임피던스 기반 저비용 구조물 건전성 모니터링 기법

이종원

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이종원 (남서울대학교)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제19권 제12호

발행연도: 2018.12

수록면: 265 - 271 (7page)

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본 연구에서는 임피던스(impedance)를 이용하여 저비용으로 구조물의 결함을 탐지할 수 있는 기법을 연구한다. 임피던스 기법은 구조물 건전성 모니터링을 위한 국부적 결함탐지의 대표적인 기법으로써, 압전재료를 구조물의 표면에 부착하여 구조물의 전기-역학적 어드미턴스(electro-mechanical admittance) 신호를 모니터링 함으로써 결함을 추정하는 기법이다. 이 기법을 적용하기 위하여 일반적으로 고가의 임피던스 분석기(impedance analyser)가 사용되는데, 기술의 효과적인 보급을 위해서는 저비용의 기법을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 임피던스 분석기를 대체하여, 일반적으로 실험실에서 사용되는 함수발생기(function generator)와 디지털 멀티미터(digital multimeter)만을 이용하여 전달 임피던스(transfer impedance)를 측정함으로써 구조물에 발생하는 결함을 탐지할 수 있는 기법을 연구한다. 즉, 건전상태와 손상상태에서 측정되는 전압의 진폭비를 이용한 손상지수를 비교함으로써 결함 유무를 판정할 수 있는 기법을 연구한다. 강재 시편에 대한 전달 임피던스 실험을 수행하였는데, 출력 전압의 진폭비를 이용한 손상지수를 비교함으로써 결함 유무를 합리적으로 판정할 수 있었다. 본 연구는 임피던스 기반 저비용 결함탐지기법을 위한 기초연구로써, 향후 결함의 위치 및 정도를 판정할 수 있는 연구가 보완된다면 구조물 건전성 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

#Impedance #Low-cost #Damage detection #Structural health monitoring #Damage index

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D. M. Peairs, G. Park, and D. J. Inman, Improving accessibility of the impedance-based structural health monitoring method, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 15, pp 129-139, 2004. DOI: https://dx.doi.org/10.1177/1045389X04039914 R. Panigrahi, S. Bhalla, and A. Gupta, A Low-Cost Variant of Electro-Mechanical Impedance (EMI) Technique for Structural Health Monitoring, Experimental Techniques, Vol. 34, pp 25-29, 2010. DOI: https://dx.doi.org/10.1111/j.1747-1567.2009.00524.x S. Bhalla, A. Gupta, S. Bansal, and T. Garg, Ultra low-cost adaptations of rlectro-mechanical impedance technique for structural health monitoring, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 20, pp 991-999, 2009. DOI: https://dx.doi.org/10.1177/1045389X08100384 R. Shanker, S. Bhalla, and A. Gupta, Integration of Electro-mechanical Impedance and Global Dynamic Techniques for Improved Structural Health Monitoring, Journal of Intelligent Material Systems And Structures, Vol. 21, pp 285-295, 2010. DOI: https://dx.doi.org/10.1177/1045389X09356609 R. Shanker, S. Bhalla, A. Gupta, and M. P. Kumar, M.P. Dual use of PZT patches as sensors in global dynamic and local electromechanical impedance techniques for structural health monitoring, Journal of Intelligent Material Systems And Structures, Vol. 22, pp 1841-1856, 2011. DOI: https://dx.doi.org/10.1177/1045389X11414219

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