한국기술교육대학교 - LabVIEW를 응용한 구조물의 지진 응답 시뮬레이션

Author(s):
이승재 교수 - 한국기술교육대학교 건축공학과

Industry:
Research

Products:
SCXI, PXI/CompactPCI, LabVIEW

The Challenge:
구조물에 임의의 지진 시뮬레이션 환경을 만들어 그 구조물의 응답 변형률 등을 측정하기 위한 시스템을 개발하는 것이다.

The Solution:
액츄에이터를 이용하여 구조물에 지진 시뮬레이션 환경을 만들어 준다. 각각의 액츄에이터 의 움직임에 대하여 각각 반응하는 구조물의 변형률 및 변위 등을 Strain Gauge와 LVDT(Full bridge type)를 이용하여 측정하고 이를 파일로 저장한다.

요약 :
액츄에이터를 이용하여 구조물에 지진 시뮬레이션 환경을 만들어 준다. 각각의 액츄에이터 의 움직임에 대하여 각각 반응하는 구조물의 변형률 및 변위 등을 Strain Gauge와 LVDT(Full bridge type)를 이용하여 측정하고 이를 파일로 저장한다.

개발 배경 :
일본의 고베 지진이나 인도양의 쓰나미와 같이 최근 지진이나 해일로 인한 자연 재해가 상당히 많이 일어나고 있다. 이러한 자연재해로부터 건축물들의 피해를 최소한으로 막기 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 이에 구조물에 임의의 지진 시뮬레이션 환경을 만들어 그 구조물의 응답 변형률 등을 측정하기 위한 시스템을 개발하는 것이다.

본론 :

하드웨어
시스템의 구성은 아래 그림1 과 같다. 액츄에이터 컨트롤러에서 액츄에이터를 동작시켜 일정 변위만큼 이동을 시켜 구조물을 힘을 가하는 것이다. 이때 구조물 내에는 변형률을 측정하기 위한 스트레인 게이지와 변위를 측정하기 위한 변위 센서가 부착되어 있다.

그림 1. 시스템 구성

소프트웨어
각각의 사용할 채널은 사용자가 선택하기 쉽도록 체크 박스 형태로 프로그래밍을 하였다. 5개의 SCXI-1520 모듈이 있는데 각각의 모듈 별로 그래프를 따로 보기 위해 그래프를 5개를 위치시켰다. 선택된 모듈의 채널들만 그래프에 나타난다.

그림 2. 사용자 인터페이스 및 소스 코드

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점 :
1. 전문 프로그래머가 아니더라도 사용자 인터페이스 구성이나 프로그래밍이 어렵지 않고, 기존의 예제 프로그램을 응용하여 쉽게 개발할 수 있었다.
2. 모든 기능과 화면 등이 정해져 있는 Stand-Alone 장비와는 다르게 사용자가 원하는 기능들을 프로그램을 통해서 구현할 수 있었다.
3. NI의 기술지원을 통해 구현하기 힘들었던 것들도 쉽게 구현할 수 있었으며, 기술지원의 도움으로 짧은 시간 안에 모든 프로그램을 마칠 수 있었다.
4. 여러 측정 시그널들을 실시간으로 고속 데이터 수집 및 저장이 가능하며, 특히 여러 물리적인 신호들을 측정할 때 상당히 유리한 것으로 보인다.

Author Information:
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이승재 교수
한국기술교육대학교 건축공학과

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