KR101727926B1 - 구조물 모니터링 장치 및 구조물 모니터링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 구조물 모니터링 방법은 구조물 모니터링 장치가 구조물의 진동을 측정해 구조물의 안전성을 모니터링하는 방법에서, 상기 구조물에 배치된 복수개의 센서들의 측정 주기를 설정하는 단계, 설정된 상기 측정 주기에 따라 적어도 두 개의 센서들로 상기 구조물의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정하는 단계, 그리고 동시에 측정된 신호를 분석하여 상기 구조물의 스트레인을 계산하고, 시간에따른 상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계를 포함한다.

Description

구조물 모니터링 장치 및 구조물 모니터링 방법{DEVICE AND METHOD FOR MONITORING STRUCTURE}
본 발명은 구조물 모니터링 장치 및 이를 이용한 구조물 모니터링 방법에 관한 것이다.
최근에 대형 구조물이나 고층빌딩에는 예기치 않은 자연 재해, 화재, 폭발 및 비행체의 충돌 등의 발생 시에 구조적인 안정성의 확인을 통해 지속적인 사용여부를 판단할 수 있도록 구조 건전성 모니터링 시스템을 장착 운영하고 있다.
그리고, 많은 나라에서는 일정 이상 규모의 건축물에 대해 실시간으로 구조 건전성을 모니터링 하도록 법규로 정하고 있다. 이를 위해서 구조물에는 여러 가지 센서가 매설/장착되고 있고, 구조 건전성 모니터링 시스템은 이런 센서들에 의해 측정되는 값을 분석하여 구조 건전성을 판단하고 있다. 여기서, 최근에 가장 많이 사용되는 센서는 진동현 타입의 스트레인 센서로, 센서 비용이 상대적으로 저렴하고, 내구성이 거의 무한하여 많은 건축물의 구조 건전성 모니터링에 사용되고 있다.
하지만, 구조 건전성을 모니터링하는 장치는 측정된 센서값을 순차적으로 읽어오는 방식이므로, 미세하게 저주파의 고유진동수로 진동하는 고층 건물에서의 변형 양상을 분석하는데 한계가 있었다.
본 발명은 외부 하중에 따른 구조물의 동적 거동에 의한 변형율을 검출해 구조물의 구조 건전성을 모니터링할 수 있는 구조물 모니터링 장치 및 이를 이용한 구조물 모니터링 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 구조물 모니터링 방법은 구조물 모니터링 장치가 구조물의 진동을 측정해 구조물의 안전성을 모니터링하는 방법에서, 상기 구조물에 배치된 복수개의 센서들의 측정 주기를 설정하는 단계, 설정된 상기 측정 주기에 따라 적어도 두 개의 센서들로 상기 구조물의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정하는 단계, 그리고 동시에 측정된 신호를 분석하여 상기 구조물의 스트레인을 계산하고, 시간에따른 상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계를 포함한다.
상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계는, 시간에 따른 스트레인 값의 변화를 정현파로 커브피팅하여 스트레인의 최대값 및 최소값을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스트레인의 최대값 및 최소값을 이용해서 상기 구조물의 주요 부재에 대한 응력을 계산하고, 계산된 상기 응력을 이용해서 상기 구조물의 안정성을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정 주기를 설정하는 단계는, 상기 복수개의 센서들의 측정 주기를 동기화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 센서들은, 진동현 센서를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는, 상기 진동현 센서의 측정 주파수를 변화시키면서 진동현 센서를 가진하고, 진동현 센서의 진동 신호를 측정하는 단계를 포함하며, 상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계는, 측정된 상기 진동 신호를 분석해서 진동현 센서의 공진 주파수를 계산하는 단계, 그리고 상기 공진 주파수에서의 스트레인 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는, 상기 진동현 센서들로부터 진동 신호와 함께 온도를 동시에 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 스트레인을 도출하는 단계는, 상기 측정된 온도의 변화를 이용해서 계산된 상기 스트레인을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구조물 모니터링 장치는 구조물에 배치된 복수개의 센서들에 신호를 인가하고, 상기 복수개의 센서들로부터 진동 또는 온도를 측정하는 측정부, 그리고 상기 복수개의 센서들의 측정 주기를 설정하고, 복수개의 센서들로부터 측정된 진동 또는 온도를 이용해서 상기 구조물의 스트레인을 도출하고, 도출된 스트레인을 이용해서 상기 구조물의 안정성을 판단하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 복수개의 센서들의 측정 주기를 동기화하도록 제어하는 동기화부를 포함할 수 있다.
상기 동기화부는, 상기 복수개의 센서들이 상기 구조물의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정하도록 센서들의 측정 주기를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 복수개의 센서들로부터 측정된 진동을 이용해서 상기 구조물의 스트레인을 도출하는 스트레인 도출부, 그리고 상기 측정된 온도의 변화를 이용해서 상기 스트레인을 보정하는 보정부를 포함할 수 있다.
상기 스트레인 도출부는, 시간에 따른 스트레인 값의 변화를 상기 구조물에 대한 1차 변형 모드의 정현파로 커브피팅하여 스트레인의 최대값 및 최소값을 계산하며, 상기 1차 변형 모드는 외부하중에 대한 상기 구조물의 변화 중에 저주파 영역에서의 변화를 포함할 수 있다.
상기 스트레인의 최대값 및 최소값을 이용해서 상기 구조물의 주요 부재에 대한 응력을 계산하고, 계산된 상기 응력을 이용해서 상기 구조물의 안정성을 판단하는 안전성 판단부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수개의 센서들은, 진동현 센서를 포함할 수 있다.
상기 진동현 센서는, 외부 하중에 대한 응력의 최대 민감도 발생 지점에 배치될 수 있다.
상기 응력의 최대 민감도 발생 지점은, 설하중, 풍하중 또는 지진하중 중 어느 하나의 외부 하중의 변화에 따른 상기 주요 부재에서의 응력 변화율이 가장 큰 지점을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다채널의 진동현 센서들의 측정을 동기화하여 구조물의 저주파 동적 거동에 의해 발생되는 최대 및 최소 작용 스트레인을 추정하거나, 진동 측정을 위한 샘플링 시점을 조정하여 최대 및 최소 작용 스트레인을 측정함으로써, 대형 구조물이나 고층 빌딩에서의 측정 시간을 단축하고, 구조 건전성을 정밀하게 모니터링할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 건물과 같은 구조물에서 외부 하중에 대한 응력의 최대 민감도 발생 지점에 진동현 센서들을 장착하고, 측정 시작점 및 측정 주기를 자동적으로 최적화하고, 진동현 센서들의 측정 동기화 및 저주파의 1차 변형모드에 대한 커브피팅함으로써, 건물 및 구조물에 작용하는 외부 하중에 대한 변형율의 시간 변화에 대해 최대 발생시점과 그 시점에서의 변형율을 효과적으로 측정하고, 구조 건전성을 보다 정확하게 모니터링할 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치의 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 진동현 센서들의 측정 주기를 동기화하여 구조물을 모니터링하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 3은 대형 구조물에 복수개의 진동현 센서들이 배치된 예를 도시한 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따라 순차적으로 센서들의 신호를 측정한 예를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 저주파 변화 차트의 예를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 센서 별로 저주파 변화 차트를 형성해 스트레인의 최대/최소값을 도출한 예를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 과정을 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치 및 이를 이용한 구조물 모니터링 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치의 구조를 간략히 도시한 도면이다. 이때, 구조물 모니터링 장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 측정부(110), 제어부(120) 및 안전성 판단부(130)를 포함한다.
측정부(110)는 구조물(10)에 배치된 복수개의 센서들(20a 내지 20n)에 신호를 인가하고, 상기 복수개의 센서들(20a 내지 20n)로부터 진동 또는 온도를 측정한다.
여기서, 복수개의 센서들은 진동현 센서나 진동현 타입의 스트레인 센서, 또는 온도 센서 등을 포함하며, 상기 복수개의 센서들은 외부 하중에 대한 응력의 최대 민감도 발생 지점에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 응력의 최대 민감도 발생 지점은 설하중, 풍하중 또는 지진하중 중 어느 하나의 외부 하중의 변화에 따른 상기 주요 부재에서의 응력 변화율이 가장 큰 지점을 포함한다.
그리고, 제어부(120)는 상기 복수개의 센서들(20a 내지 20n)의 측정 주기를 설정하고, 복수개의 센서들(20a 내지 20n)로부터 측정된 진동 또는 온도를 이용해서 상기 구조물(10)의 스트레인을 실시간으로 도출한다.
그리고, 제어부(120)는 도출된 스트레인을 이용해서 상기 구조물(10)의 안정성을 판단하도록 제어한다.
이러한 목적을 위하여, 제어부(120)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 모니터링 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.
제어부(120)는 본 발명의 한 실시예에 따라 동기화부(122), 스트레인 도출부(124) 및 보정부(126)를 포함한다.
동기화부(122)는 상기 복수개의 센서들(20a 내지 20n)의 측정 주기를 동기화하도록 제어한다. 동기화부(122)는 상기 복수개의 센서들(20a 내지 20n)이 상기 구조물(10)의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정하도록 센서들의 측정 주기를 제어할 수 있다.
스트레인 도출부(124)는 복수개의 센서들(20a 내지 20n)로부터 측정된 진동을 이용해서 상기 구조물(10)의 스트레인을 도출한다.
스트레인 도출부(124)는 시간에 따른 스트레인 값의 변화를 상기 구조물에 대한 1차 변형 모드의 정현파로 커브피팅하여 스트레인의 최대값 및 최소값을 계산한다. 여기서, 상기 1차 변형 모드는 외부하중에 대한 상기 구조물의 변화 중에 에너지가 가장 큰 저주파 영역에서의 변화를 포함한다.
본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 진동현 센서의 측정 주파수를 변화시키면서 센서를 가진하여 상기 진동현 센서의 진동 신호를 측정한다. 그리고, 구조물 모니터링 장치(100)는 측정된 상기 진동 신호를 분석해서 진동현 센서의 공진 주파수를 계산하고, 계산된 상기 공진 주파수에서의 스트레인 값을 계산할 수 있다.
그리고, 보정부(126)는 상기 측정부(110)에서 측정된 온도의 변화를 이용해서 상기 스트레인을 보정한다.
이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)가 진동현 센서를 이용해서 스트레인을 도출하고 보정하는 과정에 대해서 설명한다.
우선, 진동현 센서는 진동현의 양 끝단을 구조물의 주요 부재에 용접이나 콘크리트 매설 등을 통해 고정된다. 그리고, 진동현 센서는 구조물 또는 주요 부재의 변형에 따라 진동현의 인장응력이 변하게 되고, 진동현의 고유 주파수(공진 주파수)가 변한다.
그리고, 진동현 센서의 주파수(주기)와 변형(스트레인)의 관계는 다음의 수학식 1 내지 수학식 6을 통해 도출된다.
진동현의 1차 공진 주파수는 인장력, 길이 및 질량의 함수로 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112016011257524-pat00001
여기서 Lw는 진동현 센서의 진동현의 길이이고, F는 진동현에 작용하는 인장력이며, m은 단위 길이당 진동현의 질량을 나타낸다.
그리고, 진동현의 단위 길이당 질량 m은 다음 수학식 2로 구해진다.
Figure 112016011257524-pat00002
여기서, 진동현의 단위 길이당 질량 m은 W는 진동현의 전체 중량이고, Lw는 진동현의 전체 길이이며, g는 중력가속도이다. 또한, ρ는 질량비이고, a는 진동현의 단면적을 나타낸다.
또한, 인장력은 다음의 수학식 3으로 구해진다.
Figure 112016011257524-pat00003
여기서, ε는 스트레인이고, E는 탄성계수이다.
스트레인과 주파수의 관계식은 다음의 수학식 4와 같다. 스트레인과 주파수의 관계식은 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 유도할 수 있다.
Figure 112016011257524-pat00004
온도변화에 의한 스트레인 값의 변화는 음 수학식 5와 같이 진동현이 장착된 재질에 따라 구해진다.
Figure 112016011257524-pat00005
여기서 T2는 현재온도이고, T1은 센서 설치 당시의 온도를 각각 나타내고, K는 단위 온도변화에 따른 스트레인 변화를 나타내는 것으로 센서가 장착되는 재질에 따라 결정된다.
그리고, 최종적인 스트레인 값은 다음식 6을 통해 도출된다.
Figure 112016011257524-pat00006
또한, 안전성 판단부(130)는 상기 스트레인 도출부(124)에서 도출된 스트레인의 최대값 및 최소값을 이용해서 상기 구조물(10)의 주요 부재에 대한 응력을 계산하고, 계산된 상기 응력을 이용해서 상기 구조물(10)의 안정성을 판단한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 진동현 센서들의 측정 주기를 동기화하여 구조물을 모니터링하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이하의 흐름도는 도 1의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 복수개의 센서들(20a 내지 20n)의 측정 주기를 설정하고, 복수개의 센서들(20a 내지 20n)을 이용해서 구조물(10)의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정한다(S102, S104).
도 3은 대형 구조물에 복수개의 진동현 센서들이 배치된 예를 도시한 도면이고, 도 4는 종래 기술에 따라 순차적으로 센서들의 신호를 측정한 예를 도시한 그래프이다.
종래에는 이상과 같이 복잡한 과정을 거쳐 진동현 센서의 스트레인을 계측해야 하므로, 대부분의 다채널 진동현 센서 계측의 경우 멀티플렉스(Multiplex)를 사용하여 각 센서 별로 순차적으로 신호측정을 하고 공진주파수를 계산하는 것이 일반적이다.
따라서, 종래에는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 센서들(20a 내지 20n)을 순차적으로 측정하므로, 모든 센서들을 한번 측정하는데 오랜 시간이 걸리고, 이로 인해서 계측된 신호를 통해 안전성을 판단하기가 어려웠다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 저주파 변화 차트의 예를 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 센서 별로 저주파 변화 차트를 형성해 스트레인의 최대/최소값을 도출한 예를 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 복수개의 센서들(20a 내지 20n)의 측정 주기를 동기화하고, 복수개의 센서들(20a 내지 20n)로 동시에 측정하여 다량의 데이터를 빠르게 획득한다. 그리고, 본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 각각의 진동현 센서들로부터 획득한 신호들을 이용해서 스트레인의 시간에 따른 저주파 변화 차트를 구성하고, 저주파 변화 차트상의 최대값 및 최소값을 도출한다.
본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 본 발명에서와 같이 동시에 복수개의 센서들(20a 내지 20n)을 가진하고, 일단 동기화된 진동신호를 측정 저장한 뒤 각각의 신호를 분석하여 공진주파수를 구하는 방식으로 계측 동기화를 실시함으로써, 센서의 계측위치에 의한 스트레인 변형거동을 상대적으로 예측할 수 있다.
따라서, 본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 정확한 변형모드의 분석이 가능하여 커브 피팅에 의해 1차 변형모드의 도출이 가능하다.
본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 다음의 수학식 7을 통해 1차 변형 모드를 정현파 함수
Figure 112016011257524-pat00007
로 커브피팅한다.
Figure 112016011257524-pat00008
여기서, m은 2의 배수이고, n은 데이터의 측정레코드 수, yi는 i번째 측정데이터 값을 각각 나타낸다. 그리고, g(ti)=Asinwti는 정현파 함수의 i번째 값으로, 측정 데이터를 정현파 함수로 커브 피팅을 하기 위한 것이다. 그리고 k는 정수로 설정값으로 데이터 획득 주기를 나타낸다.
그리고, 구조물 모니터링 장치(100)는 시간에 따른 스트레인 값의 변화를 정현파로 커브피팅하고, 스트레인의 최대값 및 최소값을 도출한다(S106, S108).
그리고, 구조물 모니터링 장치(100)는 스트레인의 최대값 및 최소값을 이용해서 구조물의 주요 부재에 대한 응력을 계산하고, 계산된 응력을 이용해서 구조물의 안정성을 판단한다(S110, S112).
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 과정을 도시한 도면이다. 이하의 흐름도는 도 1의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 한실시예에 따른 구조물 모니터링 장치(100)는 제어부(120)가 데이터 샘플링 주기, 전동현 센서의 1차 응답 모드의 도출시간 등을 설정하고, 측정부(110)에 샘플링 신호 발생을 명령한다(S202 내지 S208). 여기서, 1차 응답 모드의 도출시간은 센서를 가진한 후, 데이터를 획득하는데 걸리는 시간을 포함한다.
그리고, 구조물 모니터링 장치(100)은 복수개의 진동현 센서들에 저주파에서 고주파로 정현파 신호를 동시에 스위핑 (sweeping)하고, 복수개의 진동현 센서들로부터 진동 및 온도를 동시에 측정한다(S210, S212).
그리고, 구조물 모니터링 장치(100)는 진동현 센서의 공진 주파수를 추출하고, 공진 주파수에 의한 스트레인을 계산하고, 온도값을 이용해 계산된 스트레인을 보정한다(S214 내지 S218).
또한, 구조물 모니터링 장치(100)는 스트레인의 시간에 따른 저주파 변화 차트를 구성하고, 1차 변형 모드의 정현파로 커브피팅하여 스트레인의 최대값 및 최소값을 도출한다(S220 내지 S226). 여기서, 1차 변형 모드는 외부하중에 대한 상기 구조물의 변화 중에 저주파 영역에서의 변화를 포함한다.
그리고, 구조물 모니터링 장치(100)는 데이터 샘플링 신호 발생 주기 및 시점을 재설정한다(S228). 구조물 모니터링 장치(100)는 커브피팅하는 정현파 함수로 구조물의 공진 주파수를 구하며, 주파수 함수의 최대값 및 최소값이 계측될 수 있도록 샘플링 개수와 샘플링 시작점을 재설정하여 측정을 1차 변형모드에서의 최대값 및 최소값을 찾아낼 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치는 다채널의 진동현 센서들의 측정을 동기화하여 구조물의 저주파 동적 거동에 의해 발생되는 최대 및 최소 작용 스트레인을 추정하거나, 진동 측정을 위한 샘플링 시점을 조정하여 최대 및 최소 작용 스트레인을 측정함으로써, 대형 구조물이나 고층 빌딩에서의 측정 시간을 단축하고, 구조 건전성을 정밀하게 모니터링할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 구조물 모니터링 장치는 건물과 같은 구조물에서 외부 하중에 대한 응력의 최대 민감도 발생 지점에 진동현 센서들을 장착하고, 측정 시작점 및 측정 주기를 자동적으로 최적화하고, 진동현 센서들의 측정 동기화 및 저주파의 1차 변형모드에 대한 커브피팅함으로써, 건물 및 구조물에 작용하는 외부 하중에 대한 변형율의 시간 변화에 대해 최대 발생시점과 그 시점에서의 변형율을 효과적으로 측정하고, 구조 건전성을 보다 정확하게 모니터링할 수 있는 환경을 제공한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 구조물 모니터링 장치가 고층 건물의 진동을 측정해 구조물의 안전성을 모니터링하는 방법에서,
    상기 고층 건물에 배치된 복수개의 센서들의 측정 주기를 동기화하는 단계,
    동기화된 상기 측정 주기에 따라 상기 복수개의 센서들로 상기 고층 건물의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정하는 단계, 그리고
    동시에 측정된 신호를 분석하여 상기 고층 건물의 스트레인을 계산하고, 시간에 따른 상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계는,
    시간에 따른 스트레인 값의 변화를 상기 고층 건물에 대한 1차 변형 모드의 정현파로 커브피팅하여 스트레인의 최대값 및 최소값을 도출하는 단계를 포함하며,
    상기 고층 건물에 대한 1차 변형 모드는,
    외부하중에 대한 상기 고층 건물의 변화 중에 에너지가 가장 큰 저주파 영역에서의 변화를 포함하는 구조물 모니터링 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 스트레인의 최대값 및 최소값을 이용해서 상기 고층 건물의 주요 부재에 대한 응력을 계산하고, 계산된 상기 응력을 이용해서 상기 고층 건물의 안정성을 판단하는 단계
    를 더 포함하는 구조물 모니터링 방법.
  4. 삭제
  5. 제3항에서,
    상기 복수개의 센서들은,
    진동현 센서를 포함하는 구조물 모니터링 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 진동현 센서의 측정 주파수를 변화시키면서 진동현 센서를 가진하고, 진동현 센서의 진동 신호를 측정하는 단계
    를 포함하며,
    상기 스트레인의 변화 차트를 구성하는 단계는,
    측정된 상기 진동 신호를 분석해서 진동현 센서의 공진 주파수를 계산하는 단계, 그리고
    상기 공진 주파수에서의 스트레인 값을 계산하는 단계
    를 포함하는 구조물 모니터링 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 진동현 센서들로부터 진동 신호와 함께 온도를 동시에 측정하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 스트레인을 도출하는 단계는,
    상기 측정된 온도의 변화를 이용해서 계산된 상기 스트레인을 보정하는 단계
    를 더 포함하는 구조물 모니터링 방법.
  8. 고층 건물에 배치된 복수개의 센서들에 신호를 인가하고, 상기 복수개의 센서들로부터 진동 또는 온도를 측정하는 측정부, 그리고
    상기 복수개의 센서들의 측정 주기를 설정하고, 복수개의 센서들로부터 측정된 진동 또는 온도를 이용해서 상기 고층 건물의 스트레인을 도출하고, 도출된 스트레인을 이용해서 상기 고층 건물의 안정성을 판단하도록 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 센서들의 측정 주기를 동기화하도록 제어하는 동기화부, 그리고
    복수개의 센서들로부터 측정된 진동을 이용해서 상기 고층 건물의 스트레인을 도출하는 스트레인 도출부를 포함하며,
    상기 동기화부는,
    상기 복수개의 센서들이 상기 고층 건물의 외부하중에 대한 변화를 동시에 측정하도록 센서들의 측정 주기를 제어하며,
    상기 스트레인 도출부는,
    시간에 따른 스트레인 값의 변화를 상기 고층 건물에 대한 1차 변형 모드의 정현파로 커브피팅하여 스트레인의 최대값 및 최소값을 계산하며,
    상기 1차 변형 모드는 외부하중에 대한 상기 고층 건물의 변화 중에 저주파 영역에서의 변화를 포함하는 구조물 모니터링 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 온도의 변화를 이용해서 상기 스트레인을 보정하는 보정부
    를 더 포함하는 구조물 모니터링 장치.
  12. 삭제
  13. 제8항에서,
    상기 스트레인의 최대값 및 최소값을 이용해서 상기 고층 건물의 주요 부재에 대한 응력을 계산하고, 계산된 상기 응력을 이용해서 상기 고층 건물의 안정성을 판단하는 안전성 판단부
    를 더 포함하는 구조물 모니터링 장치.
  14. 제8항에서,
    상기 복수개의 센서들은,
    진동현 센서를 포함하는 구조물 모니터링 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 진동현 센서는,
    외부 하중에 대한 응력의 최대 민감도 발생 지점에 배치되는 구조물 모니터링 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 응력의 최대 민감도 발생 지점은,
    설하중, 풍하중 또는 지진하중 중 어느 하나의 외부 하중의 변화에 따른 상기 고층 건물의 주요 부재에서의 응력 변화율이 가장 큰 지점을 포함하는 구조물 모니터링 장치.
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