주성분 분석법 기반의 환경변화를 고려한 구조건전성 모니터링

초록

구조물의 손상을 규명하는 것은 토목 및 기계 분야중 유지관리 측면에서 매우 중요한 분야이다. 하지만, 작은 손상보다는 환경적인 영향(온도, 바람, 습도 등)에 의해서 구조물의 동적 특성이 더 크게 변한다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 특히, 온도에 의해서 변하는 고유진동수는 장대교량의 케이블 한 개가 파손되었을 때 보다 더 크게 변하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 이런 환경적인 요인들을 분리 또는 제거하여 구조물의 건전선 모니터링에 적용하는 것이 타당하다. 이런 환경적인 요인들을 제거하기 위해서 principal component analysis(PCA)를 기반으로 구조물의 고유진동수에서 환경적인 요인을 제거하고, 재구성한 데이터와의 차이를 이용하여 손상지표를 제시했다. PCA로 데이터의 차원을 감소시, 가장 지배적인 특성만 남고 나머지 요인들은 제거되는 특성을 이용하였다. 그러므로 구조물의 원래 특성과 환경적인 요인들을 분리하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 2경간 트러스모델에 대해서 추출한 고유진동수에 PCA를 이용하여 환경적인 요인들을 제거하고 mahalanobis distance를 이용하여, 구조물을 평가하는 지수를 제시했다.