교량을 모니터링하는 무선센서와 비행로봇
오바마 정부의 보고서가 미국의 교량 4개 중의 1개가 상당한 수선이 필요하거나 자동차 교통을 처리하기가 어렵다고 경고함에 따라, 터프츠 대학교(Tufts University) 엔지니어들이 정부기관이 실시간으로 교량의 상태를 모니터링하는 것을 돕게 될 무선센서와 비행로봇 기술을 연구 중이다.
오늘날, 교량은 교량 아래 케이블에 매달리거나 고가의 작업 플랫폼으로 교량을 올려다보는 엔지니어 팀에 의해 육안으로 검사되고 있다. 이 작업은 느리고 위험스러우며 비용이 많이 드는 프로세스이며,
심지어는 가장 경험이 많은 엔지니어만이 구조체 내부의 균열 또는 다른 중요한 결함을 찾아낼 수 있다. 교량을 위한 새로운 모니터링 시스템 터프츠 대학교 엔지니어링 스쿨 토목환경공학 조교수인 바박 모아베니(Babak Moaveni) 교수가 개발한 검지시스템 내에서는, 스마트 센서가 교량 빔과 조인트에 영구적으로 부착되어 있다.
각 센서는 진동을 연속적으로 기록하고 기록된 신호를 프로세싱한다. 진동 반응의 변화는 손상을 의미한다고 그는 말했다. 이 연구에 미국 국립과학기금(NSF, National Science Foundation)의 승인을 받은 모아베니(Moaveni) 교수는, 교량의 상태에 대한 시각적 이미지 촬영을 하면서 센서 주위를 선회하고 데이터를 수집하기 위해 무인 자율로봇 즉, 쿼드콥터(quad-copters)를 사용하는 원격시스템 개발을 위해 이 대학교 전기컴퓨터공학 조교수인 우스만 칸(Usman Khan) 교수와 협력하고 있다.
이 무인비행기 드론과 같은 로봇은 분석을 위해 중앙 수집본부에 데이터를 전송할 것이다. 칸(Khan) 교수는 이 기술에 대한 검토를 위해 올해 초 미국 국립과학기금으로부터 400,000 달러의 [Early Career Award]를 받았는데,
이 기술은 신뢰성 있는 검사용 툴이 되기 이전에 상당한 내비게이션적 도전과 통신상의 도전을 극복해야 할 필요가 있다. 교통 인프라시설의 상태를 분석한 최근 오바마 정부의 보고서는 미국 전역에서 25%, 약 600,000개의 교량이 매일의 자동차 교통을 취급하기 불가능할 정도로 열악한 상태에 있다고 지적했다.
매사추세츠의 경우, 사용 중인 교량의 50% 이상인 5,136개 이상의 교량이 불량 상태에 있다고 보고서는 밝혔다. 모아베니(Moaveni) 교수와 칸(Khan) 교수의 연구는 교량을 모니터링하고 현재의 방식보다 더 정확하게 위험에 처한 교량을 구별하는 것을 도울 것이다.
일단 설치되면, 센서들은 육안검사만으로 확보될 수 없는 교량의 상태에 관한 정보를 제공하고 행정기관들이 즉각적인 관심이 필요한 교량을 구별하고 초점을 둘 수 있도록 할 것이다.
모아베니(Moaveni) 교수는 2009년에 터프츠 대학교 메드포드/소머빌 캠퍼스에 있는 145피트 길이의 보행자 전용다리에 10개의 와이어링된 센서 네트워크를 설치했다.
2011년, 모아베니(Moaveni) 교수는 교량의 한계 내에서 견딜 수 있는 부하 즉, 교량에 미치는 영향을 시뮬레이션하기 위해 교량 데크에 약 5,000 파운드 무게의 콘크리트를 추가했다.
케이블로 연결된 센서는 콘크리트 블록 설치 전후로 보행자들이 교량을 걸어 다닐 때 진동 수준에 대한 판독값을 기록한다. 진동 측정값의 변화로부터, 모아베니(Moaveni) 교수와 그의 연구팀은 성공적으로 교량에 미치는 시뮬레이션된 피해를 구별하고 그들의 진동에 기반을 둔 모니터링 프레임워크를 평가했다.
모아베니(Moaveni) 교수에 의하면, 그의 연구의 중요 목표는 진동 측정값의 변화에서 교량의 손상을 자동으로 검지할 수 있는 컴퓨터 알고리즘을 개발하는 것이다. 그의 연구는 진행 중이다. "지금 현재, 만약 교량이 심각하게 손상되었다면, 우리는 그것을 정확히 검지할 수 있다고 매우 확신한다. 도전은 작고 명확하지 않은 비정상 상태를 검지할 수 있도록 시스템을 제작하는 것이다."
http://landmark.kictep.re.kr/jsp/issue/overseas_view.jsp?seqno=23927&tab=1
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