KR101904320B1 - 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 전기적 신호를 이용하여 구조물 보강재의 건전성을 판단하는 방법 및 장치를 개시한다. 본 명세서에 따른 보강재 진단 장치는, N개의 보강재 중 어느 2개의 보강재(이하 '측정 대상 보강재')에 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자; 상기 제1 단자 그리고 제2 단자를 통해 신호를 출력하는 신호출력부; 상기 제1 단자 그리고 제2 단자를 통해 반사파를 측정하는 반사파 측정부; N개의 보강재 중 2개의 보강재을 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장하는 저장부; 및 상기 반사파 측정부를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 보강재의 신호분석값과 상기 저장부에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 보강재의 기준 신호분석값을 비교하여 보강재의 상태를 판단하는 판단부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 구조물 보강재의 건전성 진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 전기적 신호를 이용한 구조물의 보강재 건전성 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.
철근콘크리트 구조물, 프리스트레스/포스트스트레스 구조물 및 특수교량 케이블의 노화현상에 의한 내부 철근, 텐던과 케이블의 부식은 구조물 및 특수교량의 건전성을 저하시킨다. 특히 철근콘크리트 구조물의 경우, 길이를 기준으로 우리나라 전체 교통 구조물의 50%가 넘는 비율을 차지하기 때문에 이러한 철근 구조물에 대한 건전성 평가 문제는 시민의 안전에 크게 영향을 미치는 중요한 사안이다. 하지만 2016년 정릉천고가 내부순환로의 강선 파단에서 볼 수 있듯이, 현재 우리나라에서는 구조물의 안전점검으로 육안 검사만을 시행하고 있다. 특히 위에서 제시한 보강재의 경우 대부분의 강선 혹은 케이블은 두꺼운 외장재로 둘러싸여 있어 시각적으로는 내부의 부식 발생 및 진행 정도를 진단하기에는 한계가 있기 때문이다. 따라서 일반적인 정기점검으로는 내부부식을 초기단계에 발견하기 힘들며, 만약 부식이 시각적으로 보여지는 단계라면 이미 부식이 상당량 진행된 상태이기 때문에 구조물의 내구성이 상당히 저하된 상태로 구조적으로도 안전하지 않은 상태이다.
이러한 내부 부식을 발견하는 기존의 비파괴 측정 방법에는 열측정방법 (active thermography), 누설자속 (magnetic flux leakage) 측정법, 음향방출 (acoustic emission) 측정법, 유도초음파 (ultrasonic guided wave), 라디오그래피 (Radiography) 측정법, 그리고 진동측정법 등 다양한 방법이 존재한다. 하지만 기존의 기술들은 측정기계를 콘크리트에 부착해 강연선이나 철근이 설치된 방향으로 이동시키면서 측정시키는 방법으로 구조물내의 모든 철근, 강연선을 진단할 때 오랜 시간이 걸리며, 결함이 의심된 부분에만 측정기계를 부착하여 검사를 해야 한다. 또한 결함이 의심되어도 구조물의 내부 구조상 측정기계를 부착할 수 없는 곳이면 검사가 불가능하다.
본 명세서는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재의 건전성을 판단하는 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 명세서에 기재된 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치는, 복수의 강선 다발로 된 텐던 및 복수의 텐던을 구비한 번들시스템을 포함하는 구조물 보강재의 진단장치로서, N개의 보강재 중 어느 2개의 측정 대상 보강재에 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자; 상기 제1 단자 그리고 제2 단자를 통해 신호를 출력하는 신호출력부; 상기 제1 단자 그리고 제2 단자를 통해 반사파를 측정하는 반사파 측정부; N개의 보강재 중 2개의 보강재를 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장하는 저장부; 및 상기 반사파 측정부를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 보강재의 신호분석값과 상기 저장부에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 보강재의 기준 신호분석값을 비교하여 보강재의 상태를 판단하는 판단부를 포함하며, 상기 측정대상 보강재는 동일 또는 서로 다른 번들시스템에서 선택되는 하나 이상의 일 텐던과 타 텐던이거나, 상기 측정대상 보강재는 일 번들시스템 또는 타 번들시스템인 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 저장부는 N*(N-1)개의 기준 신호분석값을 저장할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 기준 신호분석값들은 상기 보강재가 설치된 후 최초로 측정된 신호분석값일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 판단부는 시간-주파수영역 반사파 계측법을 통해 구조물 이상으로 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 판단부는 상호상관 함수값이 미리 설정된 기준값 이상일 때 구조물 이상으로 판단할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법은 제1 단자, 제2 단자, 신호출력부, 반사파 측정부, 저장부 및 판단부를 포함하는 보강재 진단 장치를 이용하여, 복수의 강선 다발로 된 텐던 및 복수의 텐던을 구비한 번들시스템을 포함하는 구조물 보강재의 이상여부를 진단하는 방법으로서, (a) 상기 저장부에 N개의 보강재 중 2개의 보강재를 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장하는 단계; (b) 상기 신호출력부가 N개의 보강재 중 어느 2개의 측정 대상 보강재에 각각 연결된 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 신호를 출력하는 단계; (c) 상기 반사파 측정부가 상기 제1 단자 그리고 제2 단자를 통해 반사파를 측정하는 단계; (d) 상기 판단부가 상기 반사파 측정부를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 보강재의 신호분석값을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 판단부가 상기 산출된 신호분석값과 상기 저장부에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 보강재의 기준 신호분석값을 비교하여 보강재의 상태를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 측정대상 보강재는 동일 또는 서로 다른 번들시스템에서 선택되는 하나 이상의 일 텐던과 타 텐던이거나, 상기 측정대상 보강재는 일 번들시스템 또는 타 번들시스템인 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 저장부는 N*(N-1)개의 기준 신호분석값을 저장할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 기준 신호분석값들은 상기 보강재가 설치된 후 최초로 측정된 신호분석값일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (d) 단계는 상기 판단부가 시간-주파수영역 반사파 계측법을 통해 측정 대상 보강재의 신호분석값을 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 (e) 단계는 상기 판단부가 상호상관 함수값이 미리 설정된 기준값 이상일 때 구조물 이상으로 판단할 수 있다.
본 명세서에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법은 컴퓨터에서 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 전기적 신호를 구조물 보강재 시스템에 인가하는 방법을 제시함에 있어서, 전력용 케이블에서 사용되는 반사파 계측법을 구조물 보강재 진단에 적용할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 건전성을 판단하고 싶은 구간의 종단부에서만 측정하여 분석할 수 있어, 기존에 전 구간을 스캔하는 방법에 비해 시간을 대폭 축소할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 이를 통해 사고 가능성이 농후한 구조물을 선별하고 관리하는데 있어서, 불량 구조물 보강재에 대한 건전성 판단의 신뢰도를 높일 수 있고, 건전성 평가 작업시 현장에서의 작업성과 분석상의 편의성을 제공할 수 있음에 따라 전문적인 기술적 소양과 훈련 없이도 시험 수행 및 평가가 가능한 효과가 있다.
넷째, 본 발명에서 제시하는 건전성 평가 시스템을 대상 구조물 종단부에 설치해 둘 경우, 현장에서의 별도의 인력 소비 없이 상시 감시가 가능해지는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명에서 제시하는 방법을 모든 도체 기반의 구조물에 대해서 확장 적용할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 기재된 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 명세서에 따른 보강재 진단 방법을 간략하게 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 명세서에 따른 보강재 중 텐던의 구성에 관한 참고도이다.
도 4는 번들 시스템에 부식이 발생한 예시도이다.
도 2는 본 명세서에 따른 보강재 진단 방법을 간략하게 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 명세서에 따른 보강재 중 텐던의 구성에 관한 참고도이다.
도 4는 번들 시스템에 부식이 발생한 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재의 건전성 및 진단 방법 및 장치를 제시하고자 한다. 이를 위해 본 명세서에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치는 종래 전력용 케이블의 진단에 주로 사용되는 반사파 계측법을 적용한다.
반사파 계측법은 신호의 유형 및 신호를 분석하는 영역에 따라, (1) 시간 영역 반사파 계측법 (TDR: Time Domain Reflectometry), (2) 주파수 영역 반사파 계측법 (FDR: Frequency Domain Reflectometry), (3) 시간-주파수 영역 반사파 계측법 (TFDR: Time-Frequency Domain Reflectometry) 으로 분류할 수 있다. 시간영역 반사파 계측법은 시간영역에서 분해능을 갖는 스텝신호 혹은 펄스신호를 인가하여 반사파를 시간영역에서 분석하는 반면, 주파수영역 반사파 계측법은 주파수영역에서 분해능을 갖는 정현파형을 케이블에 인가하여 반사파를 주파수영역에서 분석하는 원리로 동작한다. 시간-주파수영역 반사파 계측법은 시간과 주파수영역 각각에서 분석하는 방법들의 한계를 해결하여 보다 높은 정확도로 케이블의 결함 여부를 진단하는 방법이라는 것으로 알려지고 있다.
그러나 전력용 케이블에서 반사파 계측법을 측정하는 방법을 그대로 구조물 보강재에 적용하는 것은 구조물에 적용된 보강재와 반사케이블의 시스템 구성이 다르기 때문에 불가능하며, 반사신호를 분석하는 방법 또한 달라져야 한다.
본 명세서에서 시간-주파수영역 반사파 계측법을 적용하기 위한 신호인가 방법 및 분석에 관하여 서술하지만, 시간영역 반사파 계측법 및 주파수영역 반사파 계측법을 적용하는 경우에도 반사파 계측법의 원리가 다를 뿐, 신호인가 방법 및 분석법이 동일해짐을 명시한다.
이하에서는 도면을 중심으로 본 명세서에 따른 구조물 보강재 진단 장치를 설명하겠다.
도 1은 본 명세서에 따른 보강재 진단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에 따른 보강재 진단 장치(100)는 제1 단자(111), 제2 단자(112), 신호출력부(120), 반사파 측정부(130), 저장부(140) 및 판단부(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 단자(111) 및 제2 단자(112)는 N개의 보강재 중 어느 2개의 보강재(이하 '측정 대상 보강재')에 각각 연결될 수 있다.
상기 신호출력부(120)는 상기 제1 단자(111) 또는 제2 단자(112)를 통해 신호를 출력할 수 있다.
상기 반사파 측정부(130)는 상기 제1 단자(111) 또는 제2 단자(112)를 통해 반사파를 측정할 수 있다.
상기 저장부(140)는 N개의 보강재 중 2개의 보강재를 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장할 수 있다.
상기 판단부(150)는 상기 반사파 측정부(130)를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 보강재의 신호분석값을 산출 수 있다. 그리고 상기 판단부(150)는 측정 대상 보강재의 신호분석값과 상기 저장부(140)에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 보강재의 기준 신호분석값을 비교하여 보강재의 상태를 판단할 수 있다.
이하에서는 상기 보강재 진단 장치(100)를 이용하여 보강재를 진단하는 방법에 대해서 설명하도록 하겠다.
도 2는 본 명세서에 따른 보강재 진단 방법을 간략하게 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 단계 S100에서 상기 저장부(140)에 N개의 보강재 중 2개의 보강재를 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장할 수 있다.
도 3은 본 명세서에 따른 보강재 중 텐던의 구성에 관한 참고도이다.
도 3을 참조하여 본 명세서에 따른 보강재의 구성에 대해 설명하도록 하겠다. 본 명세서에서 텐던이란 다수의 강선들이 다발로 묶여진 것을 의미한다. 복수의 텐던은 연성 파이프과 같은 외부재로 둘러싸이며, 내부 공간에 충진재로 채워진 상태가 될 수 있으며, 이를 번들 시스템이라 명명한다. 요구되는 인장력에 따라 다수의 번들 시스템을 설치하여 대형 구조물을 지지하는 보강재를 구성할 수 있다. 이때 보강재 전체 다발을 시스템으로 명명할 수 있다. 한편, 본 명세서에 따른 보강재 진단 방법 및 장치는 본 시스템에만 적용되는 것으로 한정되지 않으며, 다양한 형태로 구현되어 있는 시스템에서도 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 번들 시스템의 5개 단면을 확인할 수 있다. 상기 5개의 단면은 하나의 번들 시스템에 대해서 길이 방향으로 서로 다른 위치의 단면이라고 가정하겠다. 그리고 단면 Ⅰ로부터 단면 Ⅴ로 갈수록 점점 멀어진 지점의 단면이라고 가정하겠다.
단면 Ⅰ를 보았을 때, 4개의 텐던이 서로 떨어진 상태인 것을 확인할 수 있다. 그러나 단면 Ⅱ에서는 텐던 2번과 4번이 서로 접하고 있으며, 단면 Ⅲ에서는 텐던 3과 4번이 접하고 있으며, 단면 Ⅳ에서는 텐던 1번과 2번이 접하고 있으며, 단면 Ⅴ에서는 4개의 텐던이 다시 서로 떨어진 상태인 것을 확인할 수 있다.
상기 텐던을 구성하는 강선은 강철과 같은 금속 재질로서 기본적으로 도체이다. 따라서 텐던끼리 접한 지점에서 반사파가 발생할 수 있는 임피던스의 변곡점이 발생할 수 있으며, 접한 지점이 신호출력 지점에서 얼마나 떨어져 있는 가에 따라 반사파의 특성이 변할 수 있다.
도 4는 번들 시스템에 부식이 발생한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 단면 Ⅳ에서 2번 텐던과 4번 텐던들 사이에 부식이 발생한 상황을 도시한 것을 확인할 수 있다. 충진재의 부식으로 인해 접점이 없던 텐던 2번과 4번에 접점이 발생하여 임피던스의 변화가 발생할 수 있으며, 텐던들 자체가 부식되어 임피던스의 변화가 발생할 수도 있다.
이러한 임피던스의 변화는 반사파를 통해 나타나게 되며, 도 3에서 측정한 반사파와 도 4의 상황에서 측정한 반사파의 차이를 통해 텐던들에 이상이 발생한 것을 진단할 수 있다. 이를 위해 보강재가 최초 설치된 상태에서 반사파를 통해 기준 신호분석값을 산출하고 이를 저장할 필요가 있는 것이다. 즉, 상기 기준 신호분석값들은 상기 텐던이 설치된 후 최초로 측정된 신호분석값일 수 있다.
본 명세서에서 N개의 텐던에 대해 신호분석값을 산출하는 경우의 수는 N*(N-1)일 수 있다. 즉, 도 2의 단계S100에 N*(N-1)개의 기준 신호분석값을 저장할 수 있다.
반사파 계측법을 적용하기 위해서는 전기적 신호가 흐를 수 있게 2개의 텐던을 각각 양극과 음극에 연결해야 한다. 도 3에서 단면 Ⅰ를 보았을 때, 4개의 텐던이 있으므로 2개의 텐던을 양극과 음극에 각각 연결하는 총 경우의 수는 12이다. 본 명세서에서 양극 및 음극은 제1 단자 그리고 제2 단자가 될 수 있다.
한편, 본 명세서는 반드시 동일 번들 시스템에 포함된 텐덤끼리만 양극 및 음극에 연결해야 하는 것은 아니다. 도 3에 도시된 번들 시스템의 5개 단면이 서로 다른 번들 시스템이라고 가정할 때, 도 3에서 총 텐던의 개수는 20개이므로 2개의 텐던을 양극과 음극에 각각 연결하는 총 경우의 수는 380이다. 각각의 경우의 수마다 구조적으로 전기적 연결이 다르기 때문에 주파수특성 또한 다르다. 따라서 각각의 경우의 수마다 시간-주파수영역 반사파 계측법에 의해 반사파를 측정할 수 있다.
이하에서 예시적으로 2개의 텐던, 2개의 번들 시스템에 대한 양극 및 음극을 연결한 경우에 대해서 서술하였지만, 2개의 텐던 쌍 (예시 I-1,2를 양극, I-3,4를 음극), 2개의 번들 시스템 쌍 (예시 I, II를 양극, III,IV를 음극), 시스템이 2개 이상일 경우 2개의 시스템 조합 등 다양한 조합으로 연결할 수 있음을 밝힌다.
다음으로 단계 S110에서 상기 신호출력부(120)가 N개의 텐던 중 어느 2개의 텐던(이하 '측정 대상 텐던')에 각각 연결된 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 신호를 출력할 수 있다. 그리고 단계 S120에서 상기 반사파 측정부(130)가 상기 제1 단자 및 제2 단자를 통해 반사파를 측정할 수 있다. 그리고 단계 S130에서 상기 판단부가 상기 반사파 측정부를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 텐던의 신호분석값을 산출할 수 있다.
마지막으로 단계 S140에서 상기 판단부(150)가 상기 산출된 신호분석값과 상기 저장부에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 텐던의 기준 신호분석값을 비교하여 텐던의 상태를 판단할 수 있다.
시간-주파수영역 반사파 계측법은 진단 대상의 주파수 특성에 최적화된 기준신호를 설계하여, 그 기준신호와 반사파의 유사성을 비교하기 위해 시간-주파수 영역에서 위그너-빌 분포와 0에서 1사이의 값을 가지는 상호상관함수를 통해 분석한다. 상호상관 함수값이 0에 가까울수록 기준신호와 반사파의 유사도가 작다는 의미이므로 그 위치에서 이상이 없다는 것을 의미하며, 1에 가까울수록 유사도가 크다는 의미이므로 그 위치에서 반사파가 발생하였기 때문에 결함일 가능성이 크다. 기준신호와 반사파의 유사성 분석을 통해 철근 구조물의 강선 부식 위치와 정도를 정량적 값으로 환산할 수 있으며, 환산된 정량적 값을 바탕으로 구조물의 건전성을 판단하게 된다.
도 3에서 2개의 텐던을 양극과 음극에 각각 연결하는 경우, 총 380개의 상호상관함수 그래프가 그려지게 되므로 행과 열의 개수가 20개인 정방행렬에 각각의 데이터를 상기 저장부에 저장할 수 있다. 예를 들어 총 20개의 텐던을 1부터 20까지로 나열하고, 양극을 행에 음극을 열에 매칭시키는 방법으로 저장한다 (I-1을 양극, II-3을 음극에 연결할 경우, 20*20 정방행렬의 1행 7열에 저장, I-1을 음극, II-3을 양극에 연결할 경우, 20*20 정방행렬의 7행 1열에 저장). 마찬가지로 2개의 번들 시스템에 연결하는 방법은 5*5 정방행렬에 상호상관함수 값을 저장한다.
정방행렬의 대각 성분 (1행 1열, 2행 2열 등)이 의미하는 바는 양극과 음극을 하나의 텐던 혹은 번들 시스템에 연결하였을 경우이므로 실제 측정 데이터 값이 없다. 따라서 그 정방행렬의 특징을 가장 잘 나타낼 수 있는 임의의 상수 (0에서 1사이의 값)를 대입한다. 이때 임의의 상수는 연결하는 방법이 서로 전기적으로 절연이 되어있다는 것이 보장될 경우(2개의 번들 시스템에 각각 양극과 음극을 연결하는 경우)와 그렇지 않은 경우(2개의 텐던에 각각 양극과 음극을 연결하는 경우)에 따라 다른 값을 가지게 된다.
구조적으로 결함이 없는 시스템에 대해서 측정한 상호상관함수에 대한 정방행렬을 기준행렬로 정한다. 결함이 생겼을 경우, 기준행렬의 값과 결함이 생긴 위치의 행렬 (측정행렬이라 명명하겠음)의 값에 차이가 발생하는 원리를 이용하여 결함의 유무 및 위치를 판단할 수 있다. 기준행렬과 측정행렬의 차이에 대해서는 행렬에 대한 다양한 특징 추출 기법 (오차 비교, 크기 비교, 주성분 분석, 투영 기법 등)을 활용하여 비교가능하기 때문에, 본 명세서에서는 구체적인 비교방법에 대해서는 언급하지 않는다. 행렬에 대한 특징 추출을 활용하면 행렬의 차원을 줄일 수 있기 때문에 계산속도가 빨라지는 이점을 가질 수 있다. 또한 행렬 비교를 통해 얻은 결함에 대한 위치정보를 바탕으로 어떤 번들 시스템 혹은 어떤 텐던이 문제가 있는 지는 그 결함 위치에 대한 정방행렬의 각각의 성분과 기준행렬의 세부비교를 통해 유추 가능하다.
결함의 유무를 판단할 수 없는 시스템에 대해서는 기준행렬을 설정할 수 없기 때문에 번들 시스템의 쌍으로 구한 측정행렬 (도 1의 경우 5*5의 정방행렬)의 순간적인 변화량을 바탕으로 진단 시스템의 결함 유무를 유추 가능하다. 결함이 없는 시스템의 경우 구조적으로 연속성을 지니고 번들 시스템 간에는 전기적으로 단락이 되어있지 않기 때문에 상호상관함수의 값이 급격하게 변할 수 없다. 따라서 위치에 따른 측정행렬 값이 급격하게 변하는 구간에 대해서 결함 가능성을 판단할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 보강재 진단 장치
111 : 제1 단자
112 : 제2 단자
120 : 신호출력부
130 : 반사파 측정부
140 : 저장부
150 : 판단부
111 : 제1 단자
112 : 제2 단자
120 : 신호출력부
130 : 반사파 측정부
140 : 저장부
150 : 판단부
Claims (15)
- 복수의 강선 다발로 된 텐던 및 복수의 텐던을 구비한 번들시스템을 포함하는 구조물 보강재의 진단장치로서,
N개의 보강재 중 어느 2개의 측정대상 보강재에 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자;
상기 제1 단자 및 제2 단자를 통해 신호를 출력하는 신호출력부;
상기 제1 단자 및 제2 단자를 통해 반사파를 측정하는 반사파 측정부;
N개의 보강재 중 2개의 보강재를 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장하는 저장부; 및
상기 반사파 측정부를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 보강재의 신호분석값과 상기 저장부에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 보강재의 기준 신호분석값을 비교하여 보강재의 상태를 판단하는 판단부를 포함하며,
상기 측정대상 보강재는 동일 또는 서로 다른 번들시스템에서 선택되는 하나 이상의 일 텐던과 타 텐던이거나, 상기 측정대상 보강재는 일 번들시스템 또는 타 번들시스템인 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 저장부는,
N*(N-1)개의 기준 신호분석값을 저장하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 기준 신호분석값들은, 상기 보강재에 설치된 후 최초로 측정된 신호분석값인 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 판단부는, 시간-주파수영역 반사파 계측법을 통해 구조물 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 판단부는, 상호상관 함수값이 미리 설정된 기준값 이상일 때 구조물 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 상호상관함수값을 정방행렬에 저장하며,
상기 기준 신호분석값에서, 양극을 행에 매칭시키고, 음극을 열에 매칭시킨 정방행렬을 기준행렬로 하고,
측정대상 보강재의 신호분석값에서, 양극을 행에 매칭시키고, 음극을 열에 매칭시켜, 상기 기준행렬의 값과 차이가 발생한 정방행렬을 측정행렬로 하여,
상호상관 함수값의 차이로 결함여부와 결함위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 기준행렬을 설정할 수 없는 때에는, 측정행렬의 순간적인 변화량에 따른 상호상관 함수값의 차이로 결함여부와 결함위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 장치. - 제1 단자, 제2 단자, 신호출력부, 반사파 측정부, 저장부 및 판단부를 포함하는 보강재 진단 장치를 이용하여, 복수의 강선 다발로 된 텐던 및 복수의 텐던을 구비한 번들시스템을 포함하는 구조물 보강재의 이상여부를 진단하는 방법으로서,
(a) 상기 저장부에 N개의 보강재 중 2개의 보강재를 선택한 모든 경우에 대한 기준 신호분석값들을 저장하는 단계;
(b) 상기 신호출력부가 N개의 보강재 중 어느 2개의 측정 대상 보강재에 각각 연결된 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 신호를 출력하는 단계;
(c) 상기 반사파 측정부가 상기 제1 단자 및 제2 단자를 통해 반사파를 측정하는 단계;
(d) 상기 판단부가 상기 반사파 측정부를 통해 측정된 반사파를 이용하여 측정 대상 보강재의 신호분석값을 산출하는 단계; 및
(e) 상기 판단부가 상기 산출된 신호분석값과 상기 저장부에 저장된 기준 신호분석값들 중 측정 대상 보강재의 기준 신호분석값을 비교하여 보강재의 상태를 판단하는 단계를 포함하며,
상기 측정대상 보강재는 동일 또는 서로 다른 번들시스템에서 선택되는 하나 이상의 일 텐던과 타 텐던이거나, 상기 측정대상 보강재는 일 번들시스템 또는 타 번들시스템인 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 저장부는,
N*(N-1)개의 기준 신호분석값을 저장하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 기준 신호분석값들은, 상기 보강재이 설치된 후 최초로 측정된 신호분석값인 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 (d) 단계는, 상기 판단부가 시간-주파수영역 반사파 계측법을 통해 측정 대상 보강재의 신호분석값을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 (e) 단계는, 상기 판단부가 상호상관 함수값이 미리 설정된 기준값 이상일 때 구조물 이상으로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 상호상관함수값을 정방행렬에 저장하며,
상기 기준 신호분석값에서, 양극을 행에 매칭시키고, 음극을 열에 매칭시킨 정방행렬을 기준행렬로 하고,
측정대상 보강재의 신호분석값에서, 양극을 행에 매칭시키고, 음극을 열에 매칭시켜, 상기 기준행렬의 값과 차이가 발생한 정방행렬을 측정행렬로 하여,
상호상관 함수값의 차이로 결함여부와 결함위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 기준행렬을 설정할 수 없는 때에는, 측정행렬의 순간적인 변화량에 따른 상호상관 함수값의 차이로 결함여부와 결함위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법. - 컴퓨터에서 청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 청구항에 따른 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170048955A KR101904320B1 (ko) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170048955A KR101904320B1 (ko) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101904320B1 true KR101904320B1 (ko) | 2018-10-04 |
Family
ID=63862894
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| KR1020170048955A KR101904320B1 (ko) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR101904320B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117115152A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 汉中禹龙科技新材料有限公司 | 基于图像处理的钢绞线生产监测方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015121516A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 国立大学法人京都大学 | 複合材料内のポロシティ評価方法およびポロシティ評価装置 |
| KR101570508B1 (ko) | 2014-11-20 | 2015-11-19 | 연세대학교 산학협력단 | 케이블 진단을 위한 시간-주파수 영역 반사파 계측법의 최적 입력신호 선정 방법 |
-
2017
- 2017-04-17 KR KR1020170048955A patent/KR101904320B1/ko active IP Right Grant
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| CN117115152B (zh) * | 2023-10-23 | 2024-02-06 | 汉中禹龙科技新材料有限公司 | 基于图像处理的钢绞线生产监测方法 |
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