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문제 정의
- 대역필터를 이용한 필터링은 입력 신호(input signal)에서 노이즈를 제거하거나 감소시키는데 주로 사용되며, 신호로부터 특정 정보를 분리하기 위한 방안으로도 사용할 수 있다. 또한 특정 신호가 다른 주파수 대역의 여러 개의 신호로 이루어져 있을 때, 이를 근사적으로 분리해 내기 위한 방법을 제시한다. 구조물의 신호를 획득하였을 때 구조물의 자체 신호는 저주파 대역이 주를 이루는 반면, 노이즈는 고주파 대역이 주를 이루므로 필터링을 통하여 노이즈를 제거해 낼 수 있다.
- 본 연구는 현재까지 발표된 RTK-GPS/가속도계 통합계산에 의한 구조물 변위 측정 방법들 중에서 가장 정확한 방법을 비교 검증하기 위해 수행되었다. RTK-GPS/가속도계 통합계산에 의한 변위 측정방법은 RTK-GPS에 의한 변위측정 방법과 가속도계에 의한 변위측정 방법을 복합한 것이다.
- 본 연구에서는 구조물의 변위측정을 위한 최적 RTKGPS/가속도계 통합계산 방법을 제시하기 위하여 각각 2가지의 가속도 자료처리 방법과 통합계산 방법들의 정확도를 평가하고 이를 상호 비교하였다. 각 처리방법들의 정확성 및 효용성을 평가하기 위하여 캔틸레버 보 실험체를 구성하여 변위발생 실험을 수행하였고, LVDT로 계측된 실험결과를 기준으로 각 처리방법들에서 계산된 결과를 직접 비교ㆍ평가하였다.
제안 방법
- 구조물의 동적변위를 예측하기 위해 이용된 가속도 자료 처리방법은 FIR 필터 및 EDM 필터를 이용하는 2가지 방법이다. 2가지 가속도 자료 처리방법들의 성능을 평가하기 위하여 캔틸레버 보에 끝단에 그림 6(a)에 나타낸 형태의 동적변위를 발생시켰으며, 이 변위를 LVDT로 측정한 결과를 기준으로 각 처리방법의 성능을 평가하였다.
- RTK-GPS 측정 결과와 가속도계로 측정한 변위의 통합계산을 위해 3장에서 설명된1) RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 및2) 대역별 변위추출에 의한 통합계산의 2가지 방법을 적용하였다.
- 그림 8(b)의 대역별 변위추출에 의한 통합계산에서는 RTK-GPS 측정결과에서 저역대의 변위를 추출하고, 이를 가속도계로 측정한 고역대의 변위와 통합하는 방식으로 최종적인 결과를 계산하였다. RTK-GPS 측정결과에서 저역대의 변위를 추출하기 위하여 먼저 EMD 방법으로 RTK-GPS 측정결과를 주기별로 분해한 후 잔차(residual)에 해당하는 변위를 소거하였으며, 다음으로 EDM 필터를 사용하여 가속도계로 계산한 변위를 기준으로 잔차가 소거된 변위에서 저역대의 변위량을 추출하였다. 마지막으로 추출된 저역대의 변위와 잔차를 통합하여 최종적인 변위량을 계산하였다.
- RTK-GPS/가속도계 통합계산에 앞서 RTK-GPS의 변위 예측 정확도를 비교하였다. 그 이유는 구조물에 발생하는 변위 중 정적, 준정적 변위는 RTK-GPS로 측정 가능하고, 또한 RTK-GPS 측정방법의 정확도가 통합계산 결과의 정확도에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.
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4. 변위 모니터링 실험 및 정확도 평가
가속도 자료를 처리하여 변위를 계산하는 방법들에 대한 비교와 RTK-GPS/가속도계 통합 방법들에 대한 유효성과 정확성을 평가하기 위하여, 그림 5와 같은 캔틸레버 보를 구성하고 이를 통한 휨 실험을 수행하였다.
- 각 변위 측정 방법에 대한 엄밀한 비교와 정확도 평가를 위해 캔틸레버 보 형태의 실험체를 구성하여 다양한 종류의 변위(정적, 준정적, 동적)를 발생시키고, LVDT(Linear Variable Differential Transformer), 가속도계 및 RTK-GPS를 통해 동시에 관측을 수행하였다. 이 때 정확도 분석을 위한 기준변위로는 LVDT로부터 직접 계측된 변위를 이용하였으며, 이를 기준으로 각 가속도계 자료 처리 방법 및 RTK-GPS/가속도계 통합처리 방법별 성능을 비교ㆍ평가하였다.
- 본 연구에서는 구조물의 변위측정을 위한 최적 RTKGPS/가속도계 통합계산 방법을 제시하기 위하여 각각 2가지의 가속도 자료처리 방법과 통합계산 방법들의 정확도를 평가하고 이를 상호 비교하였다. 각 처리방법들의 정확성 및 효용성을 평가하기 위하여 캔틸레버 보 실험체를 구성하여 변위발생 실험을 수행하였고, LVDT로 계측된 실험결과를 기준으로 각 처리방법들에서 계산된 결과를 직접 비교ㆍ평가하였다. 그 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에 적용된 캔틸레버 보 실험체는 구조물 변위 측정을 위한 다양한 자료 처리 방법들에 대한 정확도를 효율적으로 비교를 하기 위하여 콘크리트 블록과 강관 보로 구성하였다. 그 후 캔틸레버 보에 LVDT, RTK-GPS, 3축 가속도계를 보에 동일 위치에 설치하고, 변위를 발생시켜 이를 동시에 측정하였다. 실험 시 각 계측기별 측정 자료가 시각 동기화되어 자동으로 PC에 저장되도록 하였다.
- 시각동기를 위하여 RTK-GPS로 측정한 시각으로 PC의 시간을 지속적으로 갱신하여 가속도계 자료와 LVDT 자료의 저장 시 갱신된 PC의 시각정보와 연계함으로써 RTKGPS 시각과 동기화를 구현하였다. 또한 캔틸레버 보에 설치된 GPS 수신기와 기준국용 GPS 수신기 사이의 거리는 15m 이내가 되도록 하여 정확한 RTK-GPS 측정이 이루어지도록 하였다.
- 또한, 가속도계 및 RTK-GPS로부터 획득된 변위를 통합하는 방법에 따른 영향을 비교하기 위하여1) RTK-GPS 측정한 변위를 기준으로 가속도계로 측정한 변위를 적합화(fitting) 시키는 방법, 2) 변위측정 시 가속도계로 동적변위 부분만을 추출하고, RTK-GPS 측정한 결과에서는 정적, 준정적 변위 부분을 추출하여 통합하는 방법을 각각 다루었다.
- 다음으로는 잔여 변위 이외의 IMF를 합산한 값에 적응필터를 적용하게 되는데, 이 때 가속도로 측정한 변위를 참조값으로 사용하여 높은 주파수 대역의 변위를 소거하게 된다. 마지막으로 이렇게 계산한 값에 잔여변위를 합산하여 정적변위와 준정적변위 및 낮은 주파수 대역의 동적변위를 포함하는 값을 최종적으로 계산한다. 결국 대역별 변위 추출 방법은 구조물에 발생한 전체적인 변위를 구하기 위해 RTK-GPS 자료를 통해 계산된 저주파수 대역의 변위(정적 및 준정적)에 가속도 자료를 이용하여 측정한 고주파수 대역의 동적변위를 합산하는 방법을 의미한다.
- RTK-GPS 측정결과에서 저역대의 변위를 추출하기 위하여 먼저 EMD 방법으로 RTK-GPS 측정결과를 주기별로 분해한 후 잔차(residual)에 해당하는 변위를 소거하였으며, 다음으로 EDM 필터를 사용하여 가속도계로 계산한 변위를 기준으로 잔차가 소거된 변위에서 저역대의 변위량을 추출하였다. 마지막으로 추출된 저역대의 변위와 잔차를 통합하여 최종적인 변위량을 계산하였다. 이 방법의 경우에도 동적변위와 준정적변위 모두 정확하게 측정된 것을 확인할 수 있었으며, 단순 통합계산 방법과는 다소 다르게 준정적변위가 완만하게 발생한 구간에서 보다 정확한 측정결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
- 측정 가속도로부터 변위량을 계산하는 방법은 대역필터(band filter)로 가속도 측정 자료에 포함된 노이즈를 필터링(filtering) 한 다음 이중적분하여 변위를 계산하는 방법과 별도의 필터링 없이 중심차분법과 정규화 기법을 적용하여 계산하는 방법으로 크게 구분할 수 있다. 본 연구에서는 FIR 및 EMD 방법을 적용한 대역필터를 이용하는 주요한 2가지 방법에 대해서만 분석을 수행하였다. 다음은 가속도계 자료 처리를 위한 각 방법들에 대한 처리과정을 간략하게 정리한 것이다.
- 실험 시 각 계측기별 측정 자료가 시각 동기화되어 자동으로 PC에 저장되도록 하였다. 시각동기를 위하여 RTK-GPS로 측정한 시각으로 PC의 시간을 지속적으로 갱신하여 가속도계 자료와 LVDT 자료의 저장 시 갱신된 PC의 시각정보와 연계함으로써 RTKGPS 시각과 동기화를 구현하였다. 또한 캔틸레버 보에 설치된 GPS 수신기와 기준국용 GPS 수신기 사이의 거리는 15m 이내가 되도록 하여 정확한 RTK-GPS 측정이 이루어지도록 하였다.
- 그 후 캔틸레버 보에 LVDT, RTK-GPS, 3축 가속도계를 보에 동일 위치에 설치하고, 변위를 발생시켜 이를 동시에 측정하였다. 실험 시 각 계측기별 측정 자료가 시각 동기화되어 자동으로 PC에 저장되도록 하였다. 시각동기를 위하여 RTK-GPS로 측정한 시각으로 PC의 시간을 지속적으로 갱신하여 가속도계 자료와 LVDT 자료의 저장 시 갱신된 PC의 시각정보와 연계함으로써 RTKGPS 시각과 동기화를 구현하였다.
- 각 변위 측정 방법에 대한 엄밀한 비교와 정확도 평가를 위해 캔틸레버 보 형태의 실험체를 구성하여 다양한 종류의 변위(정적, 준정적, 동적)를 발생시키고, LVDT(Linear Variable Differential Transformer), 가속도계 및 RTK-GPS를 통해 동시에 관측을 수행하였다. 이 때 정확도 분석을 위한 기준변위로는 LVDT로부터 직접 계측된 변위를 이용하였으며, 이를 기준으로 각 가속도계 자료 처리 방법 및 RTK-GPS/가속도계 통합처리 방법별 성능을 비교ㆍ평가하였다.
- Chan 등(2006)은 EMD 기법과 적응필터(adaptive filter)를 함께 적용하여 변위를 추출하는 방법을 사용하였다. 이 방법에서는 먼저 EMD로 RTK-GPS 측정 변위를 분해하여 다수의 IMF와 잔여변위를 추출한다. 다음으로는 잔여 변위 이외의 IMF를 합산한 값에 적응필터를 적용하게 되는데, 이 때 가속도로 측정한 변위를 참조값으로 사용하여 높은 주파수 대역의 변위를 소거하게 된다.
- 그 이유는 구조물에 발생하는 변위 중 정적, 준정적 변위는 RTK-GPS로 측정 가능하고, 또한 RTK-GPS 측정방법의 정확도가 통합계산 결과의 정확도에 직접적인 영향을 미치기 때문이다. 이를 위해 그림 6(b)와 같은 준정적 변위를 캔틸레버 보에 끝단에 발생시키고, 이를 RTK-GPS로 측정한 후 측정결과를 LVDT 측정값과 비교하여 정확도를 평가하였다. 총 2번의 준정적 변위 측정실험을 수행하였으며, 각 실험별 정확도 평가 결과는 다음의 표 1에 나타내었다.
- RTK-GPS 측정 결과와 가속도계로 측정한 변위의 통합계산을 위해 3장에서 설명된1) RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 및2) 대역별 변위추출에 의한 통합계산의 2가지 방법을 적용하였다. 적용된 2가지 방법별 정확도를 비교ㆍ 평가하기 위하여 그림 6의 (c)에 나타낸 것과 같이 준정적 변위와 동적변위를 동시에 캔틸레버 보에 발생시켰으며, LVDT로 측정된 값과 비교함으로써 그 정확도를 평가하였다.
- 이를 위해 그림 6(b)와 같은 준정적 변위를 캔틸레버 보에 끝단에 발생시키고, 이를 RTK-GPS로 측정한 후 측정결과를 LVDT 측정값과 비교하여 정확도를 평가하였다. 총 2번의 준정적 변위 측정실험을 수행하였으며, 각 실험별 정확도 평가 결과는 다음의 표 1에 나타내었다. 표 1을 살펴보면 RTKGPS 측정 시 2번의 실험 모두에 걸쳐 평균 5 ~ 6mm 수준의 편차가 발생하였고, 최대오차는 약 20 ~ 30mm 수준인 것을 알 수 있다.
- 각 측정결과를 기반으로 가속도 자료 처리 방법과 RTK-GPS/가속도계 통합계산 방법의 정확도를 비교?평가하기 위하여 캔틸레버 보에 다음과 같은 3가지 종류의 변위(그림 6)를 주고 LVDT를 통해 기준변위를 취득하였으며, 그 후 3종류의 기준변위를 가속도계 혹은 RTK-GPS/가 속도계 통합계산 방법으로 정확하게 계산할 수 있는지의 여부를 평가하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 적용된 캔틸레버 보 실험체는 구조물 변위 측정을 위한 다양한 자료 처리 방법들에 대한 정확도를 효율적으로 비교를 하기 위하여 콘크리트 블록과 강관 보로 구성하였다. 그 후 캔틸레버 보에 LVDT, RTK-GPS, 3축 가속도계를 보에 동일 위치에 설치하고, 변위를 발생시켜 이를 동시에 측정하였다.
데이터처리
- (b)에 표시한 변위는 준정적변위만을 포함하고 있으며, RTK-GPS의 위치측정 정확도 분석에 사용하였다. (c)에 표시한 변위는 동적변위와 준정적변위 모두를 포함하고 있으며, RTK-GPS/가속도계 통합계산 방법들의 정확도 평가와 비교에 사용하였다. 앞서 언급한대로 각 방법별 정확도 평가의 기준값으로는 LVDT로 측정한 기준변위를 사용하였는데, 이는 LVDT 변위측정의 정확도가 0.
- 각 측정결과를 기반으로 가속도 자료 처리 방법과 RTK-GPS/가속도계 통합계산 방법의 정확도를 비교?평가하기 위하여 캔틸레버 보에 다음과 같은 3가지 종류의 변위(그림 6)를 주고 LVDT를 통해 기준변위를 취득하였으며, 그 후 3종류의 기준변위를 가속도계 혹은 RTK-GPS/가 속도계 통합계산 방법으로 정확하게 계산할 수 있는지의 여부를 평가하였다.
- 본 연구에서는 Chan 등(2006)의 연구 결과를 사용하여 대역별 변위추출 방법에 의한 통합계산을 수행하였으며, 이를 RTK-GPS 기준의 단순통합방법과 비교하였다. Li 등(2005)의 방법을 적용하지 않은 이유는 비교적 변화가 급격한 준정적 변위가 발생하였을 경우 이 방법으로는 RTK-GPS 측정결과에서 저주파수 대역의 변위량을 정확하게 추출하기가 어렵기 때문이다(Hong, 2007).
이론/모형
- 이 통합계산 방법의 핵심적인 부분은 RTK-GPS 측정결과에서 저주파 대역의 변위를 추출하는 방법이다. Li 등(2005)의 경우 저주파 대역의 변위를 추출하기 위하여 최소제곱 적합화(least-square fitting) 방법을 사용하였다. Chan 등(2006)은 EMD 기법과 적응필터(adaptive filter)를 함께 적용하여 변위를 추출하는 방법을 사용하였다.
- 노이즈 필터링 목적의 대역필터로 사용하는 디지털필터는 크게 FIR 필터와 IIR(infinite impulse response) 필터로 구분할 수 있다. 여기에서는 그림 1에 나타낸 대역필터를 선정함에 있어서 간단한 구조를 가지고 있으며 안정성이 보장되는 DFT(discrete fourier transform) 기반의 FIR 필터를 사용하였다(Meng 등, 2004).
- 이러한 가속도 자료의 처리 방법에 따른 영향을 비교하기 위하여 다음과 같은 2가지 방법, 1) 현재까지 주로 사용되던 방법인 FIR(finite impulse response) 방식을 이용한 디지털 필터로 노이즈가 포함된 대역의 노이즈를 소거한 후 이중적분에 의하여 계산하는 방법(Li 등, 2005), 2)EDM(empirical mode decomposition) 방법(Huang 등, 1999)으로 가속도 자료에 포함된 잡음을 소거한 후 이중적분에 의하여 계산하는 주요한 2가지 방법이 고려되었다.
성능/효과
- 1. 가속도계 자료처리를 위하여 FIR 필터 및 EDM 필터를 이용하는 2가지 방법의 정확도를 평가한 결과, FIR 필터를 이용하는 방법이 가장 높은 정확도를 나타내어 가속도계를 이용한 동적변위 측정에 직접 활용할 수 있는 것으로 판단되었다. EMD 필터를 이용하는 방법도 실제 적용에는 큰 문제가 없을 것으로 판단되지만, FIR 방법에 비하여 다소 낮은 정확도를 나타내었다.
- 2. RTK-GPS 방법만을 이용하여 구조물에 발생하는 준정적변위를 측정하는 경우에도 30mm 미만의 최대 오차 범위 내에서 평균 5mm 수준의 편차로 변위량을 측정할 수 있는 것을 것으로 판단되었다.
- 3. RTK-GPS/가속도계 통합계산을 위해 RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 방법과 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법을 각각 적용하여 동적변위와 준정적변위를 계산한 결과, 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법이 보다 정확한 것으로 나타났다. 따라서 RTK-GPS와 가속도계를 동시에 이용하여 구조물의 변위를 측정하는 경우 대역별 변위추출 방법에 의해 통합계산을 수행하면 약 20mm 미만의 최대 오차범위 내에서 평균 4mm 미만의 편차로 변위를 측정할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 가속도계 자료처리를 위하여 FIR 필터 및 EDM 필터를 이용하는 2가지 방법의 정확도를 평가한 결과, FIR 필터를 이용하는 방법이 가장 높은 정확도를 나타내어 가속도계를 이용한 동적변위 측정에 직접 활용할 수 있는 것으로 판단되었다. EMD 필터를 이용하는 방법도 실제 적용에는 큰 문제가 없을 것으로 판단되지만, FIR 방법에 비하여 다소 낮은 정확도를 나타내었다.
- 이 방법의 경우에도 동적변위와 준정적변위 모두 정확하게 측정된 것을 확인할 수 있었으며, 단순 통합계산 방법과는 다소 다르게 준정적변위가 완만하게 발생한 구간에서 보다 정확한 측정결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 단순통합계산 방법보다는 정확한 측정결과를 나타내는 것으로 판단되었으며, 준정적변위가 급격하게 발생한 경우에는 다소 부정확한 측정 결과가 계산된 것을 확인할 수 있다.
- 다음의 표 3은 RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 방법과 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법의 정확도를 각각 비교하여 나타낸 것이다. 두 방법 모두 평균적인 편차와 표준편차가 5mm 미만으로 매우 적고 서로 유사하였으나, 최대편차와 5mm 미만 편차의 비율 부분에서 대역별 변위 추출에 의한 방법이 보다 양호한 수치를 나타내었다. 또한 각 방법 모두 5mm 미만의 작은 크기를 보이는 편차의 비율이 매우 높게 나타난 것을 확인할 수 있으며, 특히 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법이 RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 방법에 비하여 편차의 분포가 양호한 것으로 나타났다.
- RTK-GPS/가속도계 통합계산을 위해 RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 방법과 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법을 각각 적용하여 동적변위와 준정적변위를 계산한 결과, 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법이 보다 정확한 것으로 나타났다. 따라서 RTK-GPS와 가속도계를 동시에 이용하여 구조물의 변위를 측정하는 경우 대역별 변위추출 방법에 의해 통합계산을 수행하면 약 20mm 미만의 최대 오차범위 내에서 평균 4mm 미만의 편차로 변위를 측정할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 두 방법 모두 평균적인 편차와 표준편차가 5mm 미만으로 매우 적고 서로 유사하였으나, 최대편차와 5mm 미만 편차의 비율 부분에서 대역별 변위 추출에 의한 방법이 보다 양호한 수치를 나타내었다. 또한 각 방법 모두 5mm 미만의 작은 크기를 보이는 편차의 비율이 매우 높게 나타난 것을 확인할 수 있으며, 특히 대역별 변위추출에 의한 통합계산 방법이 RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 방법에 비하여 편차의 분포가 양호한 것으로 나타났다.
- 반면에 EMD 필터를 이용한 경우에는 2mm 수준의 편차가 발생하여 상대적으로 다소 낮은 정확도를 보이는 것으로 나타났다. 또한 각 방법별 최대편차를 살펴보면 FIR 필터를 이용한 경우 최대 11.9mm, EMD 필터를 이용한 경우 최대 42.3mm로 각각 나타났다. 이러한 최대오차는 앞서 언급한 것과 같이 대부분 변위를 발생시킨 시점에서만 대부분 나타났으며, 전체 측정값에서 최대오차의 크기와 유사한 과대편차가 포함된 비율은 극히 적은 것으로 나타났다.
- 그림 8(a)를 살펴보면 RTK-GPS 측정결과가 실험에서 발생시킨 준정적 변위를 비교적 정확하게 측정하고 있으나, 측정 빈도의 한계로 인하여 3Hz 수준으로 발생시킨 동적변위는 제대로 측정하지 못한 것을 알 수 있다. 또한 계산된 변위 중 동적변위의 폭과 빈도 부분은 LVDT 측정결과와 매우 유사하나, 전체적으로는 1~2cm 수준의 편차를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 특히 그림 8(a)의 점선 부분 내의 결과를 보면 LVDT 측정결과는 비교적 완만한 준 정적 변위를 나타내고 있으나, RTK-GPS 기준의 단순 통합계산 결과는 다소 불규칙하게 변동하고 있는 것을 알 수 있다.
- EMD 필터를 이용한 처리방법은 동적변위 계산 시 충분한 필터링이 이루어 않아 과대한 변위가 발생하거나 일부 구간의 변위가 누락된 것으로 판단되며, 이것은 비선형 신호의 분해에 적합한 EMD 방법으로 구성한 필터가 가속도 측정 자료에 포함된 노이즈의 제거에는 적합하지 않다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 또한, 2가지 가속도 자료 처리방법 모두에서 변위를 발생시킨 순간, 즉 힘이 가해진 순간에는 비교적 큰 크기의 편차가 발생한 것으로 나타났으며, 이후에는 실제 변위와 매우 유사한 변위가 계산되는 것으로 나타났다.
- 표 2를 살펴보면 FIR 필터를 이용한 방법의 경우 1mm 수준의 평균적인 편차가 발생하여 가장 정확한 방법인 것으로 나타났다. 반면에 EMD 필터를 이용한 경우에는 2mm 수준의 편차가 발생하여 상대적으로 다소 낮은 정확도를 보이는 것으로 나타났다. 또한 각 방법별 최대편차를 살펴보면 FIR 필터를 이용한 경우 최대 11.
- 마지막으로 추출된 저역대의 변위와 잔차를 통합하여 최종적인 변위량을 계산하였다. 이 방법의 경우에도 동적변위와 준정적변위 모두 정확하게 측정된 것을 확인할 수 있었으며, 단순 통합계산 방법과는 다소 다르게 준정적변위가 완만하게 발생한 구간에서 보다 정확한 측정결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 단순통합계산 방법보다는 정확한 측정결과를 나타내는 것으로 판단되었으며, 준정적변위가 급격하게 발생한 경우에는 다소 부정확한 측정 결과가 계산된 것을 확인할 수 있다.
- 이는 본 방법에 의한 통합계산 결과가 RTK-GPS 측위결과에 종속되는 특성 및 RTK-GPS 측위 정확도의 한계에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 결과들을 종합하여 볼 때에 RTK-GPS 기준의 단순 통합계산에 의하여 RTKGPS/가속도계 통합을 수행한 결과는 구조물에 발생하는 동적변위와 준정적변위 모두를 비교적 정확하게 측정할 수 있으나, 1~2cm 수준의 편차가 발생하고 RTK-GPS 측위결과에 종속된다는 것을 알 수 있다.
- 총 2번의 준정적 변위 측정실험을 수행하였으며, 각 실험별 정확도 평가 결과는 다음의 표 1에 나타내었다. 표 1을 살펴보면 RTKGPS 측정 시 2번의 실험 모두에 걸쳐 평균 5 ~ 6mm 수준의 편차가 발생하였고, 최대오차는 약 20 ~ 30mm 수준인 것을 알 수 있다.
- 각 가속도 자료 처리방법의 정확도를 통계적으로 비교한 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2를 살펴보면 FIR 필터를 이용한 방법의 경우 1mm 수준의 평균적인 편차가 발생하여 가장 정확한 방법인 것으로 나타났다. 반면에 EMD 필터를 이용한 경우에는 2mm 수준의 편차가 발생하여 상대적으로 다소 낮은 정확도를 보이는 것으로 나타났다.
후속연구
- 하지만, 본 연구에서 제시한 정확도 관련 수치들은 모두 이상적인 환경 하에서 실험을 수행하여 얻어진 값으로써, GPS 신호 수신환경에 많은 영향을 받는 RTK-GPS 측정방법의 특성을 고려하면 제시된 수치들을 절대적인 정확도로 간주하기는 어렵다. RTK-GPS 및 가속도계를 이용한 구조물 변위측정에 대한 보다 일반적이고, 엄밀한 정확도 기준이 제시되기 위해서는 다양한 관측환경, 구조물 종류 및 기타의 자료처리 방법 등을 고려한 추가적인 연구와 실험이 필요할 것으로 판단된다.
- 하지만, 본 연구에서 제시한 정확도 관련 수치들은 모두 이상적인 환경 하에서 실험을 수행하여 얻어진 값으로써, GPS 신호 수신환경에 많은 영향을 받는 RTK-GPS 측정방법의 특성을 고려하면 제시된 수치들을 절대적인 정확도로 간주하기는 어렵다. RTK-GPS 및 가속도계를 이용한 구조물 변위측정에 대한 보다 일반적이고, 엄밀한 정확도 기준이 제시되기 위해서는 다양한 관측환경, 구조물 종류 및 기타의 자료처리 방법 등을 고려한 추가적인 연구와 실험이 필요할 것으로 판단된다.
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