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레이저 스캐닝 센싱 및 웨이블렛 기반 파수 필터링을 이용한 판구조물의 손상 깊이 추정
김두환(Duhwan Kim),전준영(Junyoung Jeon),강토(To Kang),한순우(Soonwoo Han),박규해(Gyuhae Park) 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.5
본 연구에서는 정상파 응답을 측정하는 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 2차원 웨이블렛 변환 파수 필터링을 통해 구조물의 손상을 파수로 탐지하는 방법과 파수로 표현된 결과를 활용해 손상 깊이를 정량화 하는 방법을 소개한다. 시편에 설치된 압전 구동기를 통하여 구조물에 50 kHz 이상의 고 주파수 단일 신호를 통해 정상상태로 가진하고, 구조물을 거울 방향 조절 장치와 laser Doppler vibrometer를 이용하여 측정하고 신호처리를 통한 정상상태 응답을 획득한다. 획득된 정보를 2차원 웨이블렛 변환과 손상영역의 파수를 확인할 수 있는 신호처리를 이용하여 손상가시화를 진행한다. 파수로 표현된 손상가시화 결과와 Lamb wave 방정식을 활용하여 손상의 깊이 방향 정보를 획득한다. 검증을 위해 알루미늄 판재와 강관을 이용하여 실험을 진행했고, 그 결과는 본 연구에서 소개하는 방법이 손상 탐지와 정량화에 효과적임을 증명했다. This paper presents the use of 2-D wavelet-based wavenumber filtering with single-frequency standing wave excitation for damage detection in various structures. Using a single, fixed frequency excitation from a mounted piezoelectric transducer, the full steady-state wave field can be obtained using a laser Doppler vibrometer with a mirror-tilting device. To detect and visualize damage, 2-D wavelet transform, which has various scale components, is applied. Mapping processes based on local wavenumber filtering are carried out for damaged area visualization, and thickness estimation is performed based on the Lamb wave equation. Several experiments are performed on aluminum plates and steel pipes to demonstrate the effectiveness of the proposed technique. The results demonstrate that the proposed technique is considerably effective in damage detection and visualization at high interrogation speeds.
디지털 이미지 분석을 이용한 지오텍스타일 공극 분포의 정량화
김두환(Duhwan Kim) 한국지반신소재학회 2013 한국지반신소재학회 논문집 Vol.12 No.1
본 논문에서는 지오텍스타일 공극 크기 분포를 이미지 분석방법을 이용하여 정량적으로 산출하였다. 연구과정은 실내시험을 통해 지오텍스타일-지오멤브레인 층으로 된 재료를 에폭시 레진으로 포화시킨 후, 양생, 절단하여 그 표면을 디지털 광학현미경으로 관찰하고 정량화함으로 이루어졌다. 여기서는 재료공학에서 주로 사용하는 공간학(stereology)의 개념을 사용하였으며, 지오텍스타일 필라멘트에 의해 둘러싸인 공극의 크기를 최대내접공극크기분포(LIOS)로 표현하였다. 지오텍스타일 내부 축적빈도 50%에 해당하는 공극직경이 압축응력이 10kPa에서 300kPa로 증가함에 따라 45μm가량 감소하였으며, 다시 압축응력을 10kPa로 되돌렸을 경우 초기치의 90%정도 수준으로 회복하였다. 마찰형 지오멤브레인 표면에서 연직응력 100, 300kPa을 받으며 전단되었을 경우 평균 공극의 크기가 각가 32, 16.5% 감소하였다. 본 논문의 시험 및 분석 결과는 지오텍스타일 내부의 최대내접공극 크기분포가 표면거칠기가 다른 지오멤브레인 표면에서 압축 및 인터페이스 전단됨에 따라 어떻게 변화하는지를 보여준다. This paper presents results from a study undertaken to quantitatively evaluate the geotextile pore sizes using optical image analysis. The evaluation was conducted by observing surfaces of coupons cut from resin-impregnated specimens of geotextile-geomembrane layered under various load conditions. Stereological concepts were applied to collect representative specimens from a series of laboratory tests. The sizes of voids enclosed by filaments were expressed in terms of the largest inscribing opening size (LIOS) distribution. The opening diameter corresponding to the 50% cumulative frequency decreased by about 45mm as the load increased from 10 to 300kPa and recovered to about 90% of its initial state on unloading back to 10kPa. The average void size was reduced by 32 and 16.5% as the geotextile was sheared against a textured geomembrane under normal stresses of 100 and 300kPa, respectively. The results showed how the LIOS distribution varied as a function of normal stress and interface shear displacement against a smooth and a textured geomembrane surfaces.
김두환(DuHwan Kim),이성민(Sungmin Lee),유태식(Taesik Yu),김효성(Hyosung Kim) 전력전자학회 2011 전력전자학술대회 논문집 Vol.2011 No.7
인터넷데이터센터는 현대 IT산업의 중심설비로서 수십 ㎿의 전력을 소비하는 집중부하형태를 취하고 있다. 인터넷데이터센터의 특성상 전원의 신뢰성을 높이기 위하여 무정전전원장치(UPS)를 사용하는 것이 필수사항이다. 따라서 기존의 교류 방식은 (교류-직류), (직류-교류), (교류-직류)의 3단계 전력변환이 필요하여 전체 급전계통의 효율저하를 가져온다. 이에 비하여 직류급전방식은 기존 계통 망에 연결하기 위한 (교류-직류) 1단계의 전력변환만 필요하므로 효율을 크게 개선할 수 있을 뿐만 아니라 전원의 신뢰도를 높일 수 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 인터넷데이터센터 내에 220V교류방식과 300V직류방식의 시험용 급전계통을 구축하고 똑같은 부하운전 조건에서 실제의 급전효율을 측정하였다.
이성민(Sungmin Lee),김두환(Duhwan Kim),유태식(Taesik Yu),김효성(Hyosung Kim) 전력전자학회 2011 전력전자학술대회 논문집 Vol.2011 No.7
최근 들어 디지털 제품의 급증으로 인해 직류를 사용하는 부하가 증가하고, 직류 배전망에 대한 관심이 높아 지고 있다. 하지만 직류는 교류와 다르게 직류 배전시 부하의 단락 사고가 발생하면 지속적으로 아크전압이 발생하는 문제가 있기 때문에 차단이 어렵다. 인체의 안전과 전력설비 및 기기의 안전성을 확보하기 위해서는 고장전류로부터 계통을 보호하기 위한 차단 기술이 필요하다. 본 논문에서는 효과 적인 직류 차단에 대하여 실험적으로 연구하였다.
dSPACE를 사용한 Line Interactive UPS의 제어알고리즘 개발
유태식(Taesik Yu),김두환(Duhwan Kim),김효성(Hyosung Kim) 전력전자학회 2010 전력전자학술대회 논문집 Vol.2010 No.7
1㎾~10㎾급의 UPS 토폴로지로서 Line Interactive UPS가 많이 사용되고 있다. Line Interactive UPS는 Single Stage의 AC/DC 변환기 구조를 갖으며 정상상태에서는 적은 전류로 DC측 에너지 저장장치의 충전상태를 유지만 하면 되므로 운전 효율이 높고 가격이 저렴하다. 그러나 고성능의 전류/전압 제어기술이 요구되므로 제품화하는데 어려움이 많다. 본 논문에서는 MATLAB Simulink와 연동하여 간단히 다양한 제어알고리즘을 구현 할 수 있는 dSPACE 장비를 사용하여 실험 장치를 구축하고 Single Stage UPS의 제어알고리즘을 구현하였다.