R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C142999-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | PSC 구조물의 다중 PS 강연선과 정착부의 파손감지에 적합한 웨어러블 압전센서 장치 기술의 개발 및 활용 성능 검증 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김정태 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
8명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 160,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 160,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 280,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 280,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 부경대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구에서는 PSC 구조물의 다중 PS 강연선과 정착부의 파손감지에 적합한 웨어러블 압전센서 장치 기술의 개발 및 활용 성능 검증을 수행하고 함. 최종성과물은 '텐던 정착부 손상감지용 웨어러블 장치 개발 및 활용성 검증'이며, 2년의 연구기간을 통해 아래의 두 가지 핵심기술을 도출하고자 함. 핵심기술 1) ‘정착부 피복용 웨어러블 압전센서 장치 기술’ 핵심기술 2) ‘이중 기전응답 기반 텐던 정착부 파손감지 기술’을 도출하고자 함. [최종목표] 본 연구의 최종목표는 PSC 구조물의 다중 PS 강연선과 정착부의 파손감지에 적합한 웨어러블 압전센서 장치 기술을 개발하고 그 활용 성능을 검증하는 것임. 연구성과물은웨어러블 압전센서장치 기술이며, TRL 2단계까지 진행된 기존의 기전 임피던스 기반 국부 손상감지 기술을 검토하여 기술적 개념을 정립하고, 이를 바탕으로 정착부 피복형 웨어러블 장치를 설계함. 웨어러블 압전센서장치는 다중 PS 강연선이 정착된 모형 구조물에 대하여 긴장재/정착부 파손 감지 성능을 평가함. [연구내용 및 범위] ○ 본 연구의 최종성과물은 ‘텐던 정착부 손상감지용 웨어러블 장치 개발 및 활용성 검증’이며, 이를 위하여 핵심기술 1‘정착부 피복용 웨어러블 압전센서 장치 기술’, 핵심기술 2‘이중 기전응답 기반 텐던 정착부 파손감지 기술’을 도출함. ○ 핵심기술 1 : 정착부 피복용 웨어러블 압전센서 장치 기술 - 핵심기술 1은 정착부에 피복되어 일체화된 압전센서 장치로서 외부 환경의 영향으로부터 안정적이며 국부 파손에 민감한 신호를 계측하는 기술임. 본 연구에서는 정착부 앵커헤드/지압판의 주장응력/지압응력 거동에 민감한 웨어러블 장치를 설계하려함. - 웨어러블 압전센서 장치는 응답신호가 민감한 압전 PZT/MFC 센서와 가공성과 강도 및 부착성능이 우수한 FRP/PE 시트를 복합체로 만드는 개념임. 이를 설계하기 위해 정착부의 형상/재질/거동 특성에 맞추어 웨어러블 피복 장치의 형상/재질을 설계하려함. ○ 핵심기술 2 : 이중 기전응답 기반 텐던 정착부 파손감지 기술 - 핵심기술 2는 PS 강연선과 정착부의 파손으로 인한 응력거동의 변화를 이중 기전응답으로 계측하여 감지하는 기술임. 고주파(100kHz) 임피던스 신호로 긴장재 파손을 감지하고, 동적변형률 신호의 고유진동수 분석을 통해 구조물의 전역적 상태를 감지하여, 긴장재 파손이 구조물에 상태에 영향을 미치는 지를 감시하는 기술임. - 이중 기전응답인 EM임피던스와 동적변형률 계측시 핵심은 대상 구조물의 강성에 맞게 압전센서의 검진 주파수 범위를 결정하는 것임. 본 연구에서는 정착부 검진 주파수 조절용 압전응답 인터페이스 기법(본 연구진 개발, 2010)을 적용하여 앵커헤드/지압판의 이중 기전응답 신호를 민감하게 계측할 수 있는 기술을 개발하고자 함. ○ 연구내용 및 범위 설정 근거 - 본 연구진은 TRL 1-2단계의 기전 임피던스 기반 국부 손상 감지 기술 사전 연구를 수행하여 이 기법의 적합성을 수치해석 및 실험실 제작 PSC 거더에 대해 검증하였음. - 이를 기반으로 연구 착수 단계에서는 TRL 2 단계까지의 연구를 검토하여 기술적 개념을 정립하고, 실험적 증명 단계 (TRL 3-4)로 진행할 수 있는 실험연구 설계가 진행될 것임. - 1차년도에는 성능을 높이기 위해 정착부 피복형 웨어러블 장치 설계 연구를 수행함. 또한 실험실 환경의 모형 텐던 정착부 이중 기전응답 계측 성능평가를 수행함. (TRL 3-4) - 2차년도에는 1차년도 제안 시스템의 해석 및 설계를 기반으로 하여 주장응력/지압응력 거동의 정착부 표면 부착용 인터페이스 시제품 및 손상감지 S/W를 제작함. 다중 PS 강연선이 정착된 모형구조물을 이용하여 긴장재/정착부 파손 시나리오를 실험하고 성능을 평가함. (TRL 4) |
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| 색인어 | 한글 | 다중 PS 강연선 | 정착부 | 웨어러블 | 압전센서장치 | 파손감지 |
| 영문 | Multiple PS strands | Anchorage | Wearable | Piezoelectric sensor device | Damage detection | |
| 최종보고서 | 최종보고서_합본.pdf | |||||