포터블 기반 스마트 구조 응답 모니터링 시스템 개발 및 현장 적용성 평가

박상기(Sangki Park),서동우(Dong-Woo Seo),박기태(Ki-Tae Park),김호진(Hojin Kim),Thanh Bui-Tien(Thanh Bui-Tien ),Lan Nguyen-Ngoc(Lan Nguyen-Ngoc ) 한국방재안전학회 2023 한국방재안전학회 논문집 Vol.16 No.4

케이블 교량의 거동은 동적 응답에 의해 지배적이며 상대적으로 복잡하므로 교량의 상태를 평가하기 위한 장단기 현장 계측이 요구되는 경우가 빈번하다. 영구적인 SHMS(Structural Health Monitoring System)가 설치되지 않은 경우 성능평가를 위해 이동식 모니터링 시스템이 필요하다. 이 경우 교량의 위치와 형태에 따라 전력, 통신 등의 제한된 여건으로 인해 이동식 모니터링 시스템 운영에 어려움이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 국내는 물론 동남아 지역 교량의 장 ‧ 단기 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있는 포터블 기반의 스마트 구조응답 모니터링 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 현장에서 자체 전원 공급 시스템을 이용하여 장시간 운용이 가능한 다채널 휴대용 데이터 수집 및 분석 장비이며, 실시간 데이터를 이용하여 케이블 교량의 동적 특성을 자동으로 분석할 수 있는 알고리즘을 탑재하고 있다. 개발된 시스템의 현장 적용성을 평가하기 위해 한국과 베트남의 케이블 교량에서 현장 실증을 수행하였으며, 이를 통해 개발된 시스템의 현장 운영의 신뢰성과 효율성을 확인하였고, 추가적으로 케이블 교량 모니터링 분야에서의 해외 시장 적용 가능성을 확인하였다. Because the behavior of cable bridges is dominated by dynamic response and is relatively complex, short- and long-term field monitoring are often required to evaluate the bridge condition. If a permanent SHMS (Structural Health Monitoring System) is not installed, a portable monitoring system is needed for the checking of bridge condition. In this case, it can be difficult to operate the portable monitoring system due to limited conditions such as power and communication according to the location and type of the bridge. In this study, the portable-based smart structural response monitoring system is developed that can be effectively used for short- and long-term monitoring of cable bridges in Korea and Southeast Asia. The developed system is a multi-channel portable data acquisition and analyzer that can be operated for a long time in the field using its own power supply system, and is included with the automated analysis algorithm for the dynamic characteristics of cable bridges using real-time data. In order to evaluate the field applicability of the developed system, field demonstration was conducted on cable bridges in Korea and Vietnam. Through the demonstration, the reliability and efficiency of field operation of the developed system were confirmed, and additionally, the possibility of application to overseas markets was confirmed in cable bridge monitoring field.

저전력 광역통신망 기반 현장데이터 수집 전송 및 모니터링 시스템 개발

주영태(Yeong-Tae Ju),김종실(Jong-Sil Kim),김응곤(Eung-Kon Kim) 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.6

신재생에너지 발전, 스마트팜 통합관제 등 현장데이터의 모니터링 시스템은 PC, 서버 기반에서 모바일 퍼스트 중심으로 발전하고 있으며, IoT 기술의 발전으로 다양한 무선통신 및 응용 서비스들이 출현하였다. 저전력 광역통신망은 저전력, 저용량, 저속 데이터 전송에 최적화된 서비스로 현장에서 수집된 데이터는 지정 저장서버나 클라우드 기반 데이터 플랫폼으로 전송되며, 이를 통해 데이터 모니터링이 가능하다. 본 논문에서는 단일 디바이스로 현장 데이터를 수집하고 저전력 광역통신망을 이용하여 무선통신 사업자 클라우드 데이터 플랫폼으로 전송하는 IoT 중계기와 이를 활용한 현장 모니터링 앱을 설계 및 구현하였다. 이를 활용하면 보다 모니터링 시스템 구성이 간단하고, 구축 및 운영 비용이 저렴하며 효과적인 데이터 축적이 가능하다. Field data monitoring systems such as renewable energy generation and smart farm integrated control are developing from PC and server to mobile first, and various wireless communication and application services have emerged with the development of IoT technology. Low-power wide-area networks are services optimized for low-power, low-capacity, and low-speed data transmission, and data collected in the field is transmitted to designated storage servers or cloud-based data platforms, enabling data monitoring. In this paper, we implement an IoT repeater that collects field data with a single device and transmits it to a wireless carrier cloud data flat using a low-power wide-area network, and a monitoring app using it. Using this, the system configuration is simpler, the cost of deployment and operation is lower, and effective data accumulation is possible.

문화예술교육 평가방법으로서 모니터링 활동에 대한 전문가들의 인식 연구

백미현(Mi-Hyun, Paek) 한국문화교육학회 2020 문화예술교육연구 Vol.15 No.4

본 연구는 문화예술교육 현장평가 방법의 하나로 병행되고 있는 모니터링 평가활동에서 나타난 전문가들의 인식을 연구하였다. 이를 위해 2013~2019년 경기문화재단 꿈다락문화학교 모니터링 사업 약 7년의 결과자료에서 전문가 총평, 수집가능한 모니터링 운영회의록 일부와 2019년 전체회의록을 분석하였다. 자료 분석은 1차적으로 전문가들이 현장평가에서 반복적으로 거론하는평가 이슈와 중요한 강조점 위주로 추출하였고 이를 토대로 핵심키워드를 정리하였다. 분석틀은‘모니터링 기본철학’, ‘현장실천방법론’, ‘현장사례’의 3개 영역에 각 하위영역 총평 3개, 회의록 11개를 정의하고 분석하였다. 연구 결과로 Ⅴ장에서 총평에서 전문가들의 개별이슈와 공통이슈, 회의록에서 나타난 평가 경력전문가와 신규전문가의 인식비교, 전문가들의 평가주관성을 제시하였다. Ⅵ장 논의에서 평가에대한 전문가 인식으로‘단체의 문화예술교육 철학과 교육목적에 대한 확인, 교육방법론으로서‘과정중심’ 문화예술교육에 대한 혼란, 고민과 성찰 없는 문화예술교육의 반복적 개설에 대한비판’을 논하였다. 정책에 대한 전문가 인식은 ‘1인 현장방문 평가의 한계, ‘문화예술교육평가전문가 기준의 모호함, 모니터링 평가활동의 가치·철학은 사라지고 사업만 남았다는 지적’을논하였다. 향후 문화예술교육 평가 전문성을 확보하는 ‘사전연수’시스템과 ‘모니터링 평가준거의 지속’방법에 대한 모색이 필요하다. This study studied the perception of experts in monitoring and evaluation activities, which are being conducted as part of one method for culture and arts education evaluation. For this study, the results of the 2013-2019 Gyeonggi Cultural Foundation s monitoring projects of Toyo-culture school were analyzed in the results of about seven years of the project, with the general review of experts and some of the collectable monitoring meeting datas and the full datas of 2019. The analysis frame is Basic Philosophy of Monitoring , Field Practice Methodology and Field case . As a result of the study, Chapter V presented ‘the individual major issues and common issues of experts in general evaluation, the comparison of the perception between the admirable experts and new experts in the minutes, and the subjectivity of experts assessment . The expert s perception of the assessment in the discussion in Chapter VI are: They discussed ‘confirmation of participants philosophy and purpose of culture and arts education, confusion over ‘process-oriented culture and arts education as an educational methodology, and criticism of the repeated programs without worries and reflections.’ The expert s perception of the policy also discussed ‘limits of one-person field visit evaluation, ambiguity of expert standards for art education evaluation, and the point that the value and philosophy of monitoring evaluation activities have disappeared and only business remains .

현장 강우계측을 통한 편마암 풍화토층의 침투특성 평가

김만일 ( Man Il Kim ),채병곤 ( Byung Gon Chae ),한병원 ( Byung Won Han ) 대한지질공학회 2008 지질공학 Vol.18 No.4

강우에 의한 풍화토층의 침투 특성은 함수비 변화에 따른 침윤선 거동으로부터 파악이 가능하다. 토층내 침투수에 의한 침윤선 형성은 흙매질의 밀도와 입도분포 특성 및 투수계수와도 밀접한 관계를 갖고 있으며, 침윤선의 침투속도는 토층의 투수계수와 거의 동일한 개념으로 볼 수 있다. 이 연구에서는 편마암 분포지역의 산사태 현장모니터링 시스템을 이용하여 표토층을 기준으로 50 cm 및 80 cm 깊이에 대한 토층내 체적함수비 변화로부터 각각의 침투속도를 현장 스케일에서 산정하였으며, 이 지역 토층의 불교란 시료를 채취한 후 실내시험을 통해 구한 투수계수와 비교하였다. 불교란 시료의 투수계수는 3.15 × 10-3 cm/sec이며, 체적함수비 변화로 계산된 침투속도는 평균 1.87 × 10-3 cm/sec로써 두 배 가량 낮게 나타났다. 그 이유는 현장에서의 침투속도는 매질의 공극과 입도분포에 민감하게 영향을 받기 때문에 실내실험을 통해 산정된 값보다는 다소 낮은 값을 갖기 때문으로 판단된다. 표토층의 체적함수비 및 침투속도에 영향을 미치는 강우강도는 산악 지형을 고려해 볼 때, 일평균 20 mm 이상의 강우가 발생하였을 경우에 토층의 침윤선 범위를 확대시키는 것으로 나타났다. It is possible to understand rainfall infiltration characteristics by identification of wetting front in the soil. The wetting front by rainfall infiltration has close relationships among soil density, grain size distribution, and permeability coefficient in the soil. The infiltration velocity is a similar concept of permeability coefficient in the soil. In this study, infiltration velocity of rainfall was calculated by a field monitoring of volumetric water contents at the depths of 50 cm and 80 cm below the surface in the gneiss weathered soil. The calculated field infiltration velocity was compared with a permeability coefficient by a laboratory soil test using undisturbed soil samples in the study area. The permeability coefficient of the soil sample is 3.15 × 10-3 cm/sec, while the field infiltration velocity is 1.87 × 10-3 cm/sec. It is interpreted that the lower infiltration velocity is induced by complicate condition of porosity and grain size distribution of soil in the field. The rainfall intensity which influences on the volumetric water content and infiltration velocity is more than 20 mm/day resulting in expansion of wetting front in the soil.

계측모니터링 시스템을 활용한 자정식 현수교의 구조성능 평가

김정훈,송재호 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.2

본 연구에서는 시공된 실제 현수교에 구축된 계측 모니터링 시스템의 성능을 확인하고, 이 모니터링 시스템을 사용하여 대상교량의 거동특성에 대한 정량적인 정보를 획득하기 위하여 현장재하시험을 수행하였다. 현장재하시험은 정적재하시험, 동적재하시험 및 충격재하시험으로 구성되었으며, 재하시험을 수행함에 앞서 시험결과를 사전에 예측 및 검증하기 위하여 포괄적인 구조해석을 수행하였다. 재하시험 결과는 구조해석결과와 비교하여 면밀하게 분석하였으며, 비교분석 결과 계측값이 구조해석값보다 약 30~50% 정도 작은 값으로 평가되어 대상교량의 우수한 구조성능을 확인하였다. 또한, 대부분의 계측값이 유효한 범위 내에서 측정되는 것을 확인하여 대상교량에 구축된 계측 모니터링 시스템에 대한 신뢰성과 효율성을 검증하였다. In this paper, the performance of bridge health monitoring system (BHMS) installed in suspension bridge was tested and the field loading tests have been done by using BHMS to get quantitative results on the response of bridge. Before the field tests, globally structural analysis was performed to verify and estimate the test results and the static and dynamic field loading tests were carried out. Depending on comparison with results of field tests and structural analysis, field tests results were evaluated as 30%~50% less than structural analysis results, so it was confirmed that the bridge has excellent structural performance. Therefore field test results were measured within an acceptable error range, so it is verified that the BHMS in the bridge has been reliable and efficient.

재하시험을 통한 사장교의 케이블 장력 모니터링 시스템의 적용성 평가

김정훈,송재호 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.1

본 연구에서는 사장교의 케이블 장력을 장기적인 관점에서 보다 효과적으로 분석하고 모니터링할 수 있는 케이블 장력 모니터링 시스템을 개발하는 연구를 수행하였다. 제안된 모니터링 시스템에는 실시간 동적 데이터에서 일정 대상시간 동안의 가속도 데이터를 선정하고, 이를 고속 푸리에 변환 알고리즘에 적용하여 주파수 분석한 결과를 평균하여 일반화시키는 신호해석이론이 적용되었다. 제안된 케이블 장력의 모니터링 시스템의 적용성을 평가하기 위하여 실제 공용중인 사장교에 대한 현장재하시험을 실시하였다. 현장계측을 통한 수동으로 계산된 장력과 모니터링 시스템의 강제저장 기능을 통해 저장된 데이터를 수계산하여 반자동으로 계산된 장력을 비교한 결과, 장력차이가 1% 이내로 발생하였고, 제안된 모니터링 시스템에서 자동으로 계산된 장력을 비교한 결과에서는 약 5% 범위의 무시할만한 차이로 나타나 본 연구에서 제안된 사장교 케이블 장력 모니터링 시스템의 신뢰도를 검증하였다. This study was planned to develop monitoring system of cable force to resolve cable force of cable-stayed bridge efficiently in a long-term plan. In the proposed monitoring system, firstly data are sampled from real-time acceleration record, secondly these sampled data are frequency analyzed by using the FFT(Fast Fourier Transform) algorism and lastly the analyzed results are averaged and generalized. For evaluating the applicability of this monitoring system, field loading test has performed in real cable-stayed bridge. In comparison with cable force by field manual calculation and cable force of monitoring system by semi-automatic calculation, the difference of calculated cable forces has within 1% error range and it is acceptable range. Additionally within negligible 5% error range of difference has occur between field manual calculation and monitoring system by automatic calculation. so monitoring system in this study has been verified to be reliable.

복숭아 선별작업장의 미세먼지의 발생특성 모니터링

서효재,서일환 (사) 한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.3

Peach is a typical summer fruit which can be used for various food, processed food, and fragrance ingredients in Korea. Peach is also known as one of serious allergens which make difficulty for farm workers during peach sorting operations. After peach harvesting, it moves to the sorting operations for removing cover material, removing fuzz on peach surface, sorting by size, and packing. The air-samplers and optical particle counters were used to analyze the characteristics of fine dust generation by location and operation characteristics in the experimental peach farms. During removing peach fuzz, the dust concentrations were increased by 6.89 times on total suspended particulate (TSP), 2.13 times on PM-10 (particulate matter), and 1.30 times on PM-2.5 compared to non-working periods, respectively. During removing peach covering materials, the dust concentrations were increased by 3.14 times on TSP, 1.91 times on PM-10, and 1.43 times on PM-2.5 compared to non-working periods, respectively. This represents peach fuzz can be affected to farm workers during peach sorting operations. 복숭아는 대표적인 여름 과일이자 알레르기를 유발하는 식품으로 밀폐되고 집약적인 생산환경으로 인해 시설 내 유기분진, 농약, 복숭아털이 발생하기 때문에, 열악한 작업환경으로 인한 작업자들이 어려움을 많이 겪고 있다. 본 연구에서는 복숭아 선별작업장에서 발생하는 미세먼지를 위치별, 작업별, 입경별로 모니터링함으로써 저감 및 대책 마련을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 미세먼지 모니터링 결과 지역별로는 선별과정에서 미세먼지의 발생이 높은 것으로 나타났으며, 주로 기계적인 과정을 통하여 발생하는 10μm 이상의 미세먼지로 나타났다. 본 연구를 바탕으로 향후 작업환경의 개선을 위해서 공정 중 미세먼지가 주로 발생하는 지역 및 미세먼지의 물리적 특성을 고려하여 저감시설 및 개인보호구의 착용이 요구된다.

새만금 내 동계 사료작물 재배에 따른 미세먼지 농도 변화 모니터링

이성원,강방훈,서일환 (사) 한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.2

새만금은 염분과 미사질 토양으로 인해 지표면이 건조하고 함수율이 낮아 다른 지역에 비해 식생피복이 낮다. 식생 피복도가 낮은 지역에서는 바람에 의한 침식으로 인해 먼지가 비산될 가능성이 높습니다. 새만금 간척지에서 견딜 수 있는 작물을 재배하여 식생 피복도를 높이면 바닥의 유속을 줄여 비산먼지를 줄일 수 있다. 따라서 본 연구의 목적은 새만금 간척지에 겨울철 동계 밭작물을 재배하여 미세먼지 및 비산먼지 발생을 억제하는 효과를 분석하는 것이다. 새만금 간척지에서 보리 0.5ha, 라이밀 0.5ha를 재배하는 동안 농작업 및 생육단계에 따라 미세먼지 농도를 모니터링하였다. PM-10, PM-2.5 및 PM-1.0 농도의 변화는 풍하측, 풍상측, 경작지 내부를 중심으로 모니터링하였다. 모니터링 결과 PM-1.0은 작물 재배에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, PM-10과 PM-2.5의 농도는 경운과 수확에 따라 증가하였고 수확에 비해 경운 시 PM-10과 PM-2.5의 농도 증가가 더 높았다. 작물의 생육단계에 따라 비산먼지 억제효과를 보였으며, 유묘기보다 출수기에서 비산먼지 억제효과가 높게 나타났다. 따라서 토지피복효과 이외에 캐노피에 따른 비산먼지 억제효과가 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 작물재배에 따른 비산먼지 발생 및 억제 효과에 대해 알 수 있었다. The Saemangeum has a dry surface characteristic with a low moisture content ratio due to the saline and silt soil, so the vegetation cover is low compared to other areas. In areas with low vegetation cover, wind erosion has a high probability of scattering dust. If the vegetation cover is increased by cultivating crops that can withstand the Saemangeum reclaimed environment, scattering dust can be reduced by reducing the flow rate at the bottom. Thus, the purpose of this study is to analyze the effect of suppressing the generation of fine dust and scattering dust by cultivating winter forage crops on the Saemangeum reclaimed land. While growing 0.5 ha of barley and 0.5 ha of triticale in Saemangeum reclaimed land, the concentration of fine dust was monitored according to agricultural work and growth stage. Changes in the concentrations of PM-10, PM-2.5, and PM-1.0 were monitored on the leeward, the windward and centering on the crop field. As a result of monitoring, PM-1.0 had little effect on crop cultivation. the concentration of PM-10 and PM-2.5 increased according to tillage and harvesting, and tillage had a higher increasing the concentration of PM-10 and PM-2.5 than that of harvesting. According to the growth stage of crops, the effect of suppressing scattering dust was shown, and the effect of suppressing scattering dust was higher in the heading stage than in the seedling stage. So, it was found that there was an effect of suppressing scattering dust other than the effect of land covering. Through this study, it was possible to know about the generation and suppression effect of scattering dust according to crop cultivation.

초미세먼지 저감을 위한 광촉매 외장도료의 질소산화물 제거 성능 현장 실험 분석

김미연,김형근,박진철 대한설비공학회 2020 설비공학 논문집 Vol.32 No.12

The aim of this study was to analyze the NOx reduction performance of various photocatalysts such as coating agents, paints, and shotcrete used in actual building enclosures. Prior to the on-site assessment of photocatalytic coating agents, paints and shotcrete, a pre-test under laboratory environment was conducted to analyze the NOx reduction performance of photocatalyst technology based on ISO-22197-1. The method used for the pre-test analysis of NOx reduction performance was used to evaluate photocatalytic applications on the exterior of three buildings in Seoul. In the field test, the application of photocatalyst coating, paint and shotcrete on building walls succesfully removed NOx. The scope of the study investigating NOx reduction performance evaluation was established for NO. 본 연구는 실제 현장인 건물외부에 광촉매 코팅제, 광촉매 페인트, 광촉매 숏크리트를 적용함으로써 미세먼지의 원인물질인 NOx의 저감효과를 정량적으로 분석하였다. NOx 저감을 확인하기 위해 실험실 환경에서 ISO 22197-1에 의거하여 예비시험을 실시한 후, 실제 건물을 대상으로 현장실험을 측정 및 분석하였다. 예비시험을 통해 NO 저감량은 광촉매 코팅재 7.29 μmol/150 ㎠, 광촉매 페인트 5.76 μmol/150 ㎠, 숏크리트 11.28 μmol/150 ㎠로 나타났으며 이는 일본광촉매협회에서 정한 평가 기준인 1.5 μmol/150 ㎠ 이상인 것을 참고할 때 광촉매 외장재료 3개의 제품 모두 NO 제거성능이 기준치 이상임을 확인하였다. 실험실 측정과 현장실험의 실험 조건을 최대한 동일하게 설정하기 위해 UV 광량과 해당 광량에 대한 NO 주입량이라는 변수를 분석하였고, 현장 실험을 위한 광촉매 반응기를 자체 제작하였다. 현장의 UV 광량을 측정하고 이를 고려한 NO 주입량을 3 ppm으로 결정하였다. 현장 실험 결과, NO 제거량은 광촉매 코팅을 적용한 A건물은 11.06 μmol/150 ㎠, 광촉매 페인트를 도포한 B건물은 맑은 날에 10.03 μmol/150 ㎠, 흐린 날은 4.87 μmol/150 ㎠로 나타났다. 광촉매 숏크리트를 설치한 C건물에는 맑은 날에 6.78 μmol/150 ㎠, 흐린 날에 2.62 μmol/150 ㎠로 나타났다. 3개의 건물 모두 맑은 날 측정한 NO 제거량이 2배 이상 높게 나타났다. 실험실에서 측정한 예비시험의 NO 제거 성능에 비해 현장에서 측정한 NO 제거 성능이 높았고, A, B건물이 C건물에 비해 NO 제거 성능이 높게 나타났다. 이는 예비시험을 실시한 실험시 조건보다 UV 광량이 다소 높은 것에 기인한 것으로 판단된다. 광촉매 기술을 활용한 외장재를 실제 건물의 적용 시 주변건물과 환경조건을 고려하여 일조에 유리하게 외장재를 적용하여야 NO 저감을 극대화할 수 있다. 본 연구를 통해 실험실 조건에서 실시했던 ISO-22197-1 NO 제거 성능시험방법을 착안하여 실제 자연광 상태의 대기조건 하에서 건물에 적용해봄으로써, 실험실과 자연상태의 NO 제거성능을 비교하고 정량적으로 확인할 수 있었다. 향후 다양한 환경 조건의 실제 건물들에 적용하여 실험 결과의 객관성을 확보할 수 있는 연구를 수행할 계획이다.

단양 지역 터널입구부 붕괴절토사면 현장조사 및 안정성 해석 사례 연구

김승현 ( Seung Hyun Kim ),구호본 ( Ho Bon Koo ),김승희 ( Seung Hee Kim ) 대한지질공학회 2009 지질공학 Vol.19 No.3

단양과 가곡을 잇는 기존 구국도 59호선에는 35개소의 절토사면이 존재한다. 본 구간은 도로선형이 복잡하고, 폭이 협소하며, 2002년과 2006년 집중강우의 영향으로 절토사면 붕괴, 산사태, 도로침하 현상이 발생되는 등 위험성이 높아 신설국도를 계획하게 되었다. 2006년 12월 신설국도 공사 중 터널입구부사면이 붕괴되었으며, 상부에 존재하는 군도의 중앙선을 따라 인장균열이 발생되었다. 붕괴원인 파악 및 대책공법 제시를 위해서 면밀한 현장조사 및 인장균열에 대한 모니터링을 실시하였고, 스테레오투영망 해석, 한계평형해석, 유한차분해석을 수행하였다. Old national Road No. 59 that connects Danyang and Gagok has 35 dangerous cut slopes. It is relatively narrow and has a poor alignment. The torrential rains in 2002 and 2006 has caused numerous slope collapses, landslides and road settlements in this area. The old road`s high risk level lead to the planning and construction of a new national road. During the construction of the new road in December 2006, the right side of Dugcheon Tunnel entrance has collapsed and tension cracks were observed on the district road above the tunnel. In order to determine the cause of failure, intensive field investigation and monitoring cracks were performed together with Lower Hemisphere Projection Analysis, Limit Equilibrium Analysis and Finite Difference Analysis.