확장형 칼만필터를 이용한 현수교의 감쇠성능 평가

박동욱(Park Dong-Uk),김남식(Kim Nam-Sik) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 A Vol.31 No.2A

감쇠비는 현수교에 있어서 교량진동을 평가하기 위한 중요한 동적 요소 중 하나이다. 하지만, 실재 현수교에서 계측된 상시 진동신호로부터 감쇠비를 직접적으로 추정하는 것은 현실적으로 매우 어려운 일이다. 뿐만 아니라, 한정된 계측자료를 이용하여 추정된 감쇠비로부터 공기역학적 감쇠와 마찰 감쇠를 구분하는 것은 더욱 어렵다. Macdonald는 2005년 발표한 자료에서 공기 역학적 감쇠성능은 풍속에 따라 선형적으로 증가한다고 하였으며, Park등은 감쇠성능은 진동의 크기에 따라 변화할 수 있다고 하였다. 따라서 본 논문에서는 이러한 감쇠비, 풍속, 진동의 크기 사이의 관계를 연구하여, 추정 감쇠비로부터 공기역학적 감쇠와 마찰 감쇠를 구분하고자 하였다. 본 논문에서 감쇠비 추정대상으로는 전라남도 고흥에 위치한 소록대교를 선택하였으며, 감쇠비 추정에는 Hilbert 변환법을 이용한 방법과 확장형 칼만필터를 이용하였다. 또한 두 방법으로 추정된 감쇠비들을 상호 비교를 실시하였다. 그 결과, 상시진동 자료와 차량재하실험으로부터 얻어진 자료를 이용하여 추정된 감쇠비와 풍속, 그리고 가속도의 크기를 이용하여 추정 감쇠비로부터 공기역학적 감쇠 성능과 마찰 감쇠 성능의 구분이 가능하다는 것을 알 수 있었다. The damping ratio as an index of bridge vibration could be considered as one of the important dynamic characteristics of a suspension bridge. But estimating of damping ratio on an existing suspension bridge under ambient vibration condition could be a laborious task. Moreover, it is not simple to directly distinguish aerodynamic damping and friction damping from apparent damping. According to previous studies, the aerodynamic damping properties can be linearly affected by wind speed level, and apparent damping ratio can be affected by amplitude of vibration. Therefore, in this article, the relationships among damping ratio, wind speed level and amplitude of acceleration were studied for separating extract aerodynamic damping and friction damping from apparent damping. Damping ratios on Sorok Bridge, a suspension bridge which is a located in Go-Heung, Korea, were estimated by two different methods as using Hilbert transform and extended Kalman filter which were well known as effective estimation methods for non-linear state. It was possible to distinguish aerodynamic damping and friction damping from apparent damping using averaged normal components of wind speed, RMQ values of acceleration, and estimated damping ratios from wind-induced vibration responses and vehicle loading responses.

단변분 탐색법에 기초한 고속철도교량의 수치해석 모델 개선

박동욱,김남식,김성일,Park, Dong-Uk,Kim, Nam-Sik,Kim, Sung-Il 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.1

유한요소 해석 기술의 발달에 따라 수치해석은 실구조물의 상태파악 및 유지관리에 중요한 요소가 되었다. 이러한 유한요소 해석모델을 이용하여 실 구조물의 상태 파악하고 수치 실험을 행하기 위해서는 계측 응답을 바탕으로 수치해석 모델의 개선이 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 새롭게 개발된 단변분 탐색법을 기반으로 반복적 개선을 수행하면서도 미분함수를 작성하지 않아도 되는 새로운 수치해석모델 개선기법을 소개하고, 동적안정성 분석을 통하여 고속철도교량에서의 적용성을 검토하였다. 정확한 동특성 분석을 위하여 무선계측시스템과 계측점 이동법을 이용한 세밀한 계측을 실시하고, 상관성 검토 및 모드분해기법을 활용하여 고유진동수와 모드형상을 추정하였다. 설계자료를 바탕으로 구축된 수치해석 초기 모델을 추정된 동특성과 개발된 수치해석 모델 개선 기법을 이용하여 모델 개선을 수행하였으며, 개선된 모델을 이용한 수치 실험 결과와 실 교량에서의 응답과 비교하여 수치해석 모델 개선 기법의 적용성을 검토하였다. 또한, 개선된 모델의 유용성을 검토하기 위하여 고속철도교량의 동적안정성 분석을 실시하여 성공적으로 수행할 수 있었다. 개발된 수치해석 모델 개선기법의 적용성을 추가적으로 검증된다면, 다양한 구조물 및 교량에서 개발된 수치해석 모델 개선기법을 사용할 수 있을 것이다. Numerical model became one of most important tools for identifying the state of an existing structure in accordance with development of numerical analysis techniques. A numerical model should be updated based on the measured responses from the existing structure to accurately use the model for identifying the state of the bridge and executing numerical experiments. In this study, a new model updating method based on repetition method without a differential function is introduced and applicability for high speed railway bridge is verified with dynamic stability analysis. A fine measurement based on measurement points roaming method was executed with an wireless measurement system for precise dynamic characteristic analysis. The natural frequencies and mode shapes were estimated by correlation analysis and a mode decomposition technique. An initial numerical model was constructed based on design drawings and the model have been updated in accordance with the introduced model updating method. The results from numerical experiment and field test have been compared for verifying the applicability of the model updating method. And the dynamic stability analysis has been executed to verify the usability of the updated numerical model and the model updating method. It seems that the model updating method can be used for various bridges after evaluation of applicability for other type bridges in further studies.

제언 - 산업안전보건 자료와 정보 공개 수준을 높이자!

박동욱,Park, Dong-Uk 대한산업보건협회 2014 산업보건 Vol.313 No.-

생물학적 유해인자에 의한 건강장해와 노출평가방법(1)

박동욱,Park, Dong-Uk 대한산업보건협회 2004 산업보건 Vol.191 No.-

대전력 계통에서의 광전송시스템

박동욱,이우영,Park, Dong-Uk,Lee, U-Yeong 한국전자통신연구원 1984 전자통신 Vol.6 No.4

대전력 시험시의 측정일반

박동욱,박병락,Park, Dong-Uk,Park, Byeong-Rak 한국전자통신연구원 1983 전자통신 Vol.5 No.2

한국산업위생학회의 "산업위생 발전을 위한 토론회"

박동욱,Park, Dong-Uk 대한산업보건협회 1998 산업보건 Vol.124 No.-

생물학적 유해인자에 의한 건강장해와 노출평가방법(2)

박동욱,Park, Dong-Uk 대한산업보건협회 2004 산업보건 Vol.192 No.-

최근 생물학적 유해인자의 노출로 인한 건강상의 노출평가방법에 대한 관심이 높아지고 있으며 앞으로도 더욱 커질 것으로 보인다. 이에 곰팡이, 박테리아, 엔도톡신을 중심으로 건강장해와 노출평가방법에 대해서 원고를 게재한다.

반도체 웨이퍼 가공 공정 역학 조사에서 과거 노출 평가 방법 고찰

박동욱,Park, Dong-Uk 한국환경보건학회 2011 한국환경보건학회지 Vol.37 No.1

The objective of this study is to review retrospective exposure assessment methods used in wafer fabrication operations to determine whether adverse health effects including mortality or cancer incidence are related to employment in particular work activities and to recommend an appropriate approach for retrospective exposure assessment methods for epidemiological study. The goal of retrospective exposure assessment for such studies is to assign each study subject to a workgroup in such a way that differences in exposure within the workgroups are minimized, as well as to maximize the contrasts in exposure between workgroups. To reduce the misclassification of exposure and to determine if adverse health effects including mortality or cancer incidence are related to particular work activities of wafer fabrication workers, a minimum requirement of work history information on the wafer manufacturing eras, job and department at which they were exposed should be assessed. Retrospective assessment of the task that semiconductor workers performed should be conducted to determine not only the effect of a particular job on the development of adverse health effects including mortality or cancer incidence, but also to adjust for the healthy worker effect. In order to identify specific hazardous agents that may cause adverse health effects, past exposure to a specific agent or agent matrices should also be assessed.

Effect of Airborne Lead Concentration Characterized by Size on Blood Lead and Their Relationships

박동욱,하권철,Park, Dong-Uk,Ha, Kwon-Chul Korean Society of Environmental Health 2005 한국환경보건학회지 Vol.31 No.4

4개 업종(축전지제조업, 광명단 제조업, 2차 제련업, 라디에타 제조업)에서 근무하는 총 100명의 근로자를 대상으로 8단계다단충돌기(eight stages personal cascade imparter)에 의한 입자 크기 별 납농도를 측정하였다 크기 별 납 농도는 총납(PbA), 흡입성납(IPM-PbA), 흉곽성납(TPM-PbA), 호흡성납(RPM-PbA), $1{\mu}m$ 미만의 납$(Pb_{1\mu})$ 그리고 $1{\mu}m$ 이상의 소화성납$(Pb_{ing})$이었다. 동일한 근로자(100명)를 대상으로 혈액에서 납농도를 측정하였다. 혈액 중 납은 원자흡광광도계(atomic absorption spectrometry)의 Zeeman effect graphite furnace를 이용하여 분석하였다. 총 납의 노출농도는 노출기준$(50\;ug/m^3)$을 크게 초과하였다. 평균 호흡성 납 노출농도$(115.7\;ug/m^3)$ 총 납의 노출기준을 훨씬 초과하였다. $1{\mu}m$미만의 납$(Pb_{1\mu})$ 노출농도의 범위는 0.7에서 $(492.2\;ug/m^3)$이나 되었다. 근로자의 $46\%$가 혈액 중 납 농도 40 ug/dL을 초과하였다. 60 ug/dL을 초과한 경우도 $13\%$나 되었다. 입자 크기가 큰 납인 총납, 흡입성 납 그리고 호흡성 납 농도는 혈액 중 납 농도와 유의한 상관을 보였다(p<0.0001). 그러나 가장 높은 상관은 $1{\mu}m$미만의 납$(Pb_{1\mu})$ 혈액 중 납과의 관계였다. T-test에서 $50ug/m^3$이상의 호흡성 납을 나타낸 근로자 그룹과 $50ug/m^3$ 이하의 근로자 그룹간에의 혈액 중 납 농도는 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p=0.000). 이러한 연구결과는 입자크기 구분이 없는 현재의 총납에 의한 노출기준과 측정방법은 미세 납 먼지에 노출되는 근로자의 납흡수를 보호하는데 한계점이 있다는 것을 의미한다. 향후 납 입자크기는 물론 근로자의 개인적인 위생과 작업내용 등을 변수로 납 흡수에 영향을 미치는 종합적인 요인을 찾아내는 연구를 진행할 필요가 있다.