주파수 영역 필터링을 통한 콘크리트 시편 내부 레이더 탐사

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지진 발생시 건축물의 내부상태를 탐사하는데 있어 콘크리트 구조물의 두께, 철근의 피복깊이, 공동의 유무를 탐사하게 되고, 이것을 통해 건축물의 손상을 추정할 수 있다. 이때 콘크리트 내부를 탐사하는 방법으로 지중 탐사 레이더(ground penetrating radar)가 효과적으로 이용될 수 있다. 기존의 레이더 측정 방법에서는 콘크리트 내부를 탐사하기 위해 시간영역에 있는 데이터로 콘크리트의 유전상수를 구하고 시간을 거리로 환산하여 육안 식별에 의해서 결과를 분석하였다. 본 연구에서는 콘크리트 시편을 측정한 후 측정된 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 스펙트럼 분석과 필터링을 통한 방법으로 신호 처리하여 시간영역에서의 데이터 분석능력을 향상 시켰다. 데이터 획득을 위해 주로 사용되는 900MHz, 1GHz, 그리고 1.5㎓ 중심 주파수를 갖는 세 개의 안테나를 사용하여 철근시편을 탐사하였다. 주파수 영역에서 차단 주파수(cutoff frequency)를 1/3 옥타브에 의하여 변화시키면서 저역 통과, 고역 통과, 그리고, 대역 통과 등의 필터링을 하였고, 각각의 중심 주파수에 대한 가장 효과적인 차단 주파수를 찾으려고 했다. 차단 주파수의 범위는 최대 하위 2옥타브에서 상위 1옥타브와 최소 하위 2옥타브에서 하위 1옥타브가 적합하였고, 주파수 영역에서 필터링을 통해 콘크리트 내부 정보 분석력 향상을 위한 토대를 마련하였다.

기타언어초록

Radar method can be effective in probing concrete structures damaged by earthquake. Data analysis is usually performed in time domain, by considering time delay of the wave due to the dielectric constant of concrete. In this study, improved data analysis has been performed using signal processing scheme of spectra analysis and filtering. Three antenna with 900MHz, 1㎓, and 1.5㎓ center frequency were used to detect a steel bar or delamination in specimens for obtaining data, Frequency spectrum was filtered in low pass, high pass, and band pass varying cutoff frequency with 1/3 octave in frequency domain. The most effective cutoff frequency for each frequency has been determined as the range for 2 octave lower to 1 octave higher and 2 octave lower to 1 octave lower. This result provided a basis in improving data analysis capability using frequency domain filtering.

키워드

지중 탐사 레이더 콘크리트 주파수 필터링 ground penetrating radar concrete frequency filtering

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