초록 ▼

연구의 목적 및 내용
전 세계적으로 지진의 발생횟수가 증가하고 있으며, 우리나라의 지진발생빈도와 강도가 증가하고 있다. 지진에 대한 안전성문제가 사회적으로 이슈화되고 있으며, 구조물의 손상평가의 관심이 증가하고 있다. 구조물의 손상평가는 구조물의 안전성을 판단하는 중요한 기준이며, 사회적, 경제적 파급효과 산출에 기초가 된다. 정확한 손상평가기법개발을 위해 정확한 해석모델 개발과 개선된 모델을 기반으로, 모니터링데이터와 시스템거동데이터를 이용한 구조물의 손상평가기법을 개발하였다. 또한 수학적모델링에서 고려될 수 없는 비선형 요

연구의 목적 및 내용
전 세계적으로 지진의 발생횟수가 증가하고 있으며, 우리나라의 지진발생빈도와 강도가 증가하고 있다. 지진에 대한 안전성문제가 사회적으로 이슈화되고 있으며, 구조물의 손상평가의 관심이 증가하고 있다. 구조물의 손상평가는 구조물의 안전성을 판단하는 중요한 기준이며, 사회적, 경제적 파급효과 산출에 기초가 된다. 정확한 손상평가기법개발을 위해 정확한 해석모델 개발과 개선된 모델을 기반으로, 모니터링데이터와 시스템거동데이터를 이용한 구조물의 손상평가기법을 개발하였다. 또한 수학적모델링에서 고려될 수 없는 비선형 요소들을 시스템레벨의 데이터의 인공신경망 함수 훈련을 통해 Top-down 방식의 시뮬레이션기법을 구축하였고, 이를 통해 현실세계의 건축물을 정확히 모사할 수 있는 정확한 모델링을 구사하였다.

연구결과
하이브리드 구조모델 개선기법을 이용한 구조물 손상평가에 관한 연구는 총 3단계의 연구목표로 구성되어 있으며, 각 단계의 목표는 1) 하이브리드 모델 업데이트 알고리즘 정식화, 2) 하이브리드 구조모델 업데이트 기법 개발, 3) 하이브리드 손상평가기법개발이 있다.
1단계 하이브리드 모델 업데이트 알고리즘 정식화 단계에서는 시스템 레벨의 하중 및 변위데이터를 이용한 하중제어해석과 변위제어해석의 오차발생 요인을 분석하는 자가진단 모듈을 개발하였다. 자가진단 모듈과 구조물의 수학적모델 및 데이터-정보기반 모델의 장단점 분석을 통한 하이브리드 역해석 모듈을 개발하였다.
2단계 하이브리드 구조모델 업데이트 기법에서는 구조시스템의 요소모델과 하이브리드 요소모델의 개발을 통해 구조시스템별 하이브리드 구조모델을 정립하였고, 각 구조시스템별 실험데이터와 실제 거동데이터를 통해 레퍼런스 데이터베이스를 구축하였다. 또한 영상처리기법을 이용한 축소모형 실험을 통해 예제 구조물의 시스템레벨의 변위및 동특성 데이터를 확보하였다.
3단계 하이브리드 건물 손상 평가기법 개발단계에서는 하이브리드 부재레벨 손상평가기법과 시스템레벨 손상평가 기법을 개발하였다. 시스템 레벨의 측정데이터와 자가진단모듈을 통해 부재레벨의 손상도 지표를 정의한 후, 부재레벨의 손상평가기법을 개발하였다. 구조물의 동특성 데이터와 시스템 거동 데이터를 인공신경망 훈련을 통해 시스템레벨 손상파악기술을 개발하였다. 개발된 손상파악기술을 통하여 하이브리드 시스템레벨의 손상 평가기술을 개발하고 예제 구조물을 통하여 검증하였다.
위의 연구내용을 통하여 하이브리드 구조모델개선기법을 통한 구조물 손상평가기법이 개발되었으며, 기존의 시뮬레이션 방법과 다른 시스템레벨 데이터를 통한 부재레벨의 데이터를 추출하는 Top-Down방식의 새로운 형태의 시뮬레이션 기법을 개발하였다.

연구결과의 활용계획
전 세계적으로 각 국가경쟁력의 향상과 IT분야의 급속한 발전으로, 초고층 건물, 정밀기계공장, 대규모 데이터센터 등의 특수 목적 건축물의 수요가 증가하고 있다. 이러한 특수 목적 건축물들은 구조물의 안전성뿐만 아니라 사용성 확보를 위해서 적용되고 있는 구조건전도 기법의 기준 모델로 활용될 수 있다. 또한 국내 건축산업에 있어서 리모델링분야의 중요성이 증대되고 있으며, 하이브리드 시스템레벨 손상평가기법을 통해 기존 건축물의 정확한 구조적 성능파악하고, 손상이 발생된 위치와 정도를 파악하여 리모델링, 보수 보강 분야에 활용될 수 있을 것이다. 주요시설물의 지진재난에 의한 지진위험도를 평가하기 위한 구조물의 손상평가기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서 개발된 하이브리드 손상 평가기법은 재난 발생 시, 구조물의 모니터링 데이터와 거동데이터를 통하여 구조물 시스템 손상평가를 가능하게 하며, 더 나아가 지진취약도 평가기법의 개발에 이용될 수 있다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents
Frequency and intensity of earthquake are increasing worldwide including Korea. The safety problem of building for earthquake is becoming social issue, so the interest of damage assessment of structure is increasing. The damage assessment of structure is an important factor for

Purpose& contents
Frequency and intensity of earthquake are increasing worldwide including Korea. The safety problem of building for earthquake is becoming social issue, so the interest of damage assessment of structure is increasing. The damage assessment of structure is an important factor for estimating the safety of structures and is the basis for calculating social and economic effects. In order to conduct more accurate damage assessment, we develop a damage assessment method of the structure using monitoring data and system behavior data based on the sophisticated and improved model. In addition, top-down simulation technique was developed through artificial neural network system which is trained by nonlinear factor not considered in mathematical modeling. and precise modeling was performed to accurately simulate real-world buildings.

Result
The study of damage assessment using hybrid model update system is constructed 3 levels of objectives, 1) formulate hybrid model update algorithm 2) develop a hybrid structure model update technique and 3) develop a hybrid structure model update technique.
In step 1, hybrid model update algorithm formulation phase, we developed a self-control module that analyzes the cause of errors in load and displacement control analysis using system level load and displacement data. A hybrid inverse analysis module was developed by analyzing the pros and cons of a mathematical model and a data-information based model of a self-control module and a structure.
In step 2, hybrid structural model update technique development phase, the hybrid structural model for each structural system was established through the development of the element model and the hybrid element model of the structural system. A reference database was constructed by experimental data and actual behavior data for each structural system. In addition, the system level displacement and dynamic characteristics data of the example structure are obtained using the image processing technique.
In step 3, hybrid structural damage assessment technique development in element level and system level was developed. After defining the damage index for the element level through the system level measuring data and the self-control module, the damage assessment technique for the element level was developed. Also, the system level damage assessment technique was developed through artificial neural network system which is trained by dynamic characteristics data and system behavior data of structure. The developed hybrid structural damage assessment technique was verified through the example structure.
A structural damage assessment technique has been developed through the hybrid model update system, and a new top-down simulation technique is successfully developed.

Expected Contribution
Demand for special purpose buildings is increasing globally in order to improve the competitiveness of each country and the rapid development of the IT field. These buildings can be used as a reference model of the structural integrity method applied not only for safety of structures but also for ensuring serviceability. In addition, the importance of remodeling fields in the domestic building industry is increasing. If the accurate structural performance of the existing structure can be evaluated through the hybrid damage assessment technique, it can be utilized in the remodeling, repair and reinforcement fields by grasping the location and extent of the damage. The development of damage assessment technique for evaluating the seismic risk about essential facilities is needed. The hybrid damage assessment method developed in this research makes it possible to evaluate the damage of the structure through the monitoring data at the occurrence of the disaster, and it can be used to develop the seismic fragility evaluation method.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18
• 4. 연구결과의 활용계획 ... 20
• 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21
• 6. 참고문헌 ... 22
• 7. 연구성과 ... 23
• 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 28
• 9. 기타사항 ... 28
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 29
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 44
• 끝페이지 ... 47