ATMD를 이용한 건축 구조물의 풍응답 구현을 위한 가진시스템

박은천(Eun Churn Park),이상현(Sang-Hyun Lee),민경원(Kyung-Won Min),강경수(Kyung-Soo Kang) 한국소음진동공학회 2007 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

풍하중 구현 및 내풍특성 평가를 위한 선형질량 가진시스템 설계

박은천(Park Eun Churn),이상현(Lee Sang-Hyun),민경원(Min Kyung-Won),강경수(Kang Kyung-Soo) 한국소음진동공학회 2007 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

실시간 하이브리드 실험법을 이용한 대형 MR감쇠기의 준능동 제어알고리즘 성능 비교

박은천(Eun Churn Park),이성경(Sung-Kyung Lee),이헌재(Heon-Jae Lee),최강민(Kang-Min Choi),문석준(Suk-Jun Moon),정형조(Hyung-Jo Jung),정희산(Hee-San Chung),민경원(Kyung-Won Min) 한국소음진동공학회 2007 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

건축구조물의 풍하중 구현 및 풍특성 평가를 위한 가진시스템 설계

박은천,이성경,민경원,정란,강경수,이상현,Park, Eun-Churn,Lee, Sung-Kyung,Min, Kyung-Won,Chun, Lan,Kang, Kyung-Soo,Lee, Sang-Hyun 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.6

본 논문에서 건축구조물의 풍응답 구현을 위한 선형질량가진기(linear mass shaker, LMS)와 능동동조질량감쇠기(active tuned mass damper, ATMD)를 이용한 가진시스템을 제안한다. 가진시스템을 위한 가진기의 힘은 가진기에 의한 구조물의 목표응답의 전달함수를 사용하여 계산된다. 필터와 포락곡선함수는 예측하지 못한 모드응답에 의한 가진과 초기 과도응답을 제거함으로써 실제 바람에 의한 응답과 가진기에 의한 응답의 오차를 최소화하기 위하여 사용되었다. 수치예제로는 풍동실험을 통한 풍하중이 주어진 76층 벤치마크 구조물을 이용하여 수치해석을 수행하였으며, 그 결과는 특정층에 설치된 가진시스템은 풍하중이 전층에 가진되었을 때의 응답을 근사하게 구현할 수 있음을 보여준다. 제안된 방법에 의해 설계된 가진시스템은 실제 건축구조물의 풍응답 특성을 평가하는데, 그리고 풍하중을 받는 건물의 정확한 수치모델을 얻는데 효과적으로 사용될 수 있다. In this paper, excitation systems using linear mass shaker (LMS) and active tuned mass damper (ATMD) are presented in order to simulate the wind induced responses of a building structure. The actuator force for the excitation systems is calculated by using the inverse transfer function of a target structural response to the actuator. Filter and envelop function are used such that the error between the wind and actuator induced responses is minimized by preventing the actuator from exciting unexpected modal response and initial transient response. The analyses results from a 76-story benchmark building problem in which wind load obtained by wind tunnel test is given, indicate that the excitation system installed at a specific floor can approximately embody the structural responses induced by the wind load applied to each floor of the structure. The excitation system designed by the proposed method can be effectively used for evaluating the wind response characteristics of a practical building structure and for obtaining an accurate analytical model of the building under wind load.

대형 MR감쇠기가 설치된 건축구조물의 실시간 하이브리드 실험 및 준능동 알고리즘 적용

박은천,이성경,이헌재,문석준,정형조,민경원,Park, Eun-Churn,Lee, Sung-Kyung,Lee, Heon-Jae,Moon, Suk-Jun,Jung, Hyung-Jo,Min, Kyung-Won 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.5

실시간 하이브리드 실험법(real-time hybrid testing method)은 구조물의 수치해석부와 실험부 부분구조를 운동방정식으로 통합하여 실시 간으로 동시에 계산과 실험을 수행하는 방법이다 본 연구는 실시간 하이브리드 실험법을 사용하여 수동 및 준능동 MR감쇠기가 설치된 건축구조물의 내진성능을 정량적으로 평가한다. 건물 모델은 실물 크기 5층 건물을 강제진동실험 결과를 통해 식별한 수치모델로 사용하였고, MR감쇠기는 실험적 부분구조르 UTM에 설치되었다. 본 연구에서 수행되는 실시간 하이브리드 실험은 사인파 및 지진파 가진을 통하여 얻은 결과와 전류에 따른 MR감쇠기의 제어력을 이용하여 얻은 Bouc-Wen모델을 사용하여 얻은 해석모델과 일치함으로 그 유효성을 입증하였다. 또한 예비연구로써 구조물의 응답을 최적으로 제어하기 위한 clipped-optimal 제어알고리즘과 modulated homogeneous friction 준능동 제어알고리즘을 MR감쇠기에 적용하였다. 각 전류별 Bouc-Wen모델을 곡선맞춤하여 각각의 Bouc-Wen모델 파라미터를 식별하였으며 그 결과를 준능동 제어알고리즘 수치해석에 적용하였다. 또한 실시간 하이브리드 실험법을 이용한 준능동 제어 실험결과와 해석결과를 비교하여 준능동 제어알고리즘의 성능을 평가함에 있어 실시간 하이브리드 실험이 합리적임을 보여준다. The real-time hybrid testing method(RT-HYTEM) is a structural testing technique in which the numerical integration of the equation of motion for a numerical substructure and the physical testing for an experimental substructure are performed simultaneously in real-time. This study presents the quantitative evaluation of the seismic performance of a building structure installed with an passive and semi-active MR damper by using RT-HYTEM. The building model that was identified from the force-vibration testing results of a real-scaled 5-story building is used as the numerical substructure, and an MR damper corresponding to an experimental substructure is physically tested by using the universal testing machine(UTM). The RT-HYTEM implemented in this study is validated because the real-time hybrid testing results obtained by application of sinusoidal and earthquake excitations and the corresponding analytical results obtained by using the Bouc-Wen model as the control force of the MR damper respect to input currents were in good agreement. Also for preliminary study, some semi-active control algorithms were applied to the MR damper in order to control the structural responses optimally. Comparing between the test results of semi-active control using RT-HYTEM and numerical analysis results show that the RT-HYTEM is more resonable than numerical analysis to evaluate the performance of semi-active control algorithms.

실시간 하이브리드 실험법을 이용한 대형 MR감쇠기의 제진 성능평가

박은천(Park, Eun-Churn),이성경(Lee, Sung-Kyung),윤경조(Youn, Kyung-Jo),정희산(Chung, Hee-San),이헌재(Lee, Heon-Jae),최강민(Choi, Kang-Min),문석준(Moon, Suk-Jun),정형조(Jung, Hyung-Jo),민경원(Min, Kyung-Won) 한국소음진동공학회 2008 한국소음진동공학회 논문집 Vol.18 No.1

This paper presents real-time hybrid test method of large-scale MR damper applied to a building structure under seismic excitation. The real-time hybrid test using an actuator for the control performance evaluation of a MR damper controlling the response of earthquake-excited building structure is experimentally implemented. In the test, the building structure is used as a numerical part, on which a large-scale MR damper adopted as an experimental part was installed to reduce its response. At first, the force that is acting between a MR damper and building structure is measured from the load cell attached on the actuator system and is fed-back to the computer to control the motion of the actuator. Then, the actuator is so driven that the error between the interface displacement computed from the numerical building structure with the excitations of earthquake and the fed-back interface force and that measured from the actuator. The control efficiency of the MR damper used in this paper is experimentally confirmed by implementing this process of experiment on real-time.

실물크기 구조물에 설치된 동조액체질량감쇠기의 성능실험

허재성,박은천,이성경,이상현,김홍진,조지성,조봉호,주석준,민경원,Heo, Jae-Sung,Park, Eun-Churn,Lee, Sung-Kyung,Lee, Sang-Hyun,Kim, Hong-Jin,Jo, Ji-Seong,Cho, Bong-Ho,Joo, Seok-Jun,Min, Kyung-Won 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.2

본 연구에서는 하나의 제어장치로 서로 직교하는 2방향의 건물응답을 동시에 제어할 수 있는 동조액체질량감쇠기(Tuned Liquid Mass Damper; TLMD)를 제안하고 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에서 제안된 TLMD는 한 방향으로는 동조액체기둥감쇠기(Tuned Liquid Column Damper; TLCD) 내부에 채워진 액체의 운동에너지를 이용하여 구조물의 응답을 제어하게 된다. 그리고, 다른 한 방향 즉 TLCD의 직각 방향으로는 LM guide(linear motion guide) 위에 놓인 TLCD 수조와 내부의 액체의 질량을 이용하여 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper; TMD)로 거동하게 함으로써 구조물의 응답을 감소시킨다. 이와 같은 TLMD의 양방향 독립거동 특성을 증명하기 위해 실물크기의 구조물에 설치하여 강제진동실험을 수행하였다. 실험결과, 양방향 모두 대상 구조물의 응답을 감소시키는 것을 확인하여 제안된 TLMD의 효용성을 검증하였다. In this paper, a tuned liquid mass damper(TLMD) was proposed and experimentally investigated on its control performance, which can control bi-axial responses of building structures by using only one device. The proposed TLMD controls the structural response in a specific one direction by using a liquid sloshing of TLCD. Also, the TLMD reduces the response of structures in the other orthogonal direction by behaving as a TMD that uses mass of the container itself and liquid within container of TLCD installed on linear motion guides. Force-vibration tests on a real-sized structure installed with the TLMD were performed to verify its independent behavior in two orthogonal directions. Test results showed that the responses of a structure were considerably reduced by using the proposed TLMD and its usefulness for structural control in two orthogonal directions.

실시간 하이브리드 진동대 실험법을 이용한 TLD 제어성능의 실험적 검증

이성경,박은천,이상현,정란,우성식,민경원,Lee, Sung-Kyung,Park, Eun-Churn,Lee, Sang-Hyun,Chun, Lan,Woo, Sung-Sik,Min, Kyung-Won 한국전산구조공학회 2006 한국전산구조공학회논문집 Vol.19 No.4

본 논문에서는, 동조액체감쇠기(이하 TLD)만을 실험적 부분구조로 이용하여 TLD가 설치된 건축구조물의 지진 응답 제어효과를 평가하기 위한 실시간 하이브리드 실험법을 제안하고 진동대 실험을 통해 실험적으로 규명한다. 제안된 실험법에서, TLD가 설치된 전체구조물은 상부의 TLD와 하부의 구조물 부분으로 각각 실험적 그리고 수치해석적 부분구조로 나누어진다. 이때 부분구조 사이의 경계면에서 작용하는 하중 또는, TLD에 의한 제어력은 진동대에 설치된 전단형 로드셀에 의해 계측되며 진동대는, 계측된 경계면에서의 제어력이 상부에 작용하고 또한 동시에 기초에 지진하중이 작용하는 수치해석적 부분구조로부터 계산된 응답으로, 상부에 설치된 TLD를 가진하게 된다. 제안된 실험법에 의한 결과와 TLD와 건물모델 모두를 제작하여 실험하는 기존의 방법에 의한 실험 결과들은 서로 잘 일치하며, 이로써 본 논문에서 제안된 실험법을 이용하여 TLD의 제어성능을 손쉽게 평가 할 수 있음을 알 수 있다. In this paper, an experimental real-time hybrid method, which implements the earthquake response control of a building structure with a TLD(Tuned Liquid Damper) by using only a TLD as an experimental part, is proposed and is experimentally verified through a shaking table test. In the proposed methodology, the whole building structure with a TLD is divided into the upper TLD and the lower structural parts as experimental and numerical substructures, respectively. The control force acting between their interface is measured with a shear-type load-cell which is mounted on the shaking table. The shaking table vibrates the upper experimental TLD with the response calculated from the numerical substructure, which is subjected to the excitations of the measured interface control force at its top story and an earthquake input at its base. The experimental results show that the conventional method, in which both a TLD and a building structure model are physically manufactured and are tested, can be replaced by the proposed methodology with a simple experimental installation and a good accuracy for evaluating the control performance of a TLD.

TMD와 TLCD를 이용한 2방향 감쇠기의 동적특성

이성경,민경원,박은천,Lee, Sung-Kyung,Min, Kyung-Won,Park, Eun-Churn 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.6

This study introduces the design of a bi-directional damper using a tuned mass damper(TMD) and a tuned liquid column damper(TLCD) and presents experimental verifications to confirm its control performance. The damper used in this study behaves as a TMD in a specific translational direction and acts as a TLCD in the other orthogonal direction. First, shaking table test is performed to investigate the coupled effect of control forces produced by TMD and TLCD. Then, the parameters that affect to dynamic characteristics of the proposed damper are quantitatively evaluated based on the experimental results. Testing results shows that the damper used in this study produces control forces coupled by TLCD and TMD, as it is excited by waves with an incident angle. Also, it is observed that the damper can be used to reduce bi-directional responses of building structures. 본 연구에서는 동조질량감쇠기(TMD)와 동조액체 기둥감쇠기(TLCD)로 구성된 2방향 감쇠기의 제어성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구에 사용된 감쇠기는 한방향으로는 TMD로 거동하고, 다른 직교하는 방향에서는 TLCD로 거동하여 제어력이 발생하는 감쇠기이다. 우선, 제작된 감쇠기의 동적특성과 TMD와 TLCD에 의해 발생하는 제어력들의 연계효과를 조사하기 위한 진동대 실험을 수행하였다. 다음으로 이러한 실험결과를 바탕으로 감쇠기의 동적특성에 영향을 미치는 파라미터를 정량적으로 평가하였다. 본 연구에서 사용된 감쇠기가 입사각을 갖는 진동에 의해 가진될 때 TMD와 TLCD에 의해 연계된 제어력이 발생하는 것을 진동대 실험결과로부터 확인하였다. 또한, 감쇠기가 건축물의 2방향 응답제어에도 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

사물인터넷 기반 지하철 역사공간 재난대응 시스템 개발에 관한 연구

박미연(Mi yun Park),구원용(Won yong Koo),박완순(Wan soon Park),박은천(Eun churn Park),문병규(Byung Gyu Moon),권세곤(Se gon Kwon) 한국방재안전학회 2016 한국방재안전학회 논문집 Vol.9 No.1

본 연구에서는 사물인터넷 기반 재난 대응 시스템 개발에 관한 연구를 수행하였다. 센서 네트워크와 키퍼라고 하는 클라이언트 머신을 이용해서 네트워크 기반의 방재 시스템을 구축하는 방법에 대해서 연구하였으며, 또한 최적 피난을 위해서 신장 트리 기반의 피난 유도 알고리즘을 개발하여서 피난에 적용하였다. 개발 시스템은 실제 서울 개포동역에 테스트베드로 설치하여 검증을 하였으며, 실제로 지하철 안전을 위해서 유용한 시스템임을 확인할 수 있었다. In this study, we conducted a study on the development of Internet of Things-based disaster response system. We researched the method of building the network-based disaster prevention system using a client machine that the sen-sor network and the keeper. Also, we developed the algorithm for optimal evacuation shelter based on spanning tree algorithm. The system is tested actually in Seoul Gaepo station, and we verified the usability of the system.