[논문]무선 MEMS 센서를 이용한 저층건물 상시진동계측의 유효성 평가

이종호; 윤성원

doi:10.9712/kass.2017.17.3.057

무선 MEMS 센서를 이용한 저층건물 상시진동계측의 유효성 평가
The Evaluation of Effectiveness on Horizontal Transient Vibration Measurement of Low-Rise Building Using Wireless MEMS Sensor 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.17 no.3, 2017년, pp.57 - 64

이종호 (서울과학기술대학교 건축과) , 윤성원 (서울과학기술대학교 건축학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, measuring instruments for SHM of structures had being developed. In general, the wireless transmission of sensor signals, compared to its wired counterpart, is preferable due to its absence of triboelectric noise and elimination of the requirement for cumbersome cable. Preliminary studies on the continuous vibration measurement of high-rise buildings using MEMS sensors have been carried out. However, the research on the low-rise buildings with relatively small vibration levels is insufficient. Therefore, in this paper, we used the wireless MEMS sensor to compare and analyze the vibration measurements of three low-rise buildings.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

건물 1동의 수직진동과 3동의 수평 상시진동계측을 통하여 무선 MEMS 가속도계 성능의 유효성을 평가하였다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 휴대용 가속도계로 계측하지 못했던 저층건물 3동을 대상으로 Servo 가속도계, ICP 타입 가속도계 그리고 무선 MEMS 가속도계를 이용한 수평 상시진동계측을 실시하여 비교·분석하였다.

대상 데이터

2]는 계측 건물의 전경이며 건물의 개요는 [Table 2]와 같다. 계측 당시 골조 완공 상태였으며 총 층수는 15층이고 계측은 9층에서 실시하였다.
계측은 Servo 가속도계를 Reference로 설정하고 ICP 가속도계와 무선 MEMS 가속도계를 동시계측하였다. 수직 보행실험에서 가속도응답의 표준편차가 일치했었기에 수평 상시진동 가속도응답의 표준편차값을 구하고 고유진동수 분석을 하였다.
대상건축물은 서울과학기술대학교의 저층 철근콘크리트조로서 3개동을 선정하였다. 대상건물의 평면형상은 직사각형으로서, 구조시스템은 전부 모멘트골조이다.

데이터처리

계측은 Servo 가속도계를 Reference로 설정하고 ICP 가속도계와 무선 MEMS 가속도계를 동시계측하였다. 수직 보행실험에서 가속도응답의 표준편차가 일치했었기에 수평 상시진동 가속도응답의 표준편차값을 구하고 고유진동수 분석을 하였다.

성능/효과

1) 보행진동을 이용한 수직진동계측 결과 시계열 파형에서 가속도 RMS값이 Reference 가속도계인 ICP 가속도계와 무선 MEMS 가속도계가 0.0021g으로 일치함을 보였다.
3) 시계열파형에서 가속도계의 노이즈 레벨이 상시진동 계측 입력 신호보다 크기 때문에 무선 MEMS 가속도계의 가속도 RMS가 Reference 가속도계보다 57.5% 더 크게 나왔지만, 고유진동수의 오차율 평균 0.36%로 수평 상시진동을 통한 건물의 동적특성을 알아내는데 문제가 없었다.
2) 무선 MEMS 가속도계는 가속도 진폭 표준편차의 차이를 보였으나, 고유진동수 피크를 찾을 수 있었다. 3개동의 무선 MEMS 가속도계의 장변 단변 고유진동수의 오차율은 0%에서 최대 1.32%로 나타났으며 평균 오차율은 0.36%로 높은 일치율을 보였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	일반적인 유선 센서의 단점은?	일반적인 유선 센서는 계측 정확도가 높은 반면 계측 장소의 여건 그리고 케이블에 대한 간섭으로 인하여 자유롭지 못하고, 센서 외 계측 장비의 상당한 무게 그리고 설치 및 해체 간의 측정자 피로도가 높다.
	건전도 모니터링 개념이란 무엇인가?	이러한 문제에 접근하고자 국내·외 건설 분야에는 건전도 모니터링 개념이 확산되었다. 이 개념은 외부환경의 영향을 받아 거동하는 구조물의 상태를 실시간으로 확인·평가하고, 이때 발생된 구조적 손상을 감지·판별하는 기술로써, 최근에는 ICT 개념과의 결합이 시도되면서 구조물의 상태평가는 물론 안전성 확보를 위해 보다 적극적인 방법으로 발전하고 있다1).
	무선 MEMS 센서의 장점은?	무선 MEMS 센서는 저렴하면서 실시간 모니터링이 가능하고 센서와 데이터로거만 있으면 편리한 계측이 가능하다. 무선 MEMS 센서를 이용한 건축물의 동특성 식별에 있어 신뢰성을 입증하였고6) , 무선 MEMS 센서의 진동 계측 성능 분석2)에서 가진 실험(보행진동)으로 일반 유선 센서와 무선 MEMS 센서의 시계열파형, 고유진동수 계측 신뢰성과 가속도 응답의 표준편차가 일치함을 입증하였다.

참고문헌 (8)

G. H. Heo, K. S. Jung, C. O. Lee, J. R. Jeon, Communication Distance Estimation of MEMS-based Wireless Measurement System for Structural Health Monitoring, Civil Expo, p.4 2008
J. H. Lee, S. W. Yoon, Analysis of Vibration Measurement Performance of Wireless MEMS Sensor, Proceedings of Korean Association for Spatial Structures, Vol. 13, No. 1, May. 26. 2017
Alessandro Sabato, "Maria Q. Feng, Feasibility of Frequency-Modulated Wireless Transmission for a Multi-Purpose MEMS-Based Accelerometer", Sensor, Vol. 14, 2014
S. H. Moon, S. W. Yoon, Ambient Vibration Measurement of Buildings Horizontal Vibration Using a Mobile Phone Application, Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol. 15, No. 3, 2015
Y. J. Jang, B. H. Cho, H. J. Kim, Comparison of Dynamic Property Estimation by Transient Vibration and Synchronized Human Excitation, Computational Structural Engineering Institute of Korea, Vol. 24, No. 3, P. 259, 2011
H. J. Kim, B. Y. Kim, W. J. Kim, Evaluation of Wireless MEMS Sensor for System Identification of Building Structures, Architectural Institute of Korea, Vol. 25, No. 11, pp.3-10, 2009
K. Y. Do, S. W. Yoon, D. H. Kim, Vibration Measurements of the Foot-Bridges Using Mobile-Phone, Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol. 14, No. 1, pp. 61-68, March, 2014

원문보기 상세보기
S. W. Yoon, Evaluation of Damping Ratio of Low-rise Buildings by Alternating Synchronized Human Excitation, Architectural Institute of Korea, Vol. 19, No. 12, pp.113-120, December, 2003

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증