초록 ▼

□ 연구개요
PSC 교량은 스트렌드의 부식 및 파단의 발생으로 인한 텐던의 설계 긴장력 감소는 구조물 전체의 안전을 위협할 수 있음. 기존의 비파괴 진단기술을 활용한 여러 시도에도 불구하고 텐던의 파손을 감지하기 어려운 것은 긴장재가 콘크리트 속에 매립되어 있기 때문임. 본 연구에서는 텐던과 정착부의 하중 평형상태 개념에 기초하여 정착부의 응답을 계측 및 텐던의 파손을 추정하고자 함. 이에 따라 본 연구의 목표는 압전소재-CFRP 융합 신소재 인터페이스를 활용한 PSC 교량 텐던 파손감지 시스템 개발로서, 연구목표 달성을 위한

□ 연구개요
PSC 교량은 스트렌드의 부식 및 파단의 발생으로 인한 텐던의 설계 긴장력 감소는 구조물 전체의 안전을 위협할 수 있음. 기존의 비파괴 진단기술을 활용한 여러 시도에도 불구하고 텐던의 파손을 감지하기 어려운 것은 긴장재가 콘크리트 속에 매립되어 있기 때문임. 본 연구에서는 텐던과 정착부의 하중 평형상태 개념에 기초하여 정착부의 응답을 계측 및 텐던의 파손을 추정하고자 함. 이에 따라 본 연구의 목표는 압전소재-CFRP 융합 신소재 인터페이스를 활용한 PSC 교량 텐던 파손감지 시스템 개발로서, 연구목표 달성을 위한 세부 연구주제는 다음과 같음. 1) 멀티텐던 파손 모니터링 기법 개발, 2) 신소재 인터페이스 개발 및 텐던 모니터링 적용성 검증, 3) 신소재 인터페이스 기반 텐던 파손감지 시스템 설계 및 검증.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 멀티텐던 파손 모니터링 기법 개발
- 국부 강연선이 파단 되었을 때 앵커헤드의 전면에서 손상에 의한 응력차이가 크게 발생함을 검증하였으며, 토모그래피 분석을 통해 국부 강연선의 파단 위치를 검출할 수 있는 방법을 도출하였음.
- 부착식/비부착식 텐던의 강연선 손상에 따른 앵커블록의 임피던스 응답을 분석하였음. 앵커헤드의 측면에서 측정된 임피던스 응답은 강연선의 손상정도에 따라 RMSD index 값이 선형적으로 변화하였으며 저주파수 대역의 임피던스 응답 peak의 민감도가 높은 것으로 관찰되었음.
- 온도 변화와 긴장력 변화가 동시에 발생하는 경우를 대비하여 온도유발 임피던스 응답을 보정하기 위한 기법을 검토하였으며, EFS 및 RBFN 기반 온도 보정 알고리즘을 설계하였으며 그 성능을 실험을 통해 검증하였음.
2) 신소재 인터페이스 개발 및 텐던 모니터링 적용성 검증
- 고강성 구조부재의 국부 진동특성을 미리 설정된 주파수 대역에서 감지할 수 있는 2-자유도 임피던스 모델을 제안하였으며, 손상 유발 구조응답 변화를 민감하게 감지할 수 있는 국부 응답 증폭용 인터페이스를 개발하였음.
- 파전달 해석을 통해 인터페이스의 센싱가능 영역 및 주파수 대역을 제시하였음. 피복층으로는 CFRP 소재의 하중전달 성능이 우수한 것으로 분석되었으며, 부착층의 강성에 따른 하중 전달성능의 차이는 크지 않은 것으로 분석되었음.
- RBFN 기반 온도보정-긴장력 모니터링 체계를 구성하고 모형실험을 통해 그 성능을 검증하였음.
3) 신소재 인터페이스 기반 텐던 파손 감지 시스템 설계 및 검증.
- 웨어러블 PZT 센서의 최적 위치 및 형상 제원을 분석하였음. 인터페이스의 진동판 폭이 좁을수록, 두께가 얇을수록 손상 민감도가 높은 것으로 분석되었음. 이 같은 손상 민감도 분석 결과를 바탕으로 바(Bar) 형태의 웨어러블 인터페이스 형상을 제시하였음.
- 멀티 PZT 센서 배치를 통한 텐던 정착부 손상 감지 체계를 구성하였음. 인터페이스의 위치별 손상민감도 분석 결과에 따라 텐던 홀 위치가 고려된 멀티 PZT 센서-인터페이스를 구성, 신호계측 및 분석, 손상 진단까지의 과정을 체계화하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구의 대표적인 연구개발 성과는 PSC 교량의 텐던 파손 모니터링 기술로서 이는 임피던스 응답 계측 및 활용기술, 웨어러블 복합체 인터페이스 기술, 멀티센싱 기반 통합진단 기술, 온도보정 기술로 구성되었음. 이러한 기술 요소들은 PSC 교량의 노후화 검사 및 성능 점검, 공용 중 PSC 교량의 상시 안전 모니터링, 텐던 시공 중 설계 성능 평가 등에 활용 가능할 것으로 판단됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• A. 멀티텐던 파손 모니터링 기법 개발 ... 5
• B. 신소재 인터페이스 개발 및 텐던 모니터링 적용성 검증 ... 9
• C. 신소재 인터페이스 기반 텐던 파손 감지 시스템 설계 및 검증 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 31