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가설기자재 손상탐지를 위한 누설자속 센서헤드 설계 및 신호처리
김한선 ( Kim Hansun ),예동재 ( Ye Dongjae ),김태헌 ( Kim Taeheon ),박승희 ( Park Seunghee ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1
본 연구에서는 강자성체기반의 연속체 대상물의 손상 탐지에 효과적인 누설자속(MFL: Magnetic Flux Leakage) 기법을 활용하여 가설기자재 중 하나인 강재 파이프에 발생한 미세 손상을 탐지하여, 가설기자재의 품질관리에 적용가능성을 검증하였다. 가설기자재 중 하나인 강재 파이프는 콘크리트 타설 후 콘크리트가 일정 강도를 얻기 전까지 지어진 거푸집을 지지하는 동바리인 파이프서포트, 작업자가 공중에서 작업할 수 있도록 하는 강관비계에 주로 사용되며, 이는 공사 초기에 설치되고 완공 후 제거되어, 사용되는 가설기자재는 다른 건설 재료와는 달리 상당수가 신제품을 사용하기 보단 재사용되어지고 있다. 사용된 가설기자재는 품목별로 품질검수를 실시하지만 검수자의 주관적인 판단에 의존하는 항목이 대다수이고, 성능기준 지침에도 실험적 근거가 아닌 단순 수치만 제시되어 있어 품질평가 및 관리기준이 매우 부실하다. 특히 가설기자재 중 파이프서포트는 2016년 감사원에서 성능분석 결과, 사용된 표본 모두가 부적합 판정을 받아, 불량의 정도가 매우 심각한 것을 알 수 있다. 따라서 품질검사에 적절한 센서헤드 제작을 위해 자기시물레이션을 바탕으로 자화부와 센서부를 설계하고, 강재 파이프 특성상 직경 변화에 유연하게 대응할 수 있도록 센서헤드를 제작하였다.
김한선 ( Hansun Kim ),박세환 ( Sehwan Park ),임정현 ( Jung-hyun Im ),김주원 ( Ju-won Kim ),박승희 ( Seunghee Park ) 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2
강구조물에서는 노후화, 과대하중, 반복하중 등 다양한 요인으로 인해 손상이 발생하게 될 수 있는데, 이러한 손상의 초기대응이 늦을 경우 대형사고로 이어질 가능성이 있다. 이러한 이유로 손상을 조기에 탐지하기 위하여 여러 비파괴검사가 진행되고 있는데, 현 검사 기법으로는 대형 강구조물에 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 연속체 형태의 구조물 진단에 주로 사용되는 누설자속 기반 비파괴검사 기법을 적용하였다. 누설자속 기반 비파괴검사 기법의 가능성을 확인하기 위해, 강판 시편에 각각 다른 깊이의 인위적인 손상을 가하였다. 이후 제작한 센서헤드를 시편에 접근시켜 누설자속의 크기를 측정하였다. 이로부터 추출된 신호에 신호처리를 하여 강판의 손상을 검출하였다.
유한요소 해석을 이용한 PS 텐던 외부 자화용 센서 설계 및 검증
김한선 ( Kim Hansun ),문세범 ( Sebum Mun ),박승희 ( Park Seunghee ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2
현재 공용중인 PSC I형 거더 교량의 경우 공용연수에 따라 노후화되어 안전등급이 지속적으로 낮아지고 있지만, 안전도의 핵심인 PSC 교량의 내부 PS 텐던의 긴장 응력은 거더 성능 관리에 있어 매우 중요한 요소이나 현재 시행하고 있는 정밀안전진단방법의 경우 정확한 정보를 파악하기 어려워 관리가 이루어지지 않는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유한요소 해석을 이용하여 외부 비접촉형 EM 센서를 검증하고, PS 텐던의 외부 자화를 위한 원거리 자기장 및 긴장 응력 계측용 센서를 설계하였다. 그 결과를 바탕으로 센서를 제작하였고, 양측 자화 코일의 거리는 I형 거더의 하부 두께를 고려하여 양측 자화 코일의 거리를 약 1.5[m]로 설정하였으며 유한요소 해석 결과를 토대로 외부자화 시스템을 설치하여 이를 검증하였다.
다채널 마그네틱 센싱기법을 활용한 엘리베이터 와이어로프 진단 기술 적용성 검토
김한선 ( Kim Hansun ),김주원 ( Kim Ju-won ),이승수 ( Lee Seung-soo ),박승희 ( Park Seunghee ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.24 No.2
본 연구에서는 객관적이고 정확한 엘리베이터 와이어로프 손상 진단 결과를 자동으로 도출하기 위하여 멀티채널의 누설자속 센싱기법을 활용하고, 기존의 일차원적인 주적 판단에 의한 와이어로프 진단 시스템 에서 탈피하여 진단의 정확도 및 신뢰성을 향상시킨다. 또한 계측 데이터에서 추출된 다양한 자기특성을 이용한 패턴인식을 통해 손상의 위치와 함께 손상유형 및 크기의 추정이 가능하여 보다 정밀하고 구체적인 진단이 가능하다.
자기센서를 이용한 에스컬레이터 구동체인 국부 손상 진단
김주원 ( Kim Ju-won ),유병준 ( Yu Byoungjoon ),김한선 ( Kim Hansun ),곽반하우 ( Hau Quach Van ),박승희 ( Park Seunghee ) 한국구조물진단유지관리공학회 2019 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.23 No.2
고층의 공공 건축물에서 에스컬레이터는 수많은 탑승자가 동시에 이용하는 필수적인 수직 이동 시설물이다. 에스컬레이터에서 구동체인은 동력을 전달하는 핵심 부품인데, 구동체인 파단에 의한 역주행 사고가 지속적으로 발생하고 있으며, 이는 대형인명사고로 이어지고 있어 이의 예방이 반드시 필요한 상황이다. 본 연구에서는 체인의 초기 파단손상 진단을 통한 예방적 유지관리를 위해 마그네틱 센서 기반의 비파괴 진단 기법을 구동체인에 적용하였다. 이의 실험적 검증을 위해 다채널의 자속신호를 동시 수집할 수 있는 마그네틱 센서헤드를 제작하였고, 이를 에스컬레이터 시뮬레이터에 설치되어 구동되는 더블체인 손상시편에 적용하여 자속신호를 수집하였다. 수집된 각 채널별 자속 신호로부터 국부 손상부에서 발생하는 자속의 변화 특성을 확인하였고, 이러한 특성을 부각하여 이용하고자 다단계의 신호처리를 수행하였다. 가공된 자속신호를 손상 판단을 위해 설정된 통계기반의 임계값에 적용함으로써 구동체인에 발생한 국부손상을 객관적으로 자동 진단하였다.