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제안 방법
- 1(a) 와 같은 과정으로 공극 크기의 스티로폼을 각 깊이별로 매립후 콘크리트를 타설하고 28일 양생후 시편 뒷면의 작은 구멍으로 용제인 MEK 약품을 주입하여 스티로폼을 제거하여 제작되었다. 한 개의 시험체는 동일한 깊이에 4개 직경의 공극을 갖도록 제작되었으며 Fig.
- 3) 결함 부위를 시각적으로 명확히 구분하기 위해 가우스 필터링 기법에 의해 가중치를 부여한 후 프리윗 마스크기법을 적용한 기법을 제안하였다. 이 기법을 적용한 결과 결함부를 명확히 식별할 수 있었으며, FRP 비부착과 같은 비정형 결함의 경우에도 성공적으로 적용될 수 있었다.
- FRP쉬트 비부착 검출 열화상 실험에서는 할로겐램프와 원적외선램프를 열원으로 수직 5m 거리에서 FRP쉬트 시험체를 3분 가열 후, 자연냉각 상태에서 3분 동안 열화상 촬영을 수행하였다.
- FRP쉬트 비부착 시험체의 경우 열원으로 시험체를 3분 가열한 후, 3분 동안 자연냉각된 열화상으로각각의 열원별 비부착 결함의 검출을 비교분석하였다. 또한, 열원으로 2m 거리에서 FRP쉬트 시험체를 가열한 직후의 열화상과 자연광에 노출되었을 때의 열화상으로 FRP쉬트의 비부착 결함을 검출하였다.
- 각각의 시험체에 대한 표면온도 정보는 Fig. 3과 같이 결함부와 건전부의 위치를 선정하였으며 절대온도로 얻어진 표면온도를 섭씨온도로 전환해서 그래프로 정리하여 비교분석하였다.
- 분석은 표면온도와 열화상에 대하여 수행되었다. 그러나 기존의 열화상 처리 기법의한계 때문에 열화상이 선명하지 않아 비교.분석이 곤란한 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위하여 개선된화상 처리 기법을 적용하여 열화상을 비교분석하였다.
- 두 번째 실험은 CFRP쉬트와 GFRP쉬트가 보강된 시험체에 비부착 부위를 생성시킨 후 할로겐램프, 원적외선 램프 열화상 실험을 수행하고 FRP쉬트가 열에 민감함을 고려하여 추가적으로 일조량이 적은 자연광을 열원으로 사용시 결함의 검출 여부를 검토하였다.
- 또한, FRP쉬트는 열에 민감하기 때문에 내부 공극의 예처럼 근접 가열이 필요하지 않을 수도 있으므로 할로겐램프를 열원으로 사용해서 수직 2m 거리에서 FRP쉬트 시험체를 가열한 직후의 열화상촬영을 수행하였다. 추가적으로 FRP쉬트가 오후 4 시경으로 온도가 낮은 자연광을 받는 동안의 열화상실험을 참고하였다.
- 또한, 열원으로 2m 거리에서 FRP쉬트 시험체를 가열한 직후의 열화상과 자연광에 노출되었을 때의 열화상으로 FRP쉬트의 비부착 결함을 검출하였다.
- 본 열화상 분석은 손상된 시험체로부터 나오는 적외선을 열화상 카메라로 검출하여 얻은 320x240 픽셀의 해상도인 열화상 이미지로부터 육안으로 결함을 식별한 것이다.
- 각 실험의 비교.분석은 표면온도와 열화상에 대하여 수행되었다. 그러나 기존의 열화상 처리 기법의한계 때문에 열화상이 선명하지 않아 비교.
- 그러나 기존의 열화상 처리 기법의한계 때문에 열화상이 선명하지 않아 비교.분석이 곤란한 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위하여 개선된화상 처리 기법을 적용하여 열화상을 비교분석하였다.
- 열화상으로 검출된 결함의 형상이 모호하여 결함의 크기 구분이 어려운 점을 해결하기 위하여 2.4.2 절에서 제시된 기법을 적용하였다. 그 결과 Fig.
- 윤곽선 검출을 위해 중앙 차분 기법을 사용하기 때문에 차분식에 의해 이미지변동의 미분치를 계산할 때 민감하게 영향을 미칠 수 있는 noise를 제거하는 것이 중요하다. 이를 위해 프리윗 마스크 기법 적용 전에 가우스 필터링을 수행해서 픽셀 간 이미지 변화를 식(1)과 같은 가중치를 도입하여 평활화했다. 이 가중치가 도입되어 수정된 이미지에 식(2)와 (3)의 절차를 거쳐 차분을 계산한다.
- 이에 본 논문에서는 기존에 주로 사용되던 할로겐램프와 원적외선 램프를 열원으로 이용한 열화상기법을 적용하여, 콘크리트 내부에 인위적으로 생성시킨 내부 공극과 콘크리트 표면에 보강된 FRP쉬트의 비부착 결함의 검출을 시도하였다. 이와 같은시도는 각 열원별 열화상 기법의 특성을 파악하는데유익하며, 손상의 특성, 즉 손상 깊이, 분포 등에 따라 효과적인 열원을 비교평가할 수 있는 기초자료를 획득하는데 의미가 있다.
- FRP쉬트의 비부착부 검출은 쉬트 자체의 방사율의영향을 크게 받는다(10). 이에 본 실험에서는 Fig. 2 (a)와 같은 제작 과정으로 서로 다른 크기의 비부착부위를 선정하여 표면처리 하지 않은 FRP쉬트와 방사율이 0.8~0.95인 흑색 도료로 표면처리한 FRP 쉬트의 두가지 시험체를 제작하여 서로 비교하였다.
- 이에, 추가적으로 열화상 실험시 FRP쉬트의 취약점인 방사율의 영향을 검토하였다. FRP쉬트와 방사율 0.
- 일반 열화상으로 결함을 검출시 결함부와 건전 부의 구분이 용이하지 못하고 열원으로 할로겐램프와 원적외선 램프를 이용한 열화상 결과를 명확히 구분하기 위하여 열화상에 화상처리를 수행하였다.
- 전술한 할로겐램프보다 열효율이 낮은 열원으로 결함 검출여부를 검토하기위해 일조량이 적은 자연광을 열원으로 이용하여 표면처리한 CFRP쉬트의 비부착 결함을 검출하였다. 그 결과, CFRP쉬트의 경우는 Fig.
- 실험이 수행되었다. 첫 번째 실험은 임의의 깊이와 크기를 갖는 내부 공극을 가진 콘크리트 내부 공극 시험체를 할로겐램프와 원적외선램프를 열 원으로 가열한 후 자연냉각 상태에서 열화상 촬영을 통해 내부 공극을 검출하는 실험이다.
- 수행하였다. 추가적으로 FRP쉬트가 오후 4 시경으로 온도가 낮은 자연광을 받는 동안의 열화상실험을 참고하였다.
- 콘크리트 내부 공극 검출 열화상 실험에서는 할로겐램프와 원적외선램프를 열원으로 수직 5cm 거리에서 콘크리트 내부 공극 시험체를 3분 가열 후, 자연냉각 상태에서 3분 동안 열화상 촬영을 수행하였다.
- 콘크리트 내부 공극의 경우 열원으로 결함 검출가능성이 가장 높은 공극 깊이 1cm인 시험체를 3분가열한 직후의 열화상으로 각각의 열원별 내부 공극결함의 검출을 비교분석하였다.
- 표면온도분석으로 구분되지 않았던 결함을 검출하기 위해 열화상 분석을 수행하였다. Fig.
대상 데이터
- Fig. 2(b)와 같이 총 4개의 시험체가 제작되었으며, 2개는 GFRP, 2개는 CFRP쉬트를 표면에 접착하여 제작하였다. 각 시험체는 4개의 서로 다른 크기(직경이 2, 4, 6, 8cm)의 비부착 부분을 갖도록제작되었다.
- 본 논문에서는 전술한 바와 같이 두 종류의 열화상 실험이 수행되었다. 첫 번째 실험은 임의의 깊이와 크기를 갖는 내부 공극을 가진 콘크리트 내부 공극 시험체를 할로겐램프와 원적외선램프를 열 원으로 가열한 후 자연냉각 상태에서 열화상 촬영을 통해 내부 공극을 검출하는 실험이다.
- 본 논문의 열화상 실험을 위해 사용된 열화상 카메라(FLIR사의 A40M)는 상온 30°C에서 0.8°C의작은 온도 차이도 구분할 수 있는 높은 온도 민감도를 갖고 있으며 320x240 픽셀의 해상도로 미세한픽셀 단위의 분석이 가능하다. 사용된 열화상 카메라의 기본 사양은 Table 3과 같다.
- 본 실험에서 사용된 열원으로는 전력 2000W급의 할로겐램프(halogen lamp), 전력 800W급의 원적외선 램프(far infrared lamp)를 사용하였다.
데이터처리
- 방사율의 영향을 검토하였다. FRP쉬트와 방사율 0.8~0.95인 흑색 도료로 표면처리한 FRP쉬트에 열효율이 낮은 할로겐램프로 가열직후의 열화상에 FRP쉬트에 적합한 표준편차를 0.28로 설정한 가우스 필터링후 프리윗 마스크 기법으로 화상처리처리를 수행하였다. 그 결과, CFRP쉬트의 경우 Fig.
이론/모형
- 본 논문에서 쓰인 화상처리기법은 열화상에 가우스 필터링(Gauss low-pass filtering)을 수행한프리윗 마스크 화상처리기법 (Prewitt mask image processing)이다. 프리윗 마스크 기법은 이미지를 Fig.
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