구조물 건전성 모니터링을 위한 전산기반 시간-반전 과정

초록

구조물에 균열이나 결함과 같은 손상(damage)이 발생하여 성장하게 되면 결국에 구조물이 파괴되는 심각한 사고가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 구조물에 발생한 손상을 조기에 진단하여 보다 경제적이고 효율적인 보수․관리 계획을 수립함으로써 불시의 고장, 사고 및 재난을 예방하여 엄청난 경제적⋅사회적 이익을 도모할 수 있으며, 이를 위한 다양한 연구가 최근 집중적으로 이루어지고 있다. 구조물 건전성 모니터링(SHM, structural health monitoring) 기술은 구조물에 손상의 발생 여부를 상시적으로 진단하기 기술로서 비교적 최근에 기준데이터를 사용하지 않고서도 유도초음파(guided waves)인 Lamb파의 시간-반전(time reversal) 특성을 이용하여 손상을 검출하기 위한 연구가 문헌에 발표되고 있다. 기존의 대부분 TRP-기반 SHM 기술에서는 전진과정(forward process)과 후진과정(backward process)을 모두 액츄에이터와 센서를 활용하는 실측으로 수행하였다. SHM에 소요되는 대부분의 시간이 응답신호를 시간-반전시킨 후 재송신하는 후진과정에서 소요되기 때문에 이를 극복하기 위한 대안이 필요하였다. 따라서 본 연구자는 이전 연구에서 후진과정을 전산과정으로 대체하는 하이브리드 TRP를 제안하였다. 본 연구에서는 하이브리드 TRP에서 손상정보를 포함하지 않는 불필요한 Lamb파 모드를 제거함으로써 기존의 하이브리드 TRP에 필요로 하는 신호처리를 보다 용이하게 만들기 위한 새로운 전산기반 하이브리드 TRP의 개념을 제안하고 이에 대한 이론적 서술을 제공하였다