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무선 MEMS 센서를 이용한 초고층 건물 수평 상시진동 계측의 유효성 평가
The Evaluation of Effectiveness on Horizontal Ambient Vibration Measurement of Tall Building Using Wireless MEMS Sensor 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.18 no.2, 2018년, pp.51 - 58  

이종호 (서울과학기술대학교 건축과) ,  천동진 (서울과학기술대학교 건축과) ,  윤성원 (서울과학기술대학교 건축학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-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. However, the researc...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 무선 MEMS 센서(G-Link-200)와 휴대용 계측기(iPad)를 이용하여 초고층 건물 3개동과 타워 2개동의 수평 상시진동 계측을 실시하였고, 계측 결과를 비교하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

대상 데이터

  • 계측 대상 건물의 기준층 중앙부에 G-Link-200센서와 iPad를 [Fig. 5]와 같이 설치하여 수평 상시진동 계측을 실시하였다.
  • 대상 건물은 Moon & Yoon(2015)2)의 “휴대폰 앱을 이용한 건물 수평진동의 상시진동계측”과 Moon& Yoon(2016)3)의 ”휴대폰 애플리케이션을 통한 타워전망대 동적특성 분석” 논문에서 계측 결과 전체 15개동 중 고유진동수 계측이 되지 않은 건물 5개동을 선정하였다. 5개동의 건물은 서울의 고층 건물이 집중되어 있는 여의도, 종로에 위치한 3개동의 초고층 건물과 각 지역의 랜드마크 타워인 구리타워, 하남 유니온타워이다.
  • 데이터 샘플링은 8Hz로 설정하였고 [Table 4]와같이 앙상블당 샘플수는 1,024개로 하여 512초씩 계측하였다. 앙상블 수는 12개이며 총 1,536초간 계측하여 12,288개의 데이터를 수집하였다.
  • 데이터 샘플링은 8Hz로 설정하였고 [Table 4]와같이 앙상블당 샘플수는 1,024개로 하여 512초씩 계측하였다. 앙상블 수는 12개이며 총 1,536초간 계측하여 12,288개의 데이터를 수집하였다.

데이터처리

  • [Table 4]는 진동 계측 시 계측 기기의 계측 조건이다. 5개동의 샘플링은 기존 진동 계측기의 샘플링 조건을 같게 하기 위해서 iPad와 G-Link-200 2개의 장비를 이용하여 동시 계측을 실시하였다.
  • 을 실시하여 고유진동수 계측이 가능함을 확인하였지만 미진동 및 저역대인 초고층 건물에서의 연구는 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 휴대용 계측기를 이용한 진동 계측2),3)에서 고유진동수를 산정하지 못한 초고층 건물 3개동 그리고 타워 2개동을 무선 MEMS 센서인 G-Link-200과 iPad를 사용하여 재계측하여 결과를 비교·분석하였다.

이론/모형

  • 무선 MEMS 가속도 계측 장치는 Microstrain사에서 개발한 G-Link-200 가속도계 시스템을 사용하였다[Fig. 3].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
상시진동 계측의 장단점은? 명료한 고유진동수를 찾을 수는 있었지만 높은 노이즈 레벨 때문에 대다수의 고유진동수 그래프가 명확하지 않았다. 상시진동 계측은 추가적인 외력이 없는 상태에서 가장 쉽게 계측할 수 있다는 장점이 있지만, 가속도 응답 진폭이 작아 노이즈에 의한 영향이 커서 센서와 데이터 수집 장치의 높은 정밀도가 요구되기 때문이다4).
무선 MEMS 가속도 센서의 장단점은? 무선 MEMS 가속도 센서는 크기와 비용 및 편리성에 따른 대안 중 하나이다. 기존 상용 유선 가속도 센서에 비해 가격이 저렴하며 크기가 작고 케이블에 대한 간섭이 없으므로 장소의 여건에 관계없이 측정자의 더욱 편리한 계측을 가능하게 하지만 MEMS 가속도계가 장착된 저가형 무선 센서는 높은 잡음 밀도가 단점으로 지적되고 있다.
모바일 진동 계측 시스템의 장점은? 모바일 진동 계측 시스템은 센서, 신호 측정기,FFT 분석기가 일체화되어 있고 일반인도 쉽게 사용할 수 있는 장점을 갖추고 있다7).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. Albarbar, A., & Teay, S. H., "Advanced Mechatronics and MEMS Devices II", Springer Verlag, Manchester, pp.19-40, 2016. 

  2. Moon, S. H., & Yoon, S. W., "Ambient Vibration Measurement of Buildings Horizontal Vibration Using a Mobile Phone Application", Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol.15, No.3, pp.77-83, 2015 

  3. Moon, S. H., & Yoon, S. W., "Analysis on Dynamic Characteristics of an Observatory Tower by Using Mobile-phone Application", Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol.16, No.2, pp.47-54, 2016 

  4. Jang, Y. J., Cho, B. H., & Kim, H. J., "Comparison of Dynamic Property Estimation by Transient Vibration and Synchronized Human Excitation", Computational Structural Engineering Institute of Korea, Vol.24, No.3, pp.259-266, 2011 

  5. Lee, J. H., & Yoon, S. W., "The Evaluation of Effectiveness on Horizontal Transient Vibration Measurement of Low-Rise Building Using Wireless MEMS Sensor", Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol.17, No.3, pp.57-64, 2017 

  6. Yoon, S. W., & Ju, Y. K., "Natural Frequency of Tall Building Through Ambient Vibration Measurement", Journal of Korean Society of Steel Construction, Vol.15, No.2, pp.117-124, 2003 

  7. Do, K. Y. (2014). Analysis of Natural Frequency through Vibration Measurement of Foot-bridges (Master's dissertation). Seoul National University of Science and Technology, Republic of Korea 

  8. Microstrain, G-Link-200 Datasheet (8400-0102) RevA-10, Williston, 2017 

  9. Microstrain, WSDA-USB_Datasheet_8400-0074, Williston, 2017 

  10. Lee, J. H., Cheon, D. J., & Yoon, S. W. "The Evaluation of Communication Distance Using Wireless MEMS Sensor in Building Structure", Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol.17, No.4, pp.93-102, 2017 

  11. Kurata, N., Suzuki, M., Saruwatari, S., & Morikawa, H. (2008, October). Actual Application of Ubiquitous Structural Monitoring System using Wireless Sensor Networks. The 14th World Conference on Earthquake Engineering. International Association for Earthquake Engineering, China. 

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