[논문]공공건축물 안전성 평가를 위한 지진가속도 계측자료의 유효성 검증 방법에 대한 연구

장원석; 정성훈

doi:10.11112/jksmi.2020.24.5.150

공공건축물 안전성 평가를 위한 지진가속도 계측자료의 유효성 검증 방법에 대한 연구
A Study on the Validation of Measured Data from the Seismic Accelerometers in the Safety Evaluation System of Public Buildings 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.24 no.5, 2020년, pp.150 - 157

장원석 (인하대학교 건축공학과) , 정성훈 (행정안전부 지진방재관리과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 지진가속도계측시스템의 정상 운영여부를 판단하고 지진가속도 계측자료의 유효성을 검증할 수 있는 알고리즘을 개발하기 위하여 현재 운영 중인 공공건축물 지진가속도계측시스템 계측자료를 이용한 조사·분석을 수행하였다. 연구 결과를 통해 시스템에서 생성하는 주요 자료인 실시간 데이터(MMA/sec) 자료와 이벤트 계측자료(MiniSEED)의 생성 절차에서 발생하는 오류와 계측자료 자체의 이상 여부를 감지할 수 있는 알고리즘을 개발하였으며, 오류 유형을 분석하여 계측 데이터 분석을 통한 점검 방향 판단의 기초자료를 마련하였다. 이를 통해 수신/미수신으로 관리되던 지진가속도계측시스템의 점검 여부 및 이상 종류를 판단할 수 있는 가이드라인으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, an algorithm was developed to validate the seismic acceleration measurement data of the seismic acceleration measurement system using measurement data from public buildings currently in operation. Through the results of the study, an algorithm was developed to detect errors and abnormalities in the measurement data itself and the process of generating real-time data (MMA/sec) and event measurement data (MiniSEED), which are the main data generated by the system, and the basic data for determining the direction of inspection through measurement data analysis. It is expected that this will be used as a guideline to determine whether or not the seismic acceleration measurement system, which was managed as receiving/not receiving, is inspected and abnormal types of conditions.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1 Elevation and Plan of Example Building, Location and Direction of Accelerometers
그림 Fig. 2 Response Acceleration Time History at Top-, Mid-, Bottom floor of Example Building
그림 Fig. 3 Error Detection using Natural Frequency of Building
그림 Fig. 4 Error Type Example of Time History Waveform
그림 Fig. 5 Error Detection Process for MiniSEED Event File
표 Table 1 Noise Type Analysis Result of Time History Waveform
표 Table 2 Error Type Code & Description
표 Table 3 Error Analysis Result of MiniSEED Event Data

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

따라서 본 연구에서는 현재 운영중인 지진가속도계측시스템의 가속도 계측자료를 수집·분석하여 시스템의 정상 운영 여부를 판단하고 점검이 필요한 개소의 사유를 분류해 주요 오작동 사유를 제시하고자 한다. 본 연구는 직접 현장에 방문하지 않고도 수집된 가속도 계측자료를 활용해 가속도계측시스템의 유효성을 확인하여 이상 원인을 파악할 수 있는 기초자료로 활용하며, 이상 원인에 따른 대응 방안을 지진가속도계측시스템에 관한 비전문가인 공공시설물 운영자가 수립할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
사유를 제시하고자 한다. 본 연구는 직접 현장에 방문하지 않고도 수집된 가속도 계측자료를 활용해 가속도계측시스템의 유효성을 확인하여 이상 원인을 파악할 수 있는 기초자료로 활용하며, 이상 원인에 따른 대응 방안을 지진가속도계측시스템에 관한 비전문가인 공공시설물 운영자가 수립할 수 있도록 도움을 줄 수 있다. 이를 통해 지진가속도계측시스템의 운영 안정성과 효율성을 제고하고, 지진 발생 시 계측시스템 이상으로 인한 계측자료의 부재를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.
이벤트가 종료된 이후 해당 자료를 활용해 건축물의 안전성을 평가하고 지진으로 인한 영향을 평가하기 위하여 MiniSEED 자료가 활용되기 때문에 이벤트 계측자료의 유효성을 검증하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 응답가속도 시간이력, 최대 응답가속도와 건축물 고유진동수를 활용하여 계측자료의 이상여부를 판단한다.
본 연구에서는 현재 운영중인 공공건축물 지진가속도계측시스템의 계측자료를 수집·분석하여 지진가속도 계측자료의 유효성을 검증할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 본 연구에 대한 결과는 다음과 같다.

제안 방법

1. 실시간 데이터(MMA/sec)를 기반으로 하여 지진가속도계측시스템이 정상적으로 운영되고 있는지 검증할 수 있는 방안을 제시하였다. 실시간 데이터가 포함하고 있는 가속도 대표값과 실시간 데이터의 수신 여부를 활용해 계측 시스템의 이상 여부를 신속하게 파악할 수 있는 방법인 것으로 판단된다.
2. 이벤트 계측자료(MiniSEED)를 활용하여 운영중인 지진가속도계측시스템의 계측 자료를 검증할 수 있는 방안을 제시하였다. 응답가속도의 크기와 고유진동수를 활용한 오류 감지 방안을 통해 건축물에 설치된 계측기 사이의 이상 계측 여부를 상호 점검할 수 있고, 오류 가속도 시간 이력 파형을 조사해 계측 자료의 주요 오류 유형을 제시하였다.
3. 이벤트 계측자료(MiniSEED) 파일의 저장·생성 과정의 오류 유형을 분류하였으며 이를 실제 운영중인 공공시설물에 적용해 표본 검사 및 분석을 수행하였다. 분석 결과 동일한 계측소에서 동일한 오류가 지속적으로 발생하는 현상을 확인하였으며, 오류 분석 결과를 통해 사전에 점검 방향을 파악할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 적절한 설치·운영 환경을 구축하여야 한다. 본 연구에서는 전국 단위 지진 관측자료를 통해 정상 MiniSEED 파일에 포함된 노이즈, 이상진동을 분석하여 여섯 가지 유형으로 분류하였으며, 이 유형들의 대표적 파형을 Fig. 4에 나타내었다. 이 분류에는 기상청 국가지진종합정보시스템(NECIS)에서 제공하고 있는 2020년 규모 2.
3(b)). 본 연구에서는 최상층-중간층, 중간층-최하층, 최상층-최하층 지진가속도계측기로부터 도출한 고유진동수가 상호간의 1.5배 ~ 0.5배 범위 밖에 위치하는 경우 계측기 또는 시스템의 오류가 발생한 것으로 판단하며, 이 값은 사용자가 원하는 값으로 설정을 변경 할 수 있도록 하였다.
이벤트 계측자료(MiniSEED)를 활용하여 운영중인 지진가속도계측시스템의 계측 자료를 검증할 수 있는 방안을 제시하였다. 응답가속도의 크기와 고유진동수를 활용한 오류 감지 방안을 통해 건축물에 설치된 계측기 사이의 이상 계측 여부를 상호 점검할 수 있고, 오류 가속도 시간 이력 파형을 조사해 계측 자료의 주요 오류 유형을 제시하였다. 동일한 오류 유형이 지속되는 사례를 수집하여 향후 지진가속도계측기 설치 및 운영 기준 제·개정의 기초자료로 활용될 수 있다.
더불어 이상 생성된 계측자료가 상위기관으로 전파되면 지진재해로 인한 피해 예측에 어려움이 발생하게 된다. 현장의 지진가속도계측시스템에서 발생하는 오류의 현황을 파악하기 위하여 전국의 공공시설물로부터 수집한 지진 이벤트 계측자료(MiniSEED)의 표본 검사를 수행하였다. 그 결과 계측자료의 오류를 12가지의 Error Type으로 분류하였으며 그 과정과내역을 Fig.

대상 데이터

1은 계측신호 오류 감지 알고리즘을 검증하기위해 사용된 예제 건축물의 개요를 나타내고 있으며 그림의 화살표와 번호는 계측센서의 번호와 계측 방향을 나타내고 있다. 검증에는 1992년에 발생한 Bigbear 지진(PGA 23.5gal)이 사용되었다.
4에 나타내었다. 이 분류에는 기상청 국가지진종합정보시스템(NECIS)에서 제공하고 있는 2020년 규모 2.5 이상의 지진 7건이 사용되었으며, 계측 성분을 기준으로 5, 616건의 MiniSEED 계측자료가 사용되었다. 그 결과는 Table 1과 같다.

성능/효과

따라서 이 MMA/sec 자료가 일정 시간 동안 수신되지 않는 경우 계측 시스템 운영상의 문제 또는 각 서버 사이의 통신망에 이상이 있음을 의미한다. 본 연구를 통해 개발된 알고리즘에서는 MMA/sec 자료를 5분 이상 수신하지 못하는 경우 시스템 운영상의 문제가 있는 것으로 판단한다. 일상적 운영 과정에서 종종 이루어지는 시스템 재구동 과정이 일반적으로 5분 이내에 완료되는 것으로 조사되었으며, 이값은 운영 과정에서 변경하여 설정할 수 있다.
560gale 4, 800년 재현주기 지진의 약두 배 크기의 지반가속도에 해당한다. 본 연구에서 활용한 560gal의 오류 판단 기준은 사용자의 설정 및 설치 대상 시설물의 지반 현황에 따라 변경이 가능하다.
이벤트 계측자료(MiniSEED) 파일의 저장·생성 과정의 오류 유형을 분류하였으며 이를 실제 운영중인 공공시설물에 적용해 표본 검사 및 분석을 수행하였다. 분석 결과 동일한 계측소에서 동일한 오류가 지속적으로 발생하는 현상을 확인하였으며, 오류 분석 결과를 통해 사전에 점검 방향을 파악할 수 있을 것으로 판단된다.
Error Type ④(MiniSEED 파일 명명규칙 위반), ⑤(Network 코드가 존재하지 않음), ⑥(파일명에는 문제가 없으나 행정안전부에 등록된 계측소가 아님), ⑦(Station 코드가 존재하지 않음), ⑧ (압축파일명과 포함된 MiniSEED 파일의 시설물명이 다름), ⑨(하나의 압축파일에 복수의 시설물 MiniSEED가 포함되어있음)에 해당하는 오류는 MiniSEED 파일명명 규칙을 벗어난 경우에 발생하며 tar 파일의 압축 해제 이후에 오류 판단을 수행 할 수 있다. 이후 MiniSEED 파일을 ASCII 형식의 텍스트 파일로 변환하는 과정에서 SEED Header에 포함된 정보를 확인하여 ①(MiniSEED Header에 Network 코드가 존재하지 않음), ②(MiniSEED Header에 문제가 없으나 행정안전부에 등록된 계측소가 아님), ③(MiniSEED Header에 Station 코드가 존재하지 않음)에 해당하는 오류 여부를 판단할 수 있고, SEED Data Blockette 분석 과정을 수행하여 ⑩(복호화를 위한 Encoding 형식이 존재하지 않음)에 해당하는 오류를 판단할 수 있다.
전국의 공공 건축물로부터 수집한 자료를 분석한 결과 Error Type ⑪과 ⑫가 가장 많이 발생한 것을 확인할 수 있으며, 계측자료의 오류가 발생한 현장은 시스템 점검이 이루어지기 전까지 동일한 오류를 지속적으로 발생시키는 경향을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 수행된 계측자료 오류 분석 결과는 Table 3과 같다.

후속연구

4. 상술한 연구결과를 통해 수신/미수신으로 관리되던 기존 지진가속도계측시스템의 이상 계측자료를 구분하여 점검할 수 있는 방안을 제시하였으며, 시스템 상에서 이상 작동의 종류를 판단할 수 있는 가이드라인으로 활용될 수 있다.
응답가속도의 크기와 고유진동수를 활용한 오류 감지 방안을 통해 건축물에 설치된 계측기 사이의 이상 계측 여부를 상호 점검할 수 있고, 오류 가속도 시간 이력 파형을 조사해 계측 자료의 주요 오류 유형을 제시하였다. 동일한 오류 유형이 지속되는 사례를 수집하여 향후 지진가속도계측기 설치 및 운영 기준 제·개정의 기초자료로 활용될 수 있다.
본 연구는 직접 현장에 방문하지 않고도 수집된 가속도 계측자료를 활용해 가속도계측시스템의 유효성을 확인하여 이상 원인을 파악할 수 있는 기초자료로 활용하며, 이상 원인에 따른 대응 방안을 지진가속도계측시스템에 관한 비전문가인 공공시설물 운영자가 수립할 수 있도록 도움을 줄 수 있다. 이를 통해 지진가속도계측시스템의 운영 안정성과 효율성을 제고하고, 지진 발생 시 계측시스템 이상으로 인한 계측자료의 부재를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (11)

Korea Institute of Geoscience & Mineral Resources (2000), Construction and Operation of Earthquake Research Stations, KR-00-(T)-07 (in Korean).
Jang, J., An, H., Lee, J.H., Shin, S. (2019) Construction of Faster R-CNN Deep Learning Model for Surface Damage Detection of Blade Systems, J. Korea Inst. Struct. Maint. & Insp., 23(7), 80-86.

원문보기 상세보기
Ren, S., He, K., , Girshick, R., and Sun, J. (2017), Faster R-CNN: Towards Real-Time Object Detection with Region Proposal Networks, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE, 39(6), 1137-1149.

상세보기
Korea Construction Standards Center (2018), Korean Design Standard : General Seismic Design(KDS 17 10 00 :2018).
Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement(2016), "건축물 실시간 안전진단을 위한 ICT기반 핵심기술개발 기획연구 최종보고서", 45-46.
IRIS (2014), SEED Reference Manual, SEED Format version 2.4.
NDMI (National Disaster Management Research Institute) (2013), "Development of the Advanced Seismic Acceleration Analysis and Management System", 11-1312184-00007-01 (in Korean).
NDMI (National Disaster Management Research Institute) (2013), "Development of Comprehensive Management and Information Service System for Seismic Acceleration Response Signal of Public Buildings", 11-1312184-00039-01 (in Korean)
NDMI (National Disaster Management Research Institute) (2012), "Emergency Integrity Assessment Program for a Building using Structural Seismic Response", 11-1311526-000069-01 (in Korean)
US Geological Survey, California Geological Survey, CESMD; Center for Engineering Strong Motion Data, http://www.strongmotioncenter.org/
Korea Meteorological Administration, NECIS; National Earthquake Comprehensive Information System, http://necis.kma.go.kr/

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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