녹색사회기반시설의 소음에너지 하베스팅을 위한 기초실험 연구

조병완,김현식,김경태,윤광원,Jo, Byung-Wan,Kim, Hyun-Sik,Kim, Kyung-Tae,Yoon, Kwang-Won 한국전산구조공학회 2010 한국전산구조공학회논문집 Vol.23 No.5

In this study we propose noise energy harvesting for green infrastructure development. In this regard, infrastructures such as railroad, subway, and road are taken into consideration as sources of noise which provides energy through certain wave forms. As the need of recycling noise energy became reasonable due to the increase of infrastructure usage, the capacity and property of our noise energy generating device, which uses electromagnetic induction for electricity generation, are analysed in this paper. Consequently, the outcomes of this experiment show the fact that maximum electricity is generated from the device at a specific point of noise frequency, and the relation between air pressure caused by noise and the electricity generated by the device is in a specific proportional form either linear or non-linear. The major points of developing noise energy generating device in order to apply it into social infrastructure are discussed in this paper as well. 지구온난화 증가에 따른 교토협약으로 전 세계적으로 녹색 신 재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 철도, 도로, 지하철 등 터널 내에서 상상을 초월하는 차량의 진동 소음으로 인한 소모에너지를 음력 발전을 통하여 에너지를 하베스팅 하는 녹색사회기반시설 시스템을 구축하기 위해 전자기유도를 활용한 자체적인 소음발전 디바이스를 적용하여 실제 사회기반시설의 종류별 소음특성에 따른 소음발전 디바이스의 적용성 및 효율성을 분석하였다. 실험결과 소음발전 디바이스는 특정 진동수의 소음에서 최대 전압 및 전력을 나타냈으며, 소음원으로부터의 거리 및 소음의 음압에 따라 발생하는 전압 및 전력이 특정한 관계를 가진다는 사실을 확인하였다.

지능형 과적단속을 위한 시스템 구축 연구

조병완,윤광원,박정훈,최지선,Jo, Byung-Wan,Yoon, Kwang-Won,Park, Jung-Hoon,Choi, Ji-Sun 한국전산구조공학회 2011 한국전산구조공학회논문집 Vol.24 No.4

과적차량은 도로관련 사회간접자본과 국가 경제적 측면, 교통류, 도로안전 등 다양한 측면에서 악영향을 미치고 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 지능형 과적차량 단속시스템 개발을 위하여 유비쿼터스 센서네트워크(USN) 시스템을 구성하였다. 그리고 WIM(Weight-in-motion) 시스템과 달리 도로자체의 변형을 측정하여 주행중인 차량의 축을 감지한 후, 도로 하면에 부착된 변형률센서를 통하여 얻은 신호와 해석방법을 이용하여 차량의 중량을 계산하는 방안을 제시하였다. 또한 유전자알고리즘 기법의 차량하중 분석방법을 위한 시뮬레이션 실험을 실시하였고, USN구성을 위한 센서의 무선화 테스트를 실시하였다. Overload vehicles have demoralizing influence upon the social overhead capital, economics of nation, traffic flow and road safe as various components. Accordingly, this study established a ubiquitous sensor network system to develop an intelligent regulation system to monitor overloaded vehicles in motion. and Unlike WIM, after detecting the axle of driving vehicles by measuring deformation of roads, this system calculates the weights of vehicles by using signals from the strain sensors installed under the road and an analysis method. Also the study conducted an simulation test for vehicle load analysis using genetic algorithm. and tested wireless sensor for USN system.

아스팔트포장 도로의 유지관리체계 개선에 관한 연구

조병완,한상주,Jo, Byung-Wan,Han, Sang-Joo 한국도로학회 2003 한국도로포장공학회 논문집 Vol.5 No.1

본 연구에서는 과거의 비과학적인 포장관리의 한계를 극복하기 위해, 포장 상태를 정확하게 판단하고. 분석하여 적절한 유지보수 방법을 제시할 수 있는 경제적이고 효율적인 포장도로 유지관리 시스템(PMS)을 개발하였다. 우선 PMS에 관한 국내 외 자료와 서울시 포장 조사 데이터를 이용해서 포장 조사에서 분석 평가, 의사 결정 등의 일련의 과정에 대한 논리적 알고리즘을 구성하고, 국내 외 연구사례와 상세육안조사 결과를 통해서 이러한 알고리즘의 적합성을 평가하였다. 또한 개발된 알고리즘을 바탕으로 도로 관리자가 쉽게 사용할 수 있도록 통합 시스템으로서 PMS 프로그램과 GIS 프로그램을 개발하였다. In this study, developed economic and efficient Pavement Management System (PMS) that can produce suitable M/R method through estimation and analysis of pavement condition exactly, to overcome past unscientific pavement management limitations. First on the basis of data of the inside and outside of the country on PMS and pavement condition data of Seoul metropolitan, composed logical algorithm such as pavement condition investigation and analysis, detailed eye investigation whole system estimation etc, and it verified that this algorithm is suitable system through the inside and outside of the county PMS research examples and results of detailed eye investigation. Also, Considering user interface, developed PMS program and GIS program with such logical algorithm.

U-중차량 무인과적단속시스템 구축방안에 대한 연구

조병완,김도근,최해윤,박정훈,윤석민,Jo, Byung-Wan,Kim, Do-Keun,Choi, Hae-Yun,Park, Jung-Hun,Yoon, Suk-Min 한국전산구조공학회 2007 한국전산구조공학회논문집 Vol.20 No.3

과적차량은 도로와 교량의 내구성 감소에 가장 큰 위험요소 중 하나여서 지금까지 이런 문제를 제한하기 위해 과적차량에 대한 단속이 실시되어 왔다. 그러나 기존의 시스템은 많은 문제점을 내포하고 있어서 이에 대한 대처방안이 요구되고 있다. 이러한 이유로 본 논문에서는 기존 문제점 해결과 u-ITS의 구축을 위해 무인화, 무선화 기반의 U-중차량 무인과적 단속시스템 구축방안을 제시하며 이를 위해, 시스템 구성방법, USN의 적용, 시스템 제어부와 WCDMA/HSDPA의 설계에 대해 연구하고 WIM 센서의 성능에 대해 검증하였다. Overloaded Vehicles are one of biggest of hazard in durability decrease of roads and bridges. Thus, regulation was put in force about overloaded vehicles to reserve this problem. However, existing system had many problems. For these reasons, this paper presents solutions of U-intelligent overload vehicles regulation system based on manless and wireless for fixing of problems of existing system and construction of u-lTS. With this in mind, we studied about composition method of system, applications of USN, design of system controller, WCDMA/HSDPA and we verified performance of WIM Sensors in this paper.

베이지안 회귀 및 상관분석을 통한 지하철 진동발전 모델의 수정과 기전력 분석

조병완,김영석,이윤성,김윤기,Jo, Byung-Wan,Kim, Young-Seok,Kim, Yun-Sung,Kim, Yun-Gi 한국전산구조공학회 2013 한국전산구조공학회논문집 Vol.26 No.2

This study is to update of vibration power generating model and to analyze electromotive force on subway. Analysis of electromotive force using power generation depending on classification of locations which are ballast bed and concrete bed. As the section between Seocho and Bangbae in the line 2 subway was changed from ballast bed to concrete bed, it could be analyzed at same condition, train, section. Induced electromotive force equation by Faraday's law was updated using Bayesian regression and correlation analysis with calculate value and experiment value. Using the updated model, it could get 40mV per one power generation in ballast bed, and it also could get 4mV per one power generation in concrete bed. If the updated model apply to subway or any train, it will be more effective to get electric power. In addition to that, it will be good to reduce greenhouse gas and to build a green traffic network. 본 논문에서는 페러데이 법칙을 이용한 진동발전 장치를 지하철의 자갈도상과 콘크리트 도상의 분류에 따른 기전력 량을 분석 하였다. 지하철 2호선 서초~방배 구간의 자갈도상에서 콘크리트 도상 변경으로 동일한 전동차 운행속도로 동일 구간에서 차량운행에 의한 동특성을 분석하고 진동력발전 장치를 이용해 얻어질 수 있는 기전력 량을 분석하였다. 또한 페러데이의 법칙에 의한 유도 기전력 식에 의한 계산 기전력 량과 발전 장치에 의한 관측 기전력 량을 베이지안 회귀 분석 및 상관분석을 통하여 철도에 적용되는 모델에 대한 신뢰구간과 모델식을 각 도상별로 업데이팅하였다. 수정된 식을 이용한 기전력은 한 개의 진동발전 장치 당 콘크리트 도상에서 4mV, 자갈도상에서는 40mV의 전력을 얻을 수 있다.

센서네트워크를 이용한 FCM 교량의 처짐 관리 방안 연구

조병완,태기호,권오혁,Jo, Byung-Wan,Tea, Ghi-Ho,Kwon, Oh-Hyuk 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.4

본 연구에서는 FCM 교량의 시공 시 발생하는 처짐과 시공 후 발생하는 처짐의 관리를 위해 센서 네트워크를 활용한 처짐 관리 기술을 제안하고자 하였으며, 센서에 의한 검증실험과 제안된 USN를 이용하여 실제 건설되어지고 있는 현장에 적용함으로써 그 효율성을 입증하였다. 향후, USN은 교량의 장거리 건전도 모니터링에 매우 유용할 것이라 생각된다. Ubiquitous technology is proposed which is used wireless sensor network for deflection management at casting and after casting of FCM bridge. Proposed method are analyzed which are sensor experiment and existing FCM bridge using ubiquitous sensor network. Wireless sensor network enables low-cost sensing of environment. As a results, the field application shows that USN is useful method for structural health monitoring system which long distance away.

과적차량 방지를 위한 유비쿼터스도로에 관한 연구

조병완,윤광원,박정훈,김헌,Jo, Byung-Wan,Yoon, Kwang-Won,Park, Jung-Hoon,Kim, Heoun 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.3

과적차량은 도로 및 교량 구조물과 도로 횡단 시설물 등에 손상요인으로 작용하므로 시설물의 내구성을 단축시켜 이에 따른 유지보수 비용을 증가시킨다. 기존의 단속 시스템은 많은 문제점을 내포하고 있어서 이에 대한 대처방안이 요구되고 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 주행중인 과적차량의 지능형 무인과적 단속 시스템 개발을 위하여 유비쿼터스 센서네트워크 시스템을 구성하고, 무선통신프로토콜을 통한 실내성능실험으로 축중 WIM센서 선정, 하중 및 온도에 따른 변수, 자율공간 송수신 거리 실험을 통해 U-도로 과적차량 무인관리 시스템의 가능성을 검토하였다. 그리고 고속 주행 상태에서도 차량의 하중 측정이 가능한 High Speed WIM Sensor의 성능에 대해 검증하였다. 또한 USN구성을 위한 센서의 무선화 테스트를 실시하였다. 본 연구에서 실시한 실험은 기본적으로 고속 WIM센서와 함께 USN의 구성과 Internal/External Network의 완전 무인, 무선화 시스템을 통한 사용자 중심의 시스템을 구축하는 것이 최종 목적이므로 향후 WCDMA/HSDPA를 이용한 External Network의 구성과 실제 과적 단속 적용을 위하여 Test Bed를 통한 실험이 실시되어야 할 것이다. Overload vehicles operate damage to road, bridge, and then increasing in maintenance and repair cost because structures are reduced durability. The existing regulation systems have many problems and need coping measure. Therefore, this paper organized Ubiquitous sensor network system for development of intelligent auto overload vehicle regulation system about high speed vehicles, also axial load WIM sensor was selected by indoor experiment through wireless protocol. And we examined possibility U-load auto overload vehicle regulation system through experiment of the transmission and reception distance. If this system will apply to road and bridge, might be effective for economy and convenience through establishment of U-IT system. And high speed vehicle that was amalgamate IT technology and existing overload regulation problems, also tested wireless sensor for USN organization. This experiment aim to organize system interface for user through perfection man-less, wireless system of Internal/External Network from high speed WIN sensor with USN organization. Accordingly, it is necessary experimentation through Test Bed for constitution External network and application of actually regulations using WCDMA/HSDPA.

Finite Element Analysis of Planar Effect on the Concrete Pavements

조병완,Jo, Byung Wan Korean Society of Civil Engeneers 1994 대한토목학회논문집 Vol.14 No.5

콘크리트 포장구조에 있어서 온도팽창과 건조수축으로 인한 평면 변위 거동은 차량 하중에 관계없이, 포장슬래브와 노반과의 마찰에 의한 줄눈의 개폐에 주로 기인하고 있다. 따라서 콘크리트 포장구조의 평면 변위 거동을 해석하기 위하여 한 절점에서 dx, dy, 2 자유도를 갖는 직사각형 평면요소의 강성행열과 마찰, 건조수축, 온도 등으로 인한 등가절점 하중을 유도하였다. 콘크리트의 건조수축으로 인한 포장슬래브의 구조해석결과, 슬래브 길이가 길거나 지반과의 마찰계수가 큰 경우를 제외하고는, 큰 응력은 발생하지 않았지만, 차량하중과 조합할때는 인장응력의 증가와 함께 포장 슬래브에 균열이 발생할 수 있음을 보여주고 있다. Since horizontal movements due to shrinkage and thermal gradients in concrete pavements involve no actual load, the stresses induced will be those due to closing of the pavement joints and subbase friction. Consequently, complete derivations of stiffness matrix and equivalent nodal loads due to planar effects on the concrete pavements was throughly undertaken using the finite rectangular elements with two degrees of freedom at each node. The numerical example shows that the tensile stress induced in a pavement due to concrete shrinkage might be negligible except at very long slab and very high coefficient of frictions. However the stresses in conjunction with principal traffic loads might cause cracking problems.

유비쿼터스 기술을 이용한 교량의 상시 모니터링 프로그램 개발에 관한 연구

조병완,김도근,박정훈,김헌,Jo. Byung-Wan,Kim. Do-Keun,Park. Jung-Hoon,Kim. Heoun 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1

In case of collapsed or damaged Servicing infrastructure, such as a bridge, tunnel, dam, a severe loss may have to be incurred. Therefore, infrastructure should not be designed and constructed properly but also maintained impeccably. This paper tried to build an intelligent bridge maintenance system that warn the people on bridge and control traffic in the danger. For the purpose, diverse wireless sensor fields are composed and structure`s database is established. Also the paper develops a bridge maintenance program. Developed programme is regarded as a good tool to provide the utmost bridge management scenario, which is exactly correspondent with the demand and restraint by improving the present bridge management strategy.

석회석(石灰石) 미분말(微粉末)을 이용(利用)한 그린모르타르의 강도(强度) 특성(特性)에 관한 연구(硏究)

조병완,최지선,김경태,Jo, Byung-Wan,Choi, Ji-Sun,Kim, Kyung-Tae 한국자원리싸이클링학회 2013 資源 리싸이클링 Vol.22 No.3

최근 사회기반 구조물이 대형화, 특수화, 다양화 되어감에 따라 강도적인 측면과 환경적인 측면에 부합하는 건설재료를 필요로 하고 있다. 따라서, 시멘트 제조시 주원료인 석회석 미분말을 사용하여 에너지 감축과 $CO_2$발생을 절감하고자 하였으며, 환경부하 저감형 건설재료로 부각되고 있는 고로슬래그, 플라이애쉬를 사용하고자 하였다. 본 연구에서는 수화생성물의 결합력에 따른 화학적 특성을 고려해 내구성 측면을 파악하고자 한다. 그 결과 3일 압축강도가 30 Mpa 이상 측정되었다. 또한 석회석 미분말의 사용량이 증가함에 따라 응결시간이 빨라지고, 길이변화에서 팽창되는 특징을 가지고 있다. 그리고 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였을 때와 비교하여 재령 7일 이전에는 휨강도가 높은 것으로 측정되는 등 기존 건설용 재료를 대체할 가능성이 충분하다고 판단되어진다. According to the recent community-based structures enlargement, specification, and diversification. It needs appropriate construction materials in terms of intensity and environmental aspects. Thus, in manufacturing the cement using micro limestone powder which is main material. It is also expected to save energies and reduces $CO_2$, by using the blast furnace slag and fly ash which are mitigated environmental load construction materials that emerged. In this research, The durability aspect tries to be grasped considering the chemical property according to the coherence of the hydration product. Consequently, The compressive strength was measured over 30 Mpa on 3rd. In addition, according to the content of the limestone powder, the setting time is promoted. It has the feature expanded in the length change. And it is determined because the possibility of replacing the existing for construction material such as it is measured compared with the time to use the portland cement usually that flexural strength is high with the age 7 days ago, so it is sufficient.