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비선형 초음파 이미징 기법을 통한 시멘트 페이스트 심도부위 균열 시각화
백승오 ( Baek¸ Seungo ),김건 ( Kim¸ Gun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.2
본 연구는 시멘트 페이스트 내부 균열 시각화 및 해상도 증진을 위한 비선형 초음파 이미징 기법을 제안한다. 시멘트 페이스트 시편에 대해 초음파 어레이를 통한 평면파 신호가 수집되었으며, 비선형 빔포밍 기법 및 이미지 합성 기법이 결합 된 ‘신호 후처리 알고리즘’을 통해 고해상도 이미지를 생성하였다. 해당 기술은 이미지의 화질 저하를 유발하는 허상의 생성을 최소화하며 향상된 공간 분해능 및 배경에 대한 높은 대조도를 통해 균열의 크기 및 위치에 대한 보다 정확한 정보를 제공할 수 있다.
백승오 ( Baek Seungo ),이바다 ( Lee Bada ),이정훈 ( Rhee Jeong Hoon ),김건 ( Kim Gun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.1
본 연구는 기존의 종파기반 건설재료 물성 평가방식의 단점을 보완하기 위한 방안으로 비접촉 정상파 기법을 제안하고 이를 이용하여재료 비선형성 지수(β)를 측정함으로써 재료의 물성을 정량화한다. 기존의 종파를 이용한 β 측정법은 시편의 크기가 작을수록 측정에 큰 제약을 받는다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 시편 내부에 인위적으로 무수의 반사파를 형성하고 이들의 중첩에 의해 만들어지는 신호를 분석함으로써 시편의 기하학적 특성에 무관하게 β를 측정한다. 또한, 측정된 β의 원리를 수학적으로 규명하고, 이를 이용하여 재료 비선형성이 높은 시멘트 페이스트 시편의 열 손상에 따른 미세균열 성장을 정량화한다.
메카노포어 기반 변형률 가시화 센서 개발을 통한 구조물 안전성 평가 방안
이정훈 ( Rhee¸ Jeong Hoon ),백승오 ( Baek¸ Seungo ),김건 ( Kim¸ Gun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.2
본 연구에서는 변형률 시각화가 가능한 고분자 소재개발을 통한 새로운 구조물 안전성 평가 방안을 제안한다. 개발된 고분자 소재는 하중이 발생하는 위치에서만 색이 변하고, 발생 하중 크기에 따라 색 강도 또한 변하도록 설계되었다. 이러한 고분자 소재의 특성들을 활용한 센서 개발은 기존 구조물 안전성 평가 방식의 문제점인 경제성 및 유지관리의 효율성을 높인다는 점에 그 의미가 있다. 본 연구에서는 응력 시각화 폴리머 소재의 센서로써의 활용 가능성을 검증하는 것을 목표로 한다. 먼저, 시공간적 제어가 가능한 고강도 집속 초음파(high-intensity focused ultrasound, HIFU) 시스템과 Mask R-CNN 기반 모델을 통해 발생 하중에 의해 유도되는 색 변화의 영역을 감지하고 분석(RGB값 변화)한다. 둘째로, 동일한 조건에서 폴리머 내부에 발생하는 변형률을 입자화상계측기법 (particle image velocimetry, PIV)을 활용하여 산출한다. 마지막으로 시간에 따른 RGB값-변형률 간의 상관관계를 분석하여 색 강도에 따른 변형률 값을 데이터화하여 구축한 변형률-색 상관관계의 정확성을 분석한다.
천연 섬유를 활용한 시멘트 복합체의 내부 양생 및 건조수축 특성
이정훈 ( Rhee Jeong Hoon ),백승오 ( Baek Seungo ),김건 ( Kim Gun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.1
수분 포화 셀룰로오스 미세섬유(CMF)는 시멘트 복합체 내에서 재료 비선형성을 완화 시키는 내부 경화 효과를 촉진 시키는 잠재력을 가지고 있다. 본 연구에서는 비선형 충격 공진(NIRAS) 기법을 활용하여 양생 및 건조과정에서 CMF를 통한 미세구조 강화 정도를 정량화 한다. NIRAS를 기법을 통해 재료가 지난 고유 비선형성을 반영하는 동적 비선형 파라미터(α)를 측정하여 CMF를 통해 발생한 미세구조 변화를 정량화하고, 질량 변화 및 CT 촬영과 함께 CMF를 통한 내구성 증진 효과를 검증한다. 측정된 모든 변수 간의 상관관계 분석을 통해 α가 미세구조 변화에 높은 민감도를 지니고, 이를 통해 양생 및 건조과정에서 발생하는 경화 효과와 건조수축 완화 효과가 있음을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 CMF를 활용한 시멘트 복합체의 내구성 성능 향상 연구에 지표가 될것으로 예상된다.
비선형 초음파를 이용한 시멘트 페이스트의 탄산화 정량 평가
이바다 ( Lee¸ Bada ),백승오 ( Baek¸ Seungo ),이정훈 ( Rhee¸ Jeong-hoon ),김형기 ( Kim¸ Hyeong-ki ),김건 ( Kim¸ Gun ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.2
본 연구에서는 비선형 초음파 기법을 이용하여 시멘트 페이스트에 대한 탄산화의 영향을 정량화한다. 종파 속도 및 이차 고조파 생성 (Second harmonic generation, SHG)의 물리 현상을 기반으로 측정하는 비선형 계수 (Acoustic nonlinearity parameter, β) 통해 가속 탄산화 과정에서 발생하는 재료의 거시적/미시적 물성 변화를 정량화하였다. 이를 통해 탄산화에 의한 페이스트 내구성 향상을 모니터링하였고, 양생 조건에 따른 탄산화 특성을 분석하였다.