무인이동체기반 철도시설물 자동화 점검시스템 설계

윤혁진 ( Yoon Hyuk-jin ),김대현 ( Kim Dae-hyun ),김재희 ( Kim Jae Hee ),조봉관 ( Cho Bong-kwan ),박찬호 ( Park Chan-ho ),박순응 ( Park Soon-eung ),김영철 ( Kim Young-chul ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.24 No.1

철도교량, 송전철탑 등 작업자의 접근이 어려운 철도시설물의 정기점검을 효율적으로 수행하기 위하여 무인이동체 등을 이용한 자동화 점검 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 철도 운영환경에서 운용 안전을 확보하며 점검 시나리오 작성에서 점검결과 생성까지의 전 과정을 자동화 하는 자동화 점검 시스템 설계 결과를 소개한다. 고속열차 통과시 열차풍 및 전자기파 등 철도 운영환경의 특성을 측정하였고, 무인이동체에 미치는 주요 영향인자를 분석하여 개발하고자 하는 무인이동체 설계에 반영하였다.

현장복구사례를 이용한 긴급복구 시나리오의 적용성 검증

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),정재현(Jae-Hyun Jung) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.2

최근 태풍이나 홍수 등과 같은 자연재해, 구조물 설계 오류 및 부실공사 등으로 인해 수변구조물(교량, 옹벽 등)등에 피해가 늘어가고 있다. 이러한 수변 구조물들은 피해(균열, 파손, 붕괴)가 발생할 경우 수변 구조물뿐만 아니라 그에 따른 추가 피해들이 크게 발생한다. 구조물 손상에 따른 추가 피해로는 시설물의 사용 중단 및 제한, 인명피해, 경제적 손실등이 있다. 이러한 피해(인명피해, 사용 중단 및 제한 등)를 사전에 방지하기 위해 손상이 발생할 경우 현장여건(온도, 강우, 수위 등)에 적합한 복구공법을 적용해야한다. 신속한 보수 · 보강을 시행하여 발생할 수 있는 물적 피해, 인적 피해 등과 같은 손실을 최소할 수 있다. 손상 및 재해(태풍, 홍수)에 의해 피해가 발생했을 경우 경과 시간에 따라 피해(인적, 물적)가 더욱 확산되므로 긴급복구가 더욱 중요하다. 긴급복구를 위해서는 손상에 따른 적절한 보수 · 보강이 중요하다. 본 논문에서는 현장복구사례(교량, 제방, 옹벽, 사면, 댐, 보)를 긴급복구공법 도출 시나리오에 적용하였으며 실제 사용된 복구공법과 비교하여 긴급복구공법 도출 시나리오의 적용성을 검증했다. 적용성 검증을 통해 실제 피해현장에서 보다 적절한 복구공법을 제시할 수 있어 실무 활용에 도움이 될 것으로 기대한다. Recently, damage to waterside structures, such as bridges or retaining walls, is increasing due to typhoons, flooding, aging, etc. In such cases, the damage is not limited to the structures themselves, but can include effects on a wider scale, such as the suspension of and restriction of access to the facilities, human injury, economic loss, etc. To preclude such damage, recovery methods suitable for the particular field circumstances should be applied when damage occurs. By enforcing prompt repairs, the material and human damage and losses that can occur can be minimized. Since the impact of losses caused by damage and disaster increases with the elapse of time, emergency recovery is even more important. In the emergency recovery process, appropriate repair and reinforcement is crucial. In the present study, the derivation scenarios of the emergency recovery method were applied to some field recovery cases, and their applicability was verified by comparison with the recovery methods actually used. It is expected that the results of this study will be useful for practical application, by suggesting more appropriate recovery methods.

분포형 광섬유 센서를 이용한 복합소재 조인트부의 변형율 분포 측정

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),김정석(Jung-Seok Kim),송광용(Kwang-Yong Song),이우근(Woo-Geun Lee) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.4

광섬유 자이로스코프용 사극 권선 장치 개발

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),강상국(Sang-Guk Kang),이원준(Won-Jun Lee),홍창선(Chang-Sun Hong),김천곤(Chun-Gon Kim) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.1

광섬유 자이로스코프는 회전에 의해서 발생하는 Sagnac 위상차를 측정하는 장치이다. 그런데, 광섬유 자이로스코프에는. 회전에 의한 Sagnac 위상차 이외에도 주위 환경 변화에 의한 위상차도 발생한다. 따라서, 주위 환경 변화에 의한 위상 오차를 줄이기 위해서 센서 코일의 광섬유를 사극 권선한다. 본 논문에서는 광섬유 자이로스코프용 사극 권선 장치를 설계하고 제작하였다. 사극 권선 장치를 설계하기 위해서 공리설계 기법을 사용하였으며, 시스템이 가져야 할 기능과 그 성능을 만족시킬 수 있는 설계 변수를 선택하여 서로 사상해 나가면서 전체 시스템을 설계하였다. 제작된 사극 권선 장치는 전자동으로 구동이 가능하며, 두층을 동시에 감을 수 있다. 또한,OTDR 시스템을 이용하여 사극 권선 중 광섬유의 미소 굽힘에 의한 결함을 측정하였다. Fiber optic gyroscope is an instrument which measures the rotation rate based on Sagnac phase difference. The due factor resulting in phase difference is the environmental change to time as well as Sagnac phase difference by rotation. To reduce the phase error by the environmental change, the optical fiber has to be wound with quadrupole pattern. In this paper, quadrupole winder necessary for fiber optic gyroscope was developed based on the axiomatic design. The design began with functional requirements and related design parameters and through zigzagging and decomposition the design was accomplished. The results show that the full process can be automatic and wind two layers simultaneously. And defects caused by micro bending during winding process was measured.

광섬유 FBG 센서를 이용한 운행 열차의 윤중 측정

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),김정석(Jung-Seok Kim),김정국(Jeong-Guk Kim),서승일(Sung-Il Seo),권석진(Seok-Jin Kwon) 대한기계학회 2014 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2014 No.2

재난피해복구정보 전자문서 및 관리시스템 개발

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),김주성(Joo-Sung Kim),박정준(Jung-Jun Park),장태우(Tai-Woo Chang) 한국전자거래학회 2015 한국전자거래학회지 Vol.20 No.2

재난피해의 확산 방지를 위해서는 피해 발생 초기의 대응 및 응급복구가 중요하나, 현재는 지침 및 인력에 의존하고 있으며, 대응속도를 향상시킬 수 있는 기술적 지원은 부족한 실정이다. 본 논문에서는 시설물의 피해정보를 신속하게 획득하고 정보 전송을 통해 공유할 수 있도록 하기 위한 전자문서와 관리시스템의 개발에 대해 설명한다. 컴퓨터 및 스마트폰 등을 통해 획득된 정보는 전자문서를 거쳐 피해정보 획득 네트워크를 통해 데이터 관리시스템과 복구지원 프로그램으로 연결될 수 있도록 하였다. 피해정보의 신속한 공유는 재해에 대비하고 대응하는데 큰 도움이 될 것으로 판단된다. To prevent the spread of damage, initial reaction and emergency repair are important. But up to now they depend on some guidelines and man power owing to the lack of technical support. In this paper, we described the development process of several electronic documents and information management system of them to rapidly acquire and share damage information of the infrastructure. The damage information, which is acquired by the computer and smart phone, is transformed to the electronic documents and connected to data management system through the damage information acquisition network. These systems could readily be used for preparing a countermeasure of the disaster and disaster recovery.

광섬유가 삽입된 철도용 보강토 옹벽의 초기 변형율 측정

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),송광용(Kwang-Yong Song),김대상(Daesang Kim),김기환(Kihwan Kim),김정석(Jung-Seok Kim),권태수(Tae-Soo Kwon),나희승(Hee-Seung Na) 한국철도학회 2009 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.5월

The research of applying reinforced retaining wall due to support the land pressure that given from train's load has been accomplished actively in domestic area. After the retaining wall has been installed, the collapse or partial destruction that generated by effect of train's vibration and repetitive load of train may be induced. Accordingly in the period of using this, the sufficient durability should be guaranteed and years of durability are one hundred and as these are longer than road structure's, the technique that introduced to wall and monitor the long-term strain is necessary. In this paper, the optical fibre is induced vertically to the reinforced retaining wall and after the subsistence of optical fibre is confirmed, the early strain that applied to optical fibre after insertion is monitored. Before and after the concrete placing, damage feasibility of optical fibre is measured by using OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) and after concrete is cultivated, the early strain induced to optical fibre is measured by application of BOCDA (Brillouin Correlation Domain Analysis) system.

광섬유의 브릴루앙 산란을 이용한 복합소재 외팔보의 변형율 측정

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon),송광용(Kwang-Yong Song),김정석(Jung-Seok Kim),신광복(Kwang-Bok Shin),원종운(Jong-Un Won),나희승(Hee-Seung Na) 한국철도학회 2009 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2009 No.11월

The application of light weight technology using composite in railway structure is actively being realized for the purpose of speed improvement, guarantee of safety, reduction of fuel, improvement of maintenance and etc. Especially, the application of composite to Korean tilting train, light weight train and low floor bus is now generalized and the research of applying the composite to special structure, such as core structure like bogie and the crash absorption equipment, is also being in progress. In this paper, longitudinal strain distribution of composite cantilever beam was measured applying the optical fiber sensors that uses the BOCDA (Brillouin Optical Correlation Domain Analysis) techniques. The 5mm thickness test specimen was fabricated by laminating the glass/epoxy prepreg and curing in the autoclave and the longitudinal strain was measured by increasing the loading from 200g to 2000g at 350㎜ length cantilever. At this moment, the spatial resolution was about 9mm and the strain error was ±20 με.

무인이동체를 활용한 선로 시설물 점검 기술 동향

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon) 대한전기학회 2020 전기의 세계 Vol.69 No.4

전철화에 따라 전기분야 주요 철도시설물이 지속적으로 증가하고 있어, 점검시간을 단축시키면서 효율적으로 점검을 수행할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 본 논문에서는 무인이동체를 활용하여 레일, 궤도, 전차선의 점검을 수행하는 국외 사례를 폭넓게 조사하였으며, 적용된 기술을 분석하였다. 전세계적으로 시범적용이 활발히 이루어지고 있으나, 현업에 상시 적용하기 위해서는 철도 운용환경에 대하여 고려가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다. As railroads continue to increase in major railroad facilities in the electric field, there is a need for technology development that can efficiently perform inspections while reducing inspection time. In this paper, we investigated a wide range of foreign cases in which inspection of rails, tracks, and power lines using unmanned vehicles and analyzed the applied technologies. Although pilot applications are being actively carried out all over the world, it is necessary to further consider the railroad operation environment in order to apply them in the field at all times.

광섬유 센서를 이용한 열차 윤중 측정 장치 개념설계

윤혁진(Hyuk-Jin Yoon) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11

Railway bogie is composed of the bogie frame to support the load of the car body firmly and deliver the force of traction or the braking power to a train and various electrical & mechanical components such as transmission, brake system, wheel set, axle, axle box, and etc. During the commercial operation, when some components of the bogie are damaged, the diagonal balance may break down which can induce the derailment of the train and unevenly wear the rail. In this paper, we made a conceptual design of wheel load detection system for every wheel which can be used to check the diagonal balance of the bogie and various parameters to influence the derailment of train. Distributed optical fiber sensors are embedded in the rail and data logger is installed on the wayside of the rail which has a spatial resolution of an order of centimeter to satisfy the pointed contact between the wheel and rail.