@

초록

최근 보도교는 경량화된 설계로 인하여 보행자의 하중으로 과도한 진동 문제가 발생할 수 있다. 보도교의 진동 계측에는 주로 가속도 센서가 사용되고 있지만 이는 구조물에 직접 센서를 부착하는 번거로움이 있다. 또한, 다중 지점에 대한 계측에는 센서 수량이 증가하기 때문에 배선이 복잡해지고, 비용이 증가한다. 이에 따라 본 연구는 스마트폰으로 촬영한 영상과 컴퓨터 비전 기법을 활용하여 비접촉식 보도교의진동 사용성 평가 방법을 제안한다. 스마트폰을 통해 촬영된 영상은 국내 보도교 설계 지침에서 권고하고 있는 회피 주파수 범위를 기준으로 오일러 영상 증폭을 수행하여 육안으로 식별이 어려운 미세한 움직임을 시각화하였다. 이어서 Lucas Kanade Pyramid 방식의 Optical Flow 알고리즘을 적용하여 시계열 변위를 추정하고, 보도교 난간을 참조 길이로 활용하여 픽셀 단위 데이터를 실제 세계 단위로 환산하였다. 환산된 데이터는 Welch 파워 스펙트럼 밀도 분석을 통해 최대 수직 가속도와 고유진동수를 산출하였으며, 로그 선형 회귀 모델을 통해 감쇠비를 계산하였다. 연장 72 m의 단경간 보도교에서 세 차례 실험을 진행했고, 기준 데이터 확보를 위해 영상 촬영과 가속도 센서 계측을 동시에 진행하였다. 실험 결과로는 수직 최대 가속도와 고유진동수가 기준 데이터와 비교했을 때 평균 오차율이 2.05% 이하로 나타났고, 감쇠비 또한 유사한 수준을 보여 제안 기법의 신뢰성과 실효성을 입증하였다. 특히, 고유진동수는 약 1.875 Hz로 센서 계측값과 일치하였으며, 이는 영상 증폭 과정에서설정한 bandpass 필터 범위에 포함되어 있기에 제안하는 비접촉식 영상 기반 계측이 보도교의 움직임을 정확하게 반영함을 입증하였다.

키워드