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논문KCI 등재

임베디드 보드를 이용한 효율적인 시설물 내벽 크랙 감지 시스템의 설계

Effective Crack Detection System for Inner Walls of a Facility Using Embedded Board

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초록

지진 등 외부적인 요인에 의한 시설물 내벽의 파손은 그 진단이 까다로울 뿐만 아니라 눈에 안보이는 크랙 등을 포함하고 있다. 카메라를 활용한 크랙 감지 시스템의 경우 사각지대는 감지가 불가능했다. 스마트 쉬트를 활용한 TDR, 임피던스 특성을 이용한 파손감지 시스템 등은 스마트 쉬트를 이용하여 사각지대는 없었으나, 미세한 크랙을 감지하는데 어려움이 있었다. 스마트 쉬트는 지하시설물 파손을 감지하기 위해 개발되었으나, 그 형태를 수정하여 시설물 내부에 부착할 수 있도록 개조하는 것이 가능하다. 임피던스 특성을 이용한 파손 감지 알고리즘은 스마트 쉬트를 일정 길이의 펄스로 충전한 후 임피던스 방전계수를 활용한 시간 측정으로 파손위치를 특정하였다. 그러나 이 경우 시스템의 워밍업 상황 및 주변 환경 변화에 따라 방전 개시 시간과 측정 개시 시간 사이에 오차가 발생할 수밖에 없는 구조로 설계되었다. 본 논문에서는 구리 박막으로 제작된 크랙 감지 테이프를 시설물 내벽에 적용하였고, 임베디드 시스템은 ADS1015의 1채널을 이용하여 감지용 펄스와 반사파를 데이터화 하였다. 실험 및 검증은 구리 박막을 이용하여 건물용으로 개조한 크랙 감지 테이프를 건물 벽면에 설치한 후 모의 파손 실험을 통해 진행하였다. 측정한 데이터를 수집하여 향상된 크랙 감지 시스템의 유효성을 입증한다.

Abstract

Damage of the inner walls of a facility due to external factors such as earthquakes is not only difficult to diagnose but also includes visible crack. In the case of a crack detection system using a camera, blind spots were impossible to detect. Crack detection system which uses impedance characteristics and TDR which uses smart sheets didn't have blind spots, but had difficulties finding small cracks. Smart sheets were originally developed to detect damage of underground facilities, but it is possible to modify their form to attach them to the inside of the facility. The damage detection algorithm using impedance characteristics specified the damage location by filling the smart sheet with pulses of a certain length then measuring the time using the impedance discharge factor. However, this system's structure have to create approximation error between discharge start time and the measurement start time, which depends on warm-up situation and changes in the surrounding environment. In this paper, crack detection tape made with copper thin film is applied to the inner wall of the facility. The embedded system used one channel of ADS1015 to dataize detection pulses and reflected waves. Experiments and verification were conducted through simulated break testing after installing crack detection tape adapted for buildings using thin copper film tape on the walls of buildings. Collected the measured data to validate the enhanced crack detection system.

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