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표제지
목차
논문요약 8
제1장 서론 10
1.1. 연구의 배경 및 필요성 10
1.2. 연구의 목적 12
1.3. 연구의 방법 및 범위 13
1.4. 용어 정리 13
제2장 진동기반 구조물 건전성 모니터링 기술 16
2.1. 서론 16
2.2. 진동 시험에 의한 모드해석 방법 18
1) Power Spectrum 방법 19
2) 주파수영역 분해법(FDD) 19
3) Ibrahim 시간 영역 방법(ITD) 20
4) 고유계 구현기법(ERA) 22
5) 추계론적 부공간 규명법 26
6) 안정화도표(stabilization Chart)의 구성 28
제3장 증강현실 기술의 개념 32
3.1. 증강현실 기술의 정의 32
1) 증강현실의 개념 32
2) 증강현실의 특징. 34
3.2. 증강현실 기술 연구 사례 36
1) Virtual Redining for Civil engineering in real environment 36
2) C-Navi 37
3) Augmented Reality for Building and Construction 38
4) The Architectural Anatomy 39
제4장 증강현실 기반 구조물 건전성 모니터링 41
4.1. 실험 준비 41
4.2. 증강현실 기반 구조물 건전성 모니터링 시스템 45
4.3. Case study : 증강현실 기반 2층 전단빌딩 건전성 모니터링 48
제5장 요약 및 결론 55
참고문헌 57
ABSTRACT 61
그림 1-1. 동대문 디자인 플라자 시공 사진 및 조감도 10
그림 1-2. 현실, 증강현실, 가상현실 세계의 비교 12
그림 2-1. 교량 건전성 모니터링을 위한 영종대교 진동실험 16
그림 2-2. 콘크리트 거더 교량의 가속도 신호 및 파워스펙트럼 밀도 17
그림 2-3. 진동실험을 통한 교량의 고유진동수 및 모드형상 18
그림 3-1. 가상현실을 이용한 시뮬레이션 교육 32
그림 3-2. 증강현실을 이용한 길거리 미술관 33
그림 3-3. Reality-Virtuality Continuum 33
그림 3-4. 증강현실 기반 3차원 포스터 이미지 35
그림 3-5. 증강현실 구현을 위한 실물형 인터페이스 HMD 36
그림 3-6. 증강현실 기반의 매설된 배관의 정보 가시화 37
그림 3-7. C-Navi 시스템 구성도 38
그림 3-8. 혼합현실 상호작용 Cycle 39
그림 3-9. The Architectural Anatomy 40
그림 4-1. 2층 전단빌딩 건전성 모니터링을 위한 실험 준비 41
그림 4-2. 구조물 건전성 모니터링을 위한 2층 전단빌딩 42
그림 4-3. 진동대 시스템 구성도 44
그림 4-4. 구조물 진동을 위한 Sine Sweep 신호 44
그림 4-5. 구조물 건전성 모니터링을 위한 시스템 구성도 45
그림 4-6. 증강현실 애플리케이션 Flow chart 46
그림 4-7 .증강현실 기반 구조물 건전성 모니터링 시스템 흐름도 48
그림 4-8. 증강현실 애플리케이션을 이용한 센서 위치 인식 49
그림 4-9. 센서의 상세정보 가시화 50
그림 4-10. Sensor2의 시간 영역 데이터 51
그림 4-11. Sensor2의 주파수 영역 데이터 51
그림 4-12. 2층 전단빌딩의 모드형상 52
그림 4-13. 실외에서 증강현실 애플리케이션을 이용한 센서의 위치 인식 53
그림 4-14. 실외에서 증강현실 애플리케이션을 이용한 센서의 리스트 가시화 54
최근 우리나라는 물론 세계 각국마다 경제 산업발전을 위한 사회기반시설의 확충으로 사회 공공핵심 구조물들이 늘어나고 있으며 건설의 규모가 계속하여 대형화 되어가고 있다. 구조물이 대형화 되어 감에 따라 시공 및 유지관리 과정에서 콘크리트의 강도, 외부의 온도 및 습도, 바람, 진동 등 다양한 물성치에 대한 관리가 필요하며, 이를 위해 센서 기반 건전성 모니터링 시스템에 대한 연구와 수집된 계측 센서 정보로부터 구조물의 건전성을 평가하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 계측된 데이터에 대한 효과적인 access를 위해 다양한 데이터 인식기술들이 연구되고 있으며, 특히 가상의 물체를 실제 환경에 중첩시켜 가시화하는 증강현실이라는 새로운 데이터 인식기술에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 첨단 IT기술을 이용하여 센서의 관리 및 계측 데이터의 효율적인 access를 위하여 증강현실 기반의 센서 위치인식 및 데이터시각화 기술을 제안하였으며, 다음과 같이 세부적인 연구를 수행하였다.
첫째, 구조물에 스마트 센서를 매립 및 부착하여 가속도 데이터를 계측한다. 둘째 계측된 가속도 응답 데이터를 분석하여 서버에 데이터베이스를 구축한다. 셋째, 증강현실 기반의 센서 위치인식 및 데이터 시각화 기술을 이용해 구조물의 건전성을 모니터링 시스템의 프로토타입을 구축한다.
이를 위해 데이터 인식 기술이 대한 문헌고찰과 증강현실에 대한 개념, 이를 이용한 연구 사례들을 분석하였다. 이를 통해 증강현실 기반의 구조물의 건전성 모니터링 시스템을 설계하였다.
증강현실 기반의 구조물 건전성 모니터링을 위한 시스템은 먼저 스마트 센서에서 계측된 데이터를 통합 정보 시스템 서버에 저장하게 된다. 이때 서버 시스템에 계측 센서의 위치정보를 함께 입력하여 저장한다. 사용자는 모바일 디바이스에 내장된 GPS센서와 카메라를 이용하여 센서의 위치를 인식하게 되고, 증강현실 애플리케이션을 통해 센서로부터 원하는 데이터를 가시화하게 된다. 또한 성균관대학교 내의 Test-bed를 통해 시스템을 검증 하였다.
이러한 증강현실 기반 구조물 건전성 모니터링 시스템의 제안을 통해 본 연구는 다음과 같은 의의를 지닌다.
첫째, 구조물의 정보를 지능적으로 관리가 가능하며, 데이터 인식기술을 통하여 계측된 데이터를 보다 효과적으로 access할 수 있다.
둘째, 증강현실 이라는 새로운 환경을 이용하여 현실공간에 가상의 데이터를 중첩시켜 사용자가 쉽게 접속하여 이용할 수 있다.
셋째, 증강현실 기반의 구조물 건전성 모니터링을 통해 실시간으로 센서의 작동 유무를 판단하고, 센서를 관리 할 수 있다.
넷째, 사용자는 모바일 디바이스를 통해 계측된 데이터를 실시간으로 가시화 하여 확인 할 수 있다. 이를 통해 건설현장에서 발생하는 문제에 대해서도 실시간적으로 반응하여 관리가 가능해 질 수 있다.*표시는 필수 입력사항입니다.
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