받침 시공오차에 따른 구조 안전성 검토 연구

이창호(Lee. Changho),정혁상(Jung. Hyuksang),최규문(Choi. Goumoon),김재왕(Kim. Jaewang),권세곤(Kwon. Segon) 한국도시철도학회 2021 한국도시철도학회논문집 Vol.9 No.3

본 연구에서는 기존선 도시철도 구간에서 노후 자갈궤도를 콘크리트궤도로 급속개량을 위해 개발된 사전제작형 급속개량 궤도(P-FIT)의 운행선 급속 시공 시, 사전제작형 콘크리트패널 하부에 이산지지 되는 탄성고무받침의 시공오차에 따른 구조 안전성 검토를 수행하였다. 사전제작형 콘크리트패널에 열차하중 재하시 탄성고무받침 종방향 및 횡방향 최대 시공오차를 고려하여 검토한 결과, 패널에 발생하는 응력은 탄성고무받침의 종방향, 횡방향, 종·횡방향 동시 시공오차 발생 순으로 증가하였으나 허용응력 이내인 것으로 나타나 구조적 안전성을 확보하는 것으로 나타났다. In this study, in the case of rapid construction of Precast Fast Improvement slab Track(P-FIT) developed for quick improvement of the old ballast track into concrete tracks in the urban railway section of the existing line, structural safety evaluation was conducted according to the construction error of the elastic rubber support discretely supported under the precast concrete panel. As a result of examining the maximum construction error in the longitudinal and lateral directions of the elastic rubber bearing under the train load on the precast concrete panel, the stress acting on the panel increased in the order of construction errors occurrence in the longitudinal, lateral, and longitudinal and lateral directions of the elastic rubber bearing. But it has been shown to secure structural safety since the generated stress was found to be within the allowable stress.

KR60 레일의 결함 탐상을 위한 위상배열 초음파 변환기 개발 (Ⅱ)

김건우(Geonwoo Kim),서무경(Mu-Kyung Seo),최남경(Namkyoung Choi),김기복(Ki-Bok Kim),권세곤(Segon Kwon),김영철(Young-cheol Kim) 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.6

본 연구에서는 KR60 레일 두부와 복부의 기하학적 형상 및 재질에 최적화된 위상배열 초음파 변환기를 CIVA 시뮬레이션 결과를 바탕으로 제작하였으며, 제작된 위상배열 초음파 변환기의 성능 평가를 위해 상용 위상배열 초음파 변환기와의 비교 실험을 진행하였다. 성능 평가는 KR60 레일에 표준인공결함을 제작하고 개발된 위상배열 초음파 변환기와 상용 위상배열 초음파 변환기의 감도와 상용 위상배열 초음파 변환기의 반사 신호 획득 제한 구역에서의 반사 신호 획득 가능 여부에 초점을 두었다. In this study, phased array ultrasonic transducers which are optimized in terms of the geometric and material features for detecting defects on head and body parts of the KR60 rail were fabricated based on CIVA simulation results. For the performance test of developed phased array ultrasonic transducers, these were compared with a commercial phased array ultrasonic transducer was compared. A performance test was conducted by comparing the sensitivities of the two types of phased array ultrasonic transducers, focusing on detecting defects that could not be inspected by commercial phased array ultrasonic transducers.