Mobile QR Code QR CODE
Export citation EndNote

  1. ์„œ์šธ๋Œ€ํ•™๊ต ๊ฑด์ถ•ํ•™๊ณผ ์„์‚ฌ๊ณผ์ • (Graduate Student, Department of Architecture and Architectural Engineering, Seoul National University, Seoul 08826 Rep. of Korea)
  2. ์ˆญ์‹ค๋Œ€ํ•™๊ต ๊ฑด์ถ•ํ•™๋ถ€ ์„์‚ฌ๊ณผ์ • (Graduate Student, School of Architecture, Soongsil University, Seoul 06978, Rep. of Korea)
  3. ์ˆญ์‹ค๋Œ€ํ•™๊ต ๊ฑด์ถ•ํ•™๋ถ€ ๋ถ€๊ต์ˆ˜ (Associate Professor, School of Architecture, Soongsil University, Seoul 06978, Rep. of Korea)
  4. ์„œ์šธ๋Œ€ํ•™๊ต ๊ฑด์ถ•ํ•™๊ณผ ๊ต์ˆ˜ (Professor, Department of Architecture and Architectural Engineering, Seoul National University, Seoul 08826 Rep. of Korea)



๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„ ์ž๋™ ์ถ”์ถœ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜, STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜, ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•, ์ง์ ‘๋ฒ•, ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•
automatic arrival time picking algorithm, STA/LTA algorithm, ultrasonic pulse velocity, direct method, indirect method

1. ์„œ ๋ก 

๊ทผ๋ž˜ ๊ตญํ† ๊ตํ†ต๋ถ€(2022)์—์„œ ๋ฐœํ‘œํ•œ ๋ณด๋„์ž๋ฃŒ์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด, ์šฐ๋ฆฌ๋‚˜๋ผ์— ์žˆ๋Š” ๊ฑด์ถ•๋ฌผ์˜ ์•ฝ 40 %๋Š” ์‚ฌ์šฉ์Šน์ธ ํ›„ 30๋…„ ์ด์ƒ๋œ ๋…ธํ›„ ๊ฑด์ถ•๋ฌผ์ด๋‹ค(Choi 2023). ๋…ธํ›„ ๊ฑด์ถ•๋ฌผ์— ๋Œ€ํ•œ ์•ˆ์ „์ง„๋‹จ์€ ํ•„์ˆ˜์ ์ด๋ฉฐ, ์ด์™€ ๊ด€๋ จํ•˜์—ฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๊ฑด์ „์„ฑ ๋ชจ๋‹ˆํ„ฐ๋ง ์—ฐ๊ตฌ(Sharma et al. 2022)์™€ ๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ ์—ฐ๊ตฌ(Ghanbari et al. 2022; Min et al. 2022)๊ฐ€ ํ™œ๋ฐœํžˆ ์ง„ํ–‰ ์ค‘์ด๋‹ค. ์ด ์ค‘์—์„œ๋„ ๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ๋Š” ํ˜„์žฌ ๊ฑด์ถ•๋ฌผ ์•ˆ์ „์ง„๋‹จ์— ๋„๋ฆฌ ์‚ฌ์šฉ๋˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ์˜ ๋Œ€ํ‘œ์  ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•(ultrasonic pulse velocity, UPV)์ด ์žˆ๋‹ค. ์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ํƒ์ด‰์ž์˜ ๋ฐฐ์น˜์— ๋”ฐ๋ผ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆ ์ง„๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์ง์ ‘๋ฒ•์„ ํ†ตํ•ด ์–ป์€ ์‹ ํ˜ธ๋Š” ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ํ†ตํ•ด ์–ป์€ ์‹ ํ˜ธ๋ณด๋‹ค ์†์‹ค๋  ํ™•๋ฅ ์ด ๋‚ฎ์ง€๋งŒ, ํ˜„์žฅ ์‚ฌ์šฉ์— ์ œ์•ฝ์ด ๋งŽ์•„ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์ด ์ฃผ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋œ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ACI 228.2R-13 (2013)์™€ ASTM C597 (2016) ๊ธฐ์ค€์—์„œ ๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ์–ธ๊ธ‰๊ณผ ๊ธฐ์ค€์ด ์—†์„ ์ •๋„๋กœ ์‹ค์ œ ์‚ฌ์šฉ์„ ๊ถŒ์žฅํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค.

์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•์€ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ํ†ตํ•ด ์–ป์€ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์†๋„๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์••์ถ•๊ฐ•๋„, ๊ท ์—ด ๊นŠ์ด, ๋‚ด๋ถ€ ๊ฒฐํ•จ์˜ ์œ ๋ฌด์™€ ๊ฐ™์€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํ’ˆ์งˆ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋Š”๋ฐ ์‚ฌ์šฉ๋œ๋‹ค(KATS 2023). ์ด์— ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ์ •ํ™•ํ•˜๊ฒŒ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์ „๋‹ฌ ์†๋„๋ฅผ ํŒŒ์•…ํ•˜๋Š” ๋ฐ ์žˆ์–ด ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค(Carpinteri et al. 2012; Sedlak et al. 2013).

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ์‹œ๋ฉ˜ํŠธ ํŽ˜์ด์ŠคํŠธ, ์ž”๊ณจ์žฌ, ๊ตต์€๊ณจ์žฌ ๋“ฑ์œผ๋กœ ์ด๋ฃจ์–ด์ง„ ๋ณตํ•ฉ์žฌ๋ฃŒ๋กœ, ์ผ๋ฐ˜ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ณจ์žฌ์™€ ์ฒ ๊ทผ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ์‹ ํ˜ธ ์—๋„ˆ์ง€๊ฐ€ ๋ถ„์‚ฐ๋˜๊ฑฐ๋‚˜ ์†์‹ค๋˜๋Š” ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‚ฐ๋ž€์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ๋ถˆ๊ท ์งˆํ•œ ๋งค์งˆ์ด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์ค‘๊ฐ„์— ์ฆํญ๋˜๊ฑฐ๋‚˜ ์•ฝํ™”ํ•  ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์ด ํฌ๋‹ค. ์ด์™€ ๋”๋ถˆ์–ด ์ธก์ •์žฅ๋น„ ์ž์ฒด์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ „๊ธฐ์  ๋…ธ์ด์ฆˆ๋Š” ์ตœ์ข… ์‹ ํ˜ธ์— ํ˜ผํ•ฉ๋˜์–ด ์‹ ํ˜ธ ์™œ๊ณก์„ ์œ ๋ฐœํ•  ์ˆ˜๋„ ์žˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ƒํ™ฉ๋“ค์ด ๋ณตํ•ฉ์ ์œผ๋กœ ๋ฐœ์ƒํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์ •ํ™•ํ•œ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ๋งค์šฐ ์–ด๋ ค์šฐ๋ฉฐ, ์ดํ›„ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์••์ถ•๊ฐ•๋„์™€ ๊ท ์—ด์— ๋Œ€ํ•œ ๋ถ„์„์—๋„ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค. ์ด์— ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆ์™€ ์‹ค์ œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ๊ตฌ๋ถ„ํ•˜์—ฌ ์ดˆ์ŒํŒŒ์˜ ์ •ํ™•ํ•œ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ์ฐพ๋Š” ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์ง€์†ํ•ด์„œ ์ด๋ฃจ์–ด์ง€๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

์ดˆ์ŒํŒŒ ๊ณ„์ธก์—์„œ ๊ธฐ๋ก๋˜๋Š” ์‹ ํ˜ธ๋Š” ์—ฐ์†๋œ ํ•จ์ˆ˜๊ฐ€ ์•„๋‹Œ ๋ถ„์ ˆ๋œ(discrete) ๋ฐ์ดํ„ฐ๋กœ, ๊ทธ ๊ฐœ์ˆ˜๊ฐ€ ์ˆ˜์ฒœ ๊ฐœ์—์„œ ์ˆ˜์ฒœ๋งŒ ๊ฐœ์—๊นŒ์ง€ ์ด๋ฅด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋„์ฐฉ์„ ์‚ฌ์šฉ์ž๊ฐ€ ์ˆ˜๋™์œผ๋กœ ๋ถ„์„ํ•˜๋Š” ๋ฐ์—๋Š” ํ•œ๊ณ„๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค(Kurz et al. 2005). ์ด์— ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ์ž๋™์œผ๋กœ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ๊ฐœ๋ฐœ๋˜์–ด์™”๋‹ค. ํŠนํžˆ ์ง€์ง„ํ•™ ๋ถ„์•ผ์™€ ๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์‹ ํ˜ธ ๋ถ„์„์ด๋ผ๋Š” ๊ณตํ†ต์ ์„ ๊ฐ–๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ, ์ง€์ง„ํ•™์—์„œ ์ž์ฃผ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๋“ค์„ ์ผ๋ถ€ ์ˆ˜์ •ํ•˜์—ฌ ๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ์—์„œ ํ™œ์šฉํ•˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค(Kurz et al. 2005; Carpinteri et al. 2012).

์‹ ํ˜ธ ๋ถ„์„์—์„œ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์‹ ํ˜ธ์™€ ๋…ธ์ด์ฆˆ ๊ฐ„์˜ ์ฒซ ๋ฒˆ์งธ ์ฐจ์ด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ง€์ ์œผ๋กœ ์ •์˜๋œ๋‹ค(Kurz et al. 2005). ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋„๋ฆฌ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์œผ๋กœ๋Š” AIC(akaike information criterion), Hinkley Criterion, Amplitude Threshold-picker, STA/LTA(short term average/long term average) ๋ฐฉ๋ฒ• ๋“ฑ์ด ์žˆ๋‹ค. Akaike (1974)๊ฐ€ ์ œ์•ˆํ•œ AIC ๋ฐฉ๋ฒ•์€ Two-Step AIC, Autoregression AIC(Sleeman and Van Eck 1999), TOC-AIC(Zhou et al. 2009)์™€ ๊ฐ™์ด ๋‹ค์–‘ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๋ฐœ์ „๋˜์–ด ์™”๋‹ค. ํŠนํžˆ Two-Step AIC์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋Œ€์ƒ ๋น„ํŒŒ๊ดด ์‹œํ—˜์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๋ถˆ๊ทœ์น™ ๋…ธ์ด์ฆˆ ๊ฐ„์˜ ๋ฏธ์„ธํ•œ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๊ตฌ๋ถ„ํ•˜์—ฌ ์ •ํ™•๋„๋ฅผ ๋†’์˜€๋‹ค. Hinkley Criterion ๋ฐฉ๋ฒ•๋„ ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ์„ฑ๋Šฅ์ด ๋›ฐ์–ด๋‚˜ ์ž์ฃผ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋ฉฐ, Amplitude Threshold-picker๋„ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ๊ฐ€์žฅ ๊ฐ„๋‹จํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๊ธฐ์— ์ž์ฃผ ์‚ฌ์šฉ๋œ๋‹ค. ๋งˆ์ง€๋ง‰์œผ๋กœ STA/LTA ๋ฐฉ๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๋™์  ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ์‹œ๊ฐ„์  ํŠน์„ฑ์„ ๊ณ ๋ คํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ Baer and Kradolfer (1987)์™€ Earle and Shearer (1994)๊ฐ€ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ํฌ๋ฝํ•จ์ˆ˜๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ์ ‘๊ทผํ•˜์˜€๋‹ค.

๋‹ค๋งŒ AIC ๋ฐฉ๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์‹ ํ˜ธ์˜ ํ†ต๊ณ„์  ํŠน์„ฑ์— ๊ธฐ๋ฐ˜ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๊ธฐ์— ์‹ ํ˜ธ์™€ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ์œ ์‚ฌํ•œ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜๋Œ€๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ๊ฑฐ๋‚˜, ์ง„ํญ์ด ์ ์ง„์ ์œผ๋กœ ์ƒ์Šนํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ๊ทธ ์„ฑ๋Šฅ์— ํ•œ๊ณ„๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์™”๋‹ค. ๋˜ํ•œ Hinkley Criterion๊ณผ Amplitude Threshold-picker ๋ฐฉ๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ง„ํญ ๋˜๋Š” ์—๋„ˆ์ง€ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ์‹ ํ˜ธ์™€ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ๊ตฌ๋ถ„ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋„์ฐฉ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์ง„ํญ์„ ์ž„์˜๋กœ ์„ค์ •ํ•ด์•ผ ํ•˜๋Š” ๋‹จ์ ์ด ์กด์žฌํ•œ๋‹ค.

๋ฐ˜๋ฉด, STA/LTA ๋ฐฉ๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ง„ํญ ๊ธฐ๋ฐ˜ ํ•ด์„์œผ๋กœ ์‹ ํ˜ธ์™€ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋ฅผ ๋™์  ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ตฌ๋ถ„ํ•œ๋‹ค. ์ด์— ํŒŒ๋™์˜ ๋„์ฐฉ ๊ตฌ๊ฐ„์— ๋Œ€ํ•œ ์˜ˆ์ธก์„ ํ™œ์šฉํ•˜์—ฌ ํ•ด๋‹น ๊ตฌ๊ฐ„ ๋‚ด์—์„œ ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•จ์œผ๋กœ์จ ์ •ํ™•๋„๋ฅผ ๋†’์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์—ฌ์ง€๊ฐ€ ์กด์žฌํ•œ๋‹ค. UPV ๊ธฐ๋ฒ•์€ ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์œ„์น˜ ์ •๋ณด๋ฅผ ์•Œ๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋งค์งˆ์— ๋”ฐ๋ผ ์ „๋‹ฌ๋˜๋Š” ํŒŒ๋™์˜ ์˜ˆ์ƒ ๋„์ฐฉ ๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋Œ€๋žต ๊ตฌ๋ถ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ด์— ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ UPV๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์–ป์€ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์— ํŒŒ๋™์˜ ๋„์ฐฉ์ด ์˜ˆ์ƒ๋˜๋Š” ๊ตฌ๊ฐ„์—์„œ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” STA /LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ์ ์šฉํ•˜๋ฉด ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„ ๊ฒฐ์ • ์ •ํ™•๋„๊ฐ€ ๋†’์•„์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๊ณ  ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

์ด์— ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ๊ฐœ๋ฐœํ•˜๊ณ  ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์ดํ›„ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ์ด ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์ด ์‹ค์ œ ์‹ ํ˜ธ์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์— ๊ด€ํ•ด ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์‹ค์‹œํ•˜์˜€๋‹ค. ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ COMSOL Multiphysics ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ์‹ค์ œ UPV ์‹คํ—˜ ์žฅ๋น„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฒ€์ฆ์— ์‚ฌ์šฉ๋œ ์‹œํŽธ์€ ๊ฐ๊ฐ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‘ ์ข…๋ฅ˜์ด๋ฉฐ, ์‹คํ—˜ ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ๊ณ„์ธก ๋ฐฉ๋ฒ•์ธ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ๊ฐ๊ฐ ์ ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ์ธก์ •๋œ ๋‹ค์ˆ˜์˜ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์— AIC, Hinkley Criterion, Amplitude Threshold-picker ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ๊ฐ๊ฐ ์ ์šฉํ•˜๊ณ  ํ†ต๊ณ„์  ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๋น„๊ตํ•ด ์„ฑ๋Šฅ์„ ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ์˜ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ์ด ์‹ ํ˜ธ์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์ด ๊ณ„์ธก ์ •ํ™•๋„์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์— ๋Œ€ํ•ด ํ‰๊ฐ€ํ•˜์˜€๋‹ค.

2. ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•(UPV)

2.1 ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•(UPV)

์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•(ultrasonic pulse velocity, UPV)์€ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด์˜ PํŒŒ ์†๋„๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ท ์ผ์„ฑ๊ณผ ํ’ˆ์งˆ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋Š” ๋ฐ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๋‹ค(ACI 228. 2R-13). ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋Š” ์‹œ๊ฐ„์ด ์ง€๋‚จ์— ๋”ฐ๋ผ ๋ณ€ํ˜•ํ•˜๋Š” ์žฌ๋ฃŒ๋กœ, PํŒŒ ์†๋„๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์žฌ๋ฃŒ์  ์„ฑ์งˆ์„ ํ†ตํ•ด ์‹ (1)๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(1)
$V_{p}=\sqrt{\dfrac{E(1-\nu)}{\rho(1+\nu)(1-2\nu)}}$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $E$๋Š” ๋™ํƒ„์„ฑ ๊ณ„์ˆ˜, $\nu$๋Š” ํ‘ธ์•„์†ก ๋น„, $\rho$๋Š” ๋ฐ€๋„๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

์ด๋•Œ ์ˆ˜๋ถ„๊ณผ ๊ฐ™์€ ํ™˜๊ฒฝ์  ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ€ ์—†๋Š” ์ƒํƒœ์—์„œ ์†๋„๊ฐ€ ๋น ๋ฅด๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚˜๋ฉด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ํ’ˆ์งˆ์ด ์šฐ์ˆ˜ํ•จ์„ ์˜๋ฏธํ•˜๊ณ , ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์†๋„๊ฐ€ ๋Š๋ฆฐ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ๊ท ์—ด์ด๋‚˜ ๊ณต๊ทน ๋“ฑ์˜ ๊ฒฐํ•จ์ด ์กด์žฌํ•œ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

UPV ์‹คํ—˜ ์žฅ๋น„๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ Fig. 1๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค. ํŽ„์Šค ๋ฐœ์ƒ๊ธฐ๋Š” ์ดˆ์ŒํŒŒ ํŽ„์Šค๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•˜์—ฌ ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ์ „๋‹ฌํ•œ๋‹ค. ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด์—์„œ ํŽ„์Šค ์ •๋ณด๋Š” ์ˆ˜์ง„์ž์— ์˜ํ•ด ์ˆ˜์ง‘๋˜๋ฉฐ, ์ƒ์„ฑ๋œ ์ „์•• ์‹ ํ˜ธ๋Š” ์ฆํญ๊ธฐ์™€ ์‹œ๊ฐ„ ์ธก์ • ํšŒ๋กœ๋ฅผ ๊ฑฐ์ณ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ์žฅ์น˜์— ํ‘œ์‹œ๋œ๋‹ค. ํŽ„์Šค ๋ฐœ์ƒ๊ธฐ, ์ฆํญ๊ธฐ, ์‹œ๊ฐ„ ์ธก์ • ํšŒ๋กœ, ์‹œ๊ฐ„ ํ‘œ์‹œ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๋Š” ํ•˜๋‚˜์˜ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ์žฅ์น˜ ์•ˆ์— ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค.

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” Fig. 2์™€ ๊ฐ™์ด ์ ‘์ด‰๋งค์งˆ(์ปคํ”Œ๋ž€ํŠธ)์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์ง€ ์•Š๋Š” Dry-coupled ํŠธ๋žœ์Šค๋“€์„œ๊ฐ€ ์žฅ์ฐฉ๋œ A1410 PULSAR ์žฅ๋น„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. A1410 PULSAR์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๋ฐœ ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž ํŠธ๋žœ์Šค๋“€์„œ์— ๊ฐ๊ฐ 7๊ฐœ์˜ Dry Point Contact ํฌ์ธํŠธ๊ฐ€ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ํ‘œ๋ฉด์—์„œ ์ดˆ์ŒํŒŒ๋ฅผ ํšจ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ๋ฐœ์‹  ๋ฐ ์ˆ˜์‹ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ํœด๋Œ€์„ฑ์ด ์šฐ์ˆ˜ํ•˜๊ณ  ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž๋ฅผ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ํ‘œ๋ฉด์— ์ ‘์ด‰์‹œํ‚ค๋Š” ๊ฒƒ๋งŒ์œผ๋กœ๋„ ์‰ฝ๊ฒŒ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์–ด์„œ ํ˜„์žฅ ์ ์šฉ์„ฑ์ด ๋†’๋‹ค๋Š” ์žฅ์ ์ด ์žˆ๋‹ค.

Fig. 1 Schematics of UPV apparatus
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig1.png
Fig. 2 Dry-coupled ultrasonic transducers (A1410 PULSAR)
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig2.png

2.2 ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฒ•(UPV) ์ธก์ • ๋ฐฉ๋ฒ•

2.2.1 ์ง์ ‘๋ฒ•(direct method)

๋ฐœ์ง„์ž(T)์™€ ์ˆ˜์ง„์ž(R)์˜ ์œ„์น˜์— ๋”ฐ๋ผ UPV ์ธก์ •๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๋‚˜๋ˆŒ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋จผ์ € Fig. 3(a)์™€ ๊ฐ™์ด ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž๋ฅผ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๋‚ด์—์„œ ์„œ๋กœ ๋ฐ˜๋Œ€๋ฉด์— ๋ฐฐ์น˜ํ•˜์—ฌ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ์ง์ ‘๋ฒ•(direct method, DM)์ด๋ผ๊ณ  ํ•œ๋‹ค. ์ง์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๋ฐœ์ง„์ž์—์„œ ์ƒ์„ฑ๋œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ํŽ„์Šค๊ฐ€ ๋ฐ”๋กœ ์ˆ˜์ง„์ž์— ๋„๋‹ฌํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ตด์ ˆ์ด๋‚˜ ๋ฐ˜์‚ฌ๋กœ ์ธํ•œ ์‹ ํ˜ธ ์†์‹ค์ด ์—†์–ด ๋‹ค๋ฅธ ์ธก์ •๋ฐฉ๋ฒ•์— ๋น„ํ•ด ์ •ํ™•๋„๊ฐ€ ๋†’๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ํ˜„์žฅ์—์„œ ์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ต๋‹ค๋Š” ํ•œ๊ณ„๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค.

Fig. 3 Types of UPV measurements
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig3.png

2.2.2 ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•(indirect method)

Fig. 3(b)์™€ ๊ฐ™์ด ๋ฐœ์ง„์ž(T)์™€ ์ˆ˜์ง„์ž(R)๋ฅผ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ๋‚ด์—์„œ ๊ฐ™์€ ๋ฉด์— ๋ฐฐ์น˜ํ•˜์—ฌ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์„ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•(indirect method, IM)์ด๋ผ๊ณ  ํ•œ๋‹ค. ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ํ‘œ๋ฉดํŒŒ ๋˜๋Š” ๊ตด์ ˆ ํ˜น์€ ๋ฐ˜์‚ฌํŒŒ๊ฐ€ ์ธก์ •๋˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ง์ ‘๋ฒ•์— ๋น„ํ•ด ์ •ํ™•๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ๋‹ค. ํŠนํžˆ ํ‘œ๋ฉดํŒŒ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋„ˆ๋ฌด ๊ฐ€๊นŒ์šด ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” PํŒŒ, SํŒŒ, RํŒŒ๊ฐ€ ๋ชจ๋‘ ํ˜ผํ•ฉ๋˜์–ด ์ธก์ •๋˜๊ณ , ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋„ˆ๋ฌด ๋จผ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” PํŒŒ์˜ ๊ฐ์‡ ๊ฐ€ ์‹ฌํ•ด์ ธ ์ œ๋Œ€๋กœ ๋œ PํŒŒ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๊ฐœ์ •๋œ ACI 228.2R-13 (2013) ๊ธฐ์ค€์—์„œ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ๊ธฐ์ค€์„ ์‚ญ์ œํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ASTM C597 (2016) ๊ธฐ์ค€์—์„œ๋„ ๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ๊ธฐ์ค€์ด ์—†๊ณ  ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ์„ ๊ถŒ์žฅํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ๊ตญ๋‚ด ํ˜„์žฅ ํŠน์„ฑ์ƒ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ๋งŽ์•„ ์ด์— ๋Œ€ํ•œ ๋งŽ์€ ์—ฐ๊ตฌ์™€ ๊ฐœ์„ ์ด ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค.

3. ์ž๋™ ๋„์ฐฉ ์‹ ํ˜ธ ๊ฐ์ง€ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜

3.1 AIC(akaike information criterion)

AIC(akaike information criterion)๋Š” ์‹ ํ˜ธ์˜ ํ†ต๊ณ„์  ํŠน์„ฑ์— ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ, ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” Maeda (1985)์˜ AIC ํ•จ์ˆ˜๋ฅผ ์ ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. Maeda (1985)์˜ AIC ํ•จ์ˆ˜๋Š” ์‹ ํ˜ธ ๊ฐ’์ด ๊ณ„์‚ฐ์— ์ง์ ‘ ์‚ฌ์šฉ๋œ๋‹ค. AIC ๊ฐ’์€ ์œˆ๋„์šฐ ๋‚ด์—์„œ ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋ถ„์‚ฐ ๊ฐ’์— ๊ธฐ๋ฐ˜ํ•˜์—ฌ ๊ฒฐ์ •๋˜๋ฉฐ, ์‹ (2)์™€ ๊ฐ™๋‹ค.

(2)

$AIC(k)=k\log(var(x[1,\: k]))$

$+(N-k-1)\log(var(x[k+1,\: N]))$

์—ฌ๊ธฐ์„œ, $N$์€ ์‹œ๊ณ„์—ด ๋ฐ์ดํ„ฐ $x$์˜ ๊ธธ์ด์ด๊ณ , $k$๋Š” ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฉฐ ๋ณดํ†ต ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ๋„๋‹ฌํ•˜๋Š” ์ง€์ ์˜ ์œˆ๋„์šฐ ํฌ๊ธฐ๋กœ ๊ฒฐ์ •๋œ๋‹ค. $var(x[1,\: k])$๋Š” ์‹ ํ˜ธ $x$์˜ $1$๋ถ€ํ„ฐ $k$๊นŒ์ง€์— ํ•ด๋‹นํ•˜๋Š” ๊ตฌ๊ฐ„์˜ ๋ถ„์‚ฐ ๊ฐ’์ด๋ฉฐ, $var(x[k+1,\: N])$์€ ์‹ ํ˜ธ $x$์˜ $k+1$๋ถ€ํ„ฐ $N$๊นŒ์ง€์— ํ•ด๋‹นํ•˜๋Š” ๊ตฌ๊ฐ„์˜ ๋ถ„์‚ฐ ๊ฐ’์ด๋‹ค.

Fig. 4 Minimum value of AIC function and signalโ€™s arrival time
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig4.png

์ด ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ๊ตฌํ•ด์ง„ AIC ๊ฐ’์€ Fig. 4์™€ ๊ฐ™์ด ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋Š” ๋ถ€๋ถ„์—์„œ ์ตœ์†Ÿ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. AIC์˜ ์„ฑ๋Šฅ์€ $N$๊ฐ’์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฐ›์œผ๋ฏ€๋กœ ์ฃผ์˜ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

3.2 Hinkley Criterion

Hinkley Criterion์€ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์‹œ์ž‘ ์ง€์ ์„ ์ฐพ๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ง„ํญ ๋˜๋Š” ์—๋„ˆ์ง€์˜ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด๋‹ค. Hinkley Criterion์˜ ๊ฐ’($S_{i}'$)์€ ๋ˆ„์  ๋ถ€๋ถ„ ์‹ ํ˜ธ ๊ฐ’($S_{i}$)๊ณผ Negative Trend($\delta$)์— ๊ธฐ๋ฐ˜ํ•˜์—ฌ ๊ฒฐ์ •๋˜๋ฉฐ, ์‹ (3)๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

(3)
$S_{i}'=S_{i}-iยท\delta$
(4)
$S_{i}=\sum_{k=0}^{i}R_{k}^{2}$
(5)
$\delta =\dfrac{S_{N}}{\alphaยท N}$

์‹ (4)์—์„œ ๋ˆ„์  ๋ถ€๋ถ„ ์‹ ํ˜ธ ๊ฐ’($S_{i}$)์€ $i$๋ฒˆ์งธ ์‹ ํ˜ธ๊นŒ์ง€ ์ œ๊ณฑํ•˜์—ฌ ๋”ํ•œ ๊ฐ’์ด๋ฉฐ, ์‹ (5)์˜ Negative Trend($\delta$)์—์„œ $S_{N}$์€ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์ดํ•ฉ, $N$์€ ์‹ ํ˜ธ์˜ ๊ธธ์ด๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์ธ $\alpha$๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆ๋กœ ์ธํ•œ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์ง€์—ฐ์„ ์ตœ์†Œํ™”ํ•˜๋ฉฐ, Hinkley Criterion ๊ฒฐ๊ณผ์— ํฐ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค(Kurz et al. 2005).

์ด ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ๊ตฌํ•ด์ง„ Hinkley Criterion์˜ ๊ฐ’($S_{i}'$)์€ Fig. 5์™€ ๊ฐ™์ด ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋Š” ๋ถ€๋ถ„์—์„œ ์ตœ์†Ÿ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด ๋ถ€๋ถ„์—์„œ AIC์™€ Hinkley Criterion ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ์œ ์‚ฌํ•˜๋‹ค๊ณ  ๋Š๊ปด์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋‚˜, AIC๋Š” ํ†ต๊ณ„ํ•™์  ์ ‘๊ทผ ๋ฐฉ์‹์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ณ , Hinkley Criterion์€ ์ง„ํญ, ์—๋„ˆ์ง€ ์ธก๋ฉด์˜ ์ ‘๊ทผ์ด๋ผ๋Š” ์ ์—์„œ ํ™•์—ฐํ•œ ์ฐจ์ด์ ์„ ๊ฐ–๋Š”๋‹ค.

Fig. 5 Minimum value of Hinkley function and signalโ€™s arrival time
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig5.png

3.3 Amplitude Threshold-picker

Amplitude Threshold-picker ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ๋น„๊ต์  ๊ฐ„๋‹จํ•˜๊ณ  ์ง๊ด€์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์‹œ์ž‘ ์ง€์ ์„ ๊ฒฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์‹ ํ˜ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ ์ตœ๋Œ€ ์ ˆ๋Œ“๊ฐ’์— ์ ์ ˆํ•œ ๋น„์œจ์„ ๊ณฑํ•ด ์ž„๊ณ—๊ฐ’์œผ๋กœ ์„ค์ •ํ•ด์ฃผ์—ˆ๋‹ค. ์ดํ›„ ์‹ ํ˜ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ๊ฐ€ ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ๋„˜์–ด๊ฐ€๋Š” ์ฒซ ๋ฒˆ์งธ ์ง€์ ์„ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์‹œ์ž‘ ์ง€์ ์œผ๋กœ ์„ ํƒํ•˜์˜€๋‹ค.

์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ, ํฐ ์‹ ํ˜ธ์— ๋Œ€ํ•ด์„œ๋Š” ํฐ ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ฏผ๊ฐ๋„๋ฅผ ๋†’์ด๊ณ , ์ž‘์€ ์‹ ํ˜ธ์— ๋Œ€ํ•ด์„œ๋Š” ์ž‘์€ ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ฏผ๊ฐ๋„๋ฅผ ์กฐ์ ˆํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋ณ€๋™์„ฑ์ด ํฐ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ์ž˜๋ชป๋œ ์ง€์ ์„ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์‹œ์ž‘์ ์œผ๋กœ ์„ ํƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์–ด์„œ ์ฃผ์˜ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

3.4 STA/LTA

STA/LTA(short term average/long term average) ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ๋™์  ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‹ ํ˜ธ์˜ ์ฒซ ๋ฒˆ์งธ ๋„์ฐฉ ์ง€์ ์„ ์ฐพ๋Š” ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด๋‹ค. STA๋Š” ์งง์€ ์‹œ๊ฐ„ ๋™์•ˆ์˜ ํ‰๊ท ๊ฐ’์œผ๋กœ ์‹ (6)๊ณผ ๊ฐ™์œผ๋ฉฐ, ์‹ ํ˜ธ์˜ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ๊ฐ์ง€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. LTA๋Š” ๊ธด ์‹œ๊ฐ„ ๋™์•ˆ์˜ ํ‰๊ท ๊ฐ’์œผ๋กœ ์‹ (7)๊ณผ ๊ฐ™์œผ๋ฉฐ, ์‹ ํ˜ธ์˜ ์žก์Œ ์ˆ˜์ค€์„ ์ถ”์ •ํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ์ „์ฒด์ ์ธ ํŠน์„ฑ์„ ํŒŒ์•…ํ•˜๋Š” ์—ญํ• ์„ ํ•œ๋‹ค.

(6)
$STA(i)=\dfrac{1}{ns}\sum_{j=i-ns}^{i}S_{j}^{2}$
(7)
$LTA(i)=\dfrac{1}{nl}\sum_{j=i-nl}^{i}S_{j}^{2}$

์ด๋•Œ $ns$์™€ $nl$์€ ๊ฐ๊ฐ STA, LTA์˜ ์œˆ๋„์šฐ ๊ธธ์ด๋กœ $ns$๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์งง์€ ๊ธธ์ด๋กœ ์„ค์ •๋˜๋ฉฐ, $nl$์€ ๊ธด ๊ธธ์ด๋กœ ์„ค์ •๋œ๋‹ค. ์œ„์˜ ์‹์„ ํ†ตํ•ด ๊ณ„์‚ฐ๋œ STA, LTA๋Š” ์‹ (8)์— ๋”ฐ๋ผ STA/LTA๊ฐ’์„ ๊ตฌํ•˜๊ณ , ์ด ๊ฐ’์ด ์ž„๊ณ—๊ฐ’์„ ๋„˜๋Š” ์ฒซ ๋ฒˆ์งธ ์ง€์ ์ด ์‹ ํ˜ธ์˜ ์‹œ์ž‘ ์ง€์ ์œผ๋กœ ์„ ํƒ๋œ๋‹ค.

(8)
$STA/LTA(i)=\dfrac{STA(i)}{LTA(i)}$

์ด์™€ ๊ฐ™์€ STA/LTA ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ๋ฐœ์‹ ์ž์™€ ์ˆ˜์‹ ์ž์˜ ์œ„์น˜๋ฅผ ํŠน์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋น„ํŒŒ๊ดด ๊ฒ€์‚ฌ์—์„œ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„ ๊ตฌ๊ฐ„์„ ์„ค์ •ํ•˜์—ฌ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์ด์— ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์˜ˆ์ƒ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„ ๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์„ค์ •ํ•ด์ฃผ์—ˆ๋‹ค. (1) ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด์—์„œ์˜ PํŒŒ ์†๋„๋Š” 3,000 m/s~5,000 m/s ์‚ฌ์ด์— ์กด์žฌํ•˜๋ฏ€๋กœ, ์ด ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์—์„œ ๋žœ๋ค์œผ๋กœ PํŒŒ ์†๋„๋ฅผ ์ •ํ•œ๋‹ค. (2) ์ˆ˜์ง„์ž์™€ ๋ฐœ์ง„์ž์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ (1)์—์„œ ์ •ํ•œ ์†๋„ ๊ฐ’์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆ  PํŒŒ์˜ ๋„์ฐฉ ์˜ˆ์ƒ์‹œ๊ฐ„($t_{expected}$)์„ ๊ตฌํ•œ๋‹ค. (3) ๋„์ฐฉ ์˜ˆ์ƒ์‹œ๊ฐ„($t_{expected}$)์„ ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ์ผ์ • ์œˆ๋„์šฐ $\beta$๋ฅผ ์•ž๋’ค๋กœ ๋”ํ•˜๊ณ  ๋นผ Fig. 6(a)์™€ ๊ฐ™์€ PํŒŒ์˜ ๋„์ฐฉ ์˜ˆ์ƒ์‹œ๊ฐ„ ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ๊ตฌํ•œ๋‹ค. ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” $\beta$๋ฅผ 50์œผ๋กœ ์„ค์ •ํ•ด์ฃผ์—ˆ๋‹ค. (4) ์ด ๋ฒ”์œ„์—์„œ Fig. 6(b)์™€ ๊ฐ™์ด STA/LTA๊ฐ’์ด ์„ค์ •ํ•œ ์ž„๊ณ—๊ฐ’($threshold_{STA/LTA}$)๊ณผ ๊ฐ™๊ฑฐ๋‚˜ ๊ฐ€์žฅ ๊ฐ€๊นŒ์šด ๊ฐ’์„ ๊ฐ–๋Š” ์ง€์ ์„ ์‹œ์ž‘ ์ง€์ ์œผ๋กœ ์„ ํƒํ•œ๋‹ค. (1)~(4)๊นŒ์ง€์˜ ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด STA/ LTA ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ PํŒŒ์˜ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ตฌํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ํฐ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” (1)๋ฒˆ๊ณผ (3)๋ฒˆ์—์„œ์˜ PํŒŒ ์†๋„์™€ ์œˆ๋„์šฐ $\beta$๋ฅผ ์กฐ์ •ํ•ด ์ฃผ์—ˆ๋‹ค.

์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ PํŒŒ์˜ ์†๋„๊ฐ€ 3,000 m/s๋ณด๋‹ค ์ž‘์€ ๊ฒฝ์šฐ, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์—ดํ™” ํ˜น์€ ๊ท ์—ด์˜ ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์„ ์˜ˆ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ด๋Š” ์ œ์•ˆํ•œ STA/LTA์˜ ์„ฑ๋Šฅ ๋ฐ–์— ์žˆ๋Š” ๊ตฌ๊ฐ„์œผ๋กœ, ํƒ€ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๊ณผ ํ™•์—ฐํžˆ ๋‹ค๋ฅธ ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋‹ค๋Š” ์ ์—์„œ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ์†์ƒ์„ ์—ญ์œผ๋กœ ์˜ˆ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

Fig. 6 STA/LTA algorithm with a randomized time interval
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig6.png

4. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜

4.1 ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ ํ•ด์„ ๋ฐฉ๋ฒ•

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” COMSOL Multiphysics ํ”„๋กœ๊ทธ๋žจ์„ ํ†ตํ•ด ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์œผ๋กœ ์ธก์ •ํ•œ ์ดˆ์ŒํŒŒ์˜ ์••๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์‹œ๊ณ„์—ด ๋ฐ์ดํ„ฐ๋กœ ์ถ”์ถœํ•˜์˜€๋‹ค. ์ดํ›„ ์ถ”์ถœ๋œ ์‹ ํ˜ธ์— ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜, AIC, Hinkley Criterion, Amplitude Threshold-picker ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๊ณ , ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฅผ ๊ตฌํ•˜์˜€๋‹ค. ์ดํ›„ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๋ณ„ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„์™€ ์‹ค์ œ ์†๋„ ๊ฐ„์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์„ฑ๋Šฅ์„ ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€๋‹ค.

4.2 ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ชจ๋ธ

4.2.1 ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ

๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ฒฝ์šฐ 500 mmร—300 mmร—100 mm ํฌ๊ธฐ์˜ ๋ชจ๋ธ์— ํ•ด์„์„ ์ง„ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ง์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ Fig. 7(a)์™€ ๊ฐ™์ด ํ•œ์ชฝ ๋ฉด ์ค‘์•™์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ , ๋ฐ˜๋Œ€ ๋ฉด์— ๋์—์„œ 10 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (a)๋ถ€ํ„ฐ 16 mm(b) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 31๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” Fig. 7(b)์™€ ๊ฐ™์ด ๋์—์„œ 50 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (c)์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ , ๋ฐœ์ง„์ž๋กœ๋ถ€ํ„ฐ 150 mm(d) ๋–จ์–ด์ง„ ๋ถ€์œ„๋ถ€ํ„ฐ ์•ฝ 8.6 mm(e) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 30๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์— ์ ์šฉ๋œ, ๊ฐ€์ง„ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜, ํŒŒํ˜•, ํŒŒ์žฅ, PํŒŒ ์†๋„, ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๋ฐ€๋„, ํ‘ธ์•„์†ก ๋น„, ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜ ๋“ฑ์˜ ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ’์€ Table 1๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

Fig. 7 Analysis models in numerical simulation
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig7.png
Table 1 Parameters applied in the simulation

Parameters

Values

Frequency

50 kHz

Waveform

sin (2 ft)

Wavelength

69.51 mm

P-wave velocity

3,475 m/s

Density

2,300 kg/m2 (concrete),

7,850 kg/m2 (steel)

Poisson's ratio

0.2 (concrete), 0.3 (steel)

Elastic modulus

25 GPa (concrete), 200 GPa (steel)

Mesh size

10.5 mm

Time interval

0.01 ยตs

Time length

200 ๐‘ขs

Data number

200,000 EA

4.2.2 ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ

์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ฒฝ์šฐ 430 mmร—430 mm ํฌ๊ธฐ์˜ ๋ชจ๋ธ์— ํ•ด์„์„ ์ง„ํ–‰ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ง์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ Fig. 7(c)์™€ ๊ฐ™์ด ํ•œ์ชฝ ๋ฉด ์ค‘์•™์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ , ๋ฐ˜๋Œ€๋ฉด์— ๋์—์„œ 60 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (a)๋ถ€ํ„ฐ 10 mm(b) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 32๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” Fig. 7(d)์™€ ๊ฐ™์ด ๋์—์„œ 60 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (c)์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ , ๋ฐœ์ง„์ž๋กœ๋ถ€ํ„ฐ 100 mm(d) ๋–จ์–ด์ง„ ๋ถ€์œ„๋ถ€ํ„ฐ ์•ฝ 8 mm(e) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 30๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์— ์ ์šฉ๋œ ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ’์€ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ๋™์ผํ•˜๋‹ค.

4.3 ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ํ•ด์„ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๋ถ„์„

4.3.1 ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜ ์„ฑ๋Šฅ ๋ถ„์„

์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๋ณ„ ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์ˆ˜ํ‰๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„์™€ ์‹ค์ œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์—์„œ ์ ์šฉ๋œ PํŒŒ ์†๋„๋ฅผ Fig. 8์— ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ๋‹ค. ์ด๋•Œ AIC ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ ๋„ˆ๋ฌด ํฐ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ ์ œ์™ธํ•˜์˜€๋‹ค. Table 2์— ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๋ณ„ ์œ„์น˜์— ๋”ฐ๋ฅธ ์‹ค์ œ PํŒŒ์™€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ˆ˜์ง„์ž๊ฐ€ ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ๊ฐ€๊นŒ์šด ์ค‘์•™๋ถ€์— ์žˆ์„ ๋•Œ์™€ ๋ฉ€๋ฆฌ ์žˆ๋Š” ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์— ์žˆ์„ ๋•Œ ๋ชจ๋‘ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ๊ฒฝ์šฐ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

Fig. 8 Calculated ultrasonic velocity based on different automated algorithms from numerical data
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig8.png
Table 2 Deviation for each algorithm in simulation (unit: m/s)

Location of transducer

Center

Edge (right)

Type of concrete

Non-reinforced concrete

Reinforced concrete

Non-reinforced concrete

Reinforced concrete

Measurement method

DM

IM

DM

IM

DM

IM

DM

IM

AIC

2,606.5

3,301.9

3,597.7

1,266.8

4,251.8

4,080.2

3,051.5

2,090.1

Hinkley

16.6

18.1

15.8

83.7

58.6

84.3

24.0

202.6

Amplitude Threshold-picker

6.5

26.7

36.1

48.4

39.6

79.1

7.7

80.8

STA/LTA

3.6

8.1

5.9

8.1

15.7

4.4

13.3

10.5

์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 8(a))์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 8(c))์—์„œ AIC ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ 2,606.5 m/s~4,251.8 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํฐ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด Hinkley Criterion์˜ ๊ฒฝ์šฐ 15.8 m/s~58.6 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„, Amplitude Threshold-picker์˜ ๊ฒฝ์šฐ 6.5 m/s~39.6 m/s๊นŒ์ง€์˜ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด 3.6 m/s~ 15.7 m/s๊นŒ์ง€์˜ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์œผ๋กœ์จ ์†๋„๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ์ผ์ •ํ•˜๊ณ  ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ ๊ฐ€์žฅ ์œ ์‚ฌํ•จ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 8(b))์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 8(d))์—์„œ๋„ AIC ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ 1,266.6 m/s~4,080.2 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํฐ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด Hinkley Criterion์˜ ๊ฒฝ์šฐ 18.1 m/s~202.6 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„, Amplitude Threshold-picker์˜ ๊ฒฝ์šฐ 26.7 m/s~80.8 m/s๊นŒ์ง€์˜ ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ์ด ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด 4.4 m/s~10.5 m/s๊นŒ์ง€์˜ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์œผ๋กœ์จ ์†๋„๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ์ผ์ •ํ•˜๊ณ  ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ ๊ฐ€์žฅ ์œ ์‚ฌํ•จ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

4.3.2 ๋ฌด๊ทผ ๋ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„

์ฒ ๊ทผ์˜ ์œ ๋ฌด์™€ ๊ฐ™์€ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ์ด ์ดˆ์ŒํŒŒ ์ „๋‹ฌ ์†๋„์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์„ ์•Œ์•„๋ณด๊ณ ์ž ๋ฌด๊ทผ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ˆ˜์ง„์ž๊ฐ€ ์ค‘์•™๋ถ€์— ์žˆ๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ๋ฌด๊ทผ๋ณด๋‹ค ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋” ํฐ ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€์„ ๋•Œ Hinkley Criterion์„ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋น„ํ•ด AIC์—์„œ๋Š” 991.2 m/s, Amplitude Threshold-picker์—์„œ๋Š” 20.2 m/s, STA/LTA์—์„œ๋Š” 4.5 m/s ์ฆ๊ฐ€ํ•จ์„ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์—์„œ๋„ AIC์™€ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ๋ฌด๊ทผ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด Hinkley Criterion์—์„œ๋Š” 65.6 m/s, Amplitude Threshold-picker์—์„œ๋Š” 21.7 m/s ์ฆ๊ฐ€ํ•œ ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ์ด๋Š” ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์ธ Fig. 9(a), (c)์™€ ๋‹ฌ๋ฆฌ Fig. 9(d), (f)์ฒ˜๋Ÿผ ์ฒ ๊ทผ ์ฃผ๋ณ€์—์„œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‚ฐ๋ž€ ๋ฐ ๋ถ„์‚ฐ์ด ์ผ์–ด๋‚˜ ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์ค‘๊ฐ„์— ์™œ๊ณก๋˜์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋ผ๊ณ  ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

Fig. 9 Snapshot of numerical simulation showing wave propagation in the concrete models
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig9.png

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ด ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ž„์œผ๋กœ์จ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์ „๋‹ฌ ์†๋„๋ฅผ ํŒŒ์•…ํ•˜๋Š” ๋ฐ ์žˆ์–ด ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ ์˜ํ–ฅ์„ ๊ฐ€์žฅ ๋œ ๋ฐ›๋Š”๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

4.3.3 ์ง์ ‘๋ฒ• ๋ฐ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„

UPV ์ธก์ • ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ์ดˆ์ŒํŒŒ ์ „๋‹ฌ ์†๋„์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์„ ์•Œ์•„๋ณด๊ณ ์ž ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ–ˆ์„ ๋•Œ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„ํ•˜์˜€๋‹ค. ๋จผ์ € ์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ๊ฒฝ์šฐ Fig. 9(a)์™€ (d)๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ œ๋Œ€๋กœ ๋œ PํŒŒ๊ฐ€ ์ธก์ •๋จ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์‹ค์ œ๋กœ AIC๋ฅผ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ์ค‘์•™๋ถ€์—์„œ๋Š” ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ 27 m/s ์ด๋‚ด์˜ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ, ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์—์„œ๋Š” ์ตœ๋Œ€ 58.6 m/s์˜ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฉฐ ๋น„๊ต์  ์ค€์ˆ˜ํ•œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

๋ฐ˜๋ฉด ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๊ฒฝ์šฐ, ๋ฌด๊ทผ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ AIC๋ฅผ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ์ค‘์•™๋ถ€์—์„œ๋Š” ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ 90 m/s ํŽธ์ฐจ๋ฅผ, ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์—์„œ๋Š” ์ตœ๋Œ€ 202.6 m/s์˜ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฉฐ ์ง์ ‘๋ฒ•์— ๋น„ํ•ด ๊ฐ๊ฐ 3.3๋ฐฐ, 3.5๋ฐฐ ์ฆ๊ฐ€ํ•œ ๊ฐ’์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ํ‘œ๋ฉดํŒŒ ์˜ํ–ฅ๊ณผ Edge Effect๋กœ ์ธํ•œ ๋ฐ˜์‚ฌํŒŒ์˜ ์˜ํ–ฅ์ด ๋ณตํ•ฉ์ ์œผ๋กœ ์ž‘์šฉํ•ด ๋‚˜ํƒ€๋‚œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๋‹ฌ๋ฆฌ ์ˆœ์ˆ˜ํ•œ PํŒŒ์˜ ๋„๋‹ฌ์‹œ๊ฐ„์„ ์ธก์ •ํ•  ํ™•๋ฅ ์ด ๋‚ฎ๋‹ค. ํŠนํžˆ, ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋„ˆ๋ฌด ๊ฐ€๊นŒ์šด ๊ฒฝ์šฐ Fig. 9(b)์™€ (e)์™€ ๊ฐ™์ด PํŒŒ, SํŒŒ, RํŒŒ๊ฐ€ ๋ถ„๋ฆฌ๋˜๊ธฐ ์ „ ํ˜ผํ•ฉ๋˜์–ด ์ธก์ •๋˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ •ํ™•ํ•œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ต๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ๊ฐ€ ๋„ˆ๋ฌด ๋จผ ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ Fig. 9(c)์™€ (f)์™€ ๊ฐ™์ด PํŒŒ, SํŒŒ, RํŒŒ๊ฐ€ ๋ถ„๋ฆฌ๋˜๊ธด ํ•˜์ง€๋งŒ, ์ธก์ •ํ•ด์•ผ ํ•˜๋Š” PํŒŒ์˜ ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ๊ฐ์‡ ๋˜์–ด ์ œ๋Œ€๋กœ ๋œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ต๋‹ค. ์ด๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ Fig. 9(c)์™€ (f)์ฒ˜๋Ÿผ ๋ฐ˜๋Œ€๋ฉด์—์„œ ๋ฐ˜์‚ฌ๋œ ํŒŒ๋™์ด ์ธก์ •๋˜์–ด ์™œ๊ณก๋œ ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์ธก์ •๋˜์—ˆ์„ ํ™•๋ฅ ๋„ ๋†’๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์œ„์น˜๋ฅผ ๊ทœ์ •ํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค.

๋˜ํ•œ ์ด ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/ LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’๊ณผ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ž„์œผ๋กœ์จ ํ•ด๋‹น ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ํƒ€ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์— ๋น„ํ•ด UPV ์ธก์ • ๋ฐฉ๋ฒ•์— ๋”ฐ๋ฅธ ์˜ํ–ฅ์„ ๋œ ๋ฐ›๋Š”๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

5. ์‹ค ํ—˜

5.1 ์‹คํ—˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ ํ•ด์„ ๋ฐฉ๋ฒ•

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” A1410 PULSAR๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ์‹œํŽธ์—์„œ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์œผ๋กœ ์ธก์ •ํ•œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ถ”์ถœํ•˜์˜€๋‹ค. ์ดํ›„ ์ถ”์ถœ๋œ ์‹ ํ˜ธ์— ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜, AIC, Hinkley Criterion, Amplitude Threshold-picker ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋„์ฐฉ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๊ณ , ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„๋ฅผ ๊ตฌํ•˜์˜€๋‹ค. ์‹คํ—˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋‚ด์˜ ์†๋„๊ฐ€ ์ผ์ •ํ•˜์ง€ ์•Š๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์—, ๊ฐ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๋ณ„๋กœ ์†๋„์˜ ํ‰๊ท ์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ณ  ์ด์— ๋Œ€ํ•œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์„ฑ๋Šฅ์„ ๊ฒ€์ฆํ•˜์˜€๋‹ค.

5.2 ์‹คํ—˜ ๋ชจ๋ธ

5.2.1 ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ

๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์€ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ 500 mmร—300 mmร—100 mm ํฌ๊ธฐ์˜ ์‹œํŽธ์—์„œ 50 kHz์˜ ๊ฐ€์ง„ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜๋ฅผ ์ฃผ์–ด ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ง์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ, Fig. 7(a)์™€ ๊ฐ™์ด ํ•œ์ชฝ ๋ฉด ์ค‘์•™์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ  ๋ฐ˜๋Œ€๋ฉด์— ๋์—์„œ 50 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (a)๋ถ€ํ„ฐ 40 mm(b) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์œ„์น˜๋ฅผ ๋ฐ”๊ฟ”๊ฐ€๋ฉฐ ์ด 11๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค(Fig. 10(a)). ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ, Fig. 7(b)์™€ ๊ฐ™์ด ๋์—์„œ 50 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (c)์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ  ๋ฐœ์ง„์ž๋กœ๋ถ€ํ„ฐ 160 mm(d) ๋–จ์–ด์ง„ ๋ถ€์œ„๋ถ€ํ„ฐ ์•ฝ 40 mm(e) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 7๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค(Fig. 10(b)). ์ง์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์„ผ์„œ ํ•œ ๊ฐœ๋‹น 0.01 ยตs๋ถ€ํ„ฐ 189.36 ยตs๊นŒ์ง€ 0.01 ยตs๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 18,936๊ฐœ์˜ ์‹ ํ˜ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ถ”์ถœํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ 0.01 ยตs๋ถ€ํ„ฐ 193.78 ยตs๊นŒ์ง€ 0.01 ยตs ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 19,378๊ฐœ์˜ ์‹ ํ˜ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ถ”์ถœํ•˜์˜€๋‹ค.

Fig. 10 Examples of UPV measurements
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig10.png

5.2.2 ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ

์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์€ ๋”ฐ๋กœ ์‹œํŽธ์„ ์ œ์ž‘ํ•˜์ง€ ์•Š๊ณ , ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ 430 mmร—430 mm ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๊ฐ–๋Š” ์‹ค์ œ ๊ฑด๋ฌผ ๊ธฐ๋‘ฅ์—์„œ ์ „๋‹จ์ฒ ๊ทผ์ด ์—†๋Š” ๋ถ€์œ„์˜ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ง์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ Fig. 7(c)์™€ ๊ฐ™์ด ํ•œ์ชฝ ๋ฉด ์ค‘์•™์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ , ๋ฐ˜๋Œ€ ๋ฉด์— ๋์—์„œ 65 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (a)๋ถ€ํ„ฐ 30 mm(b) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์œ„์น˜๋ฅผ ๋ฐ”๊ฟ”๊ฐ€๋ฉฐ ์ด 11๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค(Fig. 10(c)). ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” Fig. 7(d)์™€ ๊ฐ™์ด ๋์—์„œ 50 mm ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€์ (c)์— ๋ฐœ์ง„์ž๋ฅผ ๊ณ ์ •์‹œํ‚ค๊ณ , ๋ฐœ์ง„์ž๋กœ๋ถ€ํ„ฐ 100 mm(d) ๋–จ์–ด์ง„ ๋ถ€์œ„๋ถ€ํ„ฐ ์•ฝ 40 mm(e) ๊ฐ„๊ฒฉ์œผ๋กœ ์ด 7๊ฐœ์˜ ์ง€์ ์—์„œ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜์˜€๋‹ค(Fig. 10(d)). ์‹ ํ˜ธ ๋ฐ์ดํ„ฐ ์ถ”์ถœ ์‹œ๊ฐ„๊ฐ„๊ฒฉ๊ณผ ๊ฐœ์ˆ˜๋Š” ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ๋™์ผํ•˜๋‹ค.

5.3 ์‹คํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๋ถ„์„

5.3.1 ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜ ์„ฑ๋Šฅ ๋ถ„์„

์‹คํ—˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ์— ๋Œ€ํ•ด ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๋ณ„ ๋ฐœ์ง„์ž์™€ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์ˆ˜ํ‰๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์†๋„ ๊ทธ๋ž˜ํ”„๋ฅผ Fig. 11์— ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ๋‹ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ, Table 3์„ ํ†ตํ•ด ์ˆ˜์ง„์ž๊ฐ€ ์ค‘์•™๋ถ€์— ์žˆ์„ ๋•Œ์™€ ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์— ์žˆ์„ ๋•Œ ๋ชจ๋‘ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ๊ฒฝ์šฐ์—์„œ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๋ณด์˜€๋‹ค.

์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 11(a))์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 11(c))์—์„œ AIC ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ Table 3์„ ํ†ตํ•ด ํ‰๊ท ๊ฐ’์— ๋Œ€ํ•ด 33.7 m/s~603.7 m/s๊นŒ์ง€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋•Œ์— ๋น„ํ•ด ๊ต‰์žฅํžˆ ๋‚ฎ์•„์ง„ ์ˆ˜์น˜๋กœ, AIC ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ์žˆ๋Š” ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ ๋ถ„์‚ฐ์„ ํ™œ์šฉํ•˜์—ฌ ๋„์ฐฉ ์ง€์ ์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ์„ฑ๋Šฅ์ด ์šฐ์ˆ˜ํ•จ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. Hinkley Criterion์˜ ๊ฒฝ์šฐ 34.5 m/s~142.1 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„, Amplitude Threshold-picker์˜ ๊ฒฝ์šฐ 19.6 m/s~68.4 m/s๊นŒ์ง€์˜ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋•Œ๋ณด๋‹ค ๋” ๋†’์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์กŒ๋‹ค. ๋ฐ˜๋ฉด ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ง์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋•Œ์™€ ์œ ์‚ฌํ•œ 3 m/s~15.1 m/s ๋ฒ”์œ„์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์œผ๋กœ์จ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ฐ ์‹คํ—˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ์— ์ œํ•œ ์—†์ด ์†๋„๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ์ผ์ •ํ•˜์˜€๋‹ค.

๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 11(b))์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 11(d))์—์„œ๋„ AIC ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด 5 m/s~56.8 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์œผ๋กœ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋•Œ์— ๋น„ํ•ด ๊ต‰์žฅํžˆ ๋‚ฎ์€ ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์กŒ๋‹ค. ๋˜ํ•œ Hinkley Criterion์˜ ๊ฒฝ์šฐ 30.3 m/s~158.5 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„, Amplitude Threshold-picker์˜ ๊ฒฝ์šฐ 30.3 m/s~83.5 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ํŠนํžˆ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์—์„œ๋„ 3 m/s~ 33.4 m/s๊นŒ์ง€์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์œผ๋กœ์จ ํƒ€ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์— ๋น„ํ•ด ์†๋„๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ์ผ์ •ํ•˜์˜€๋‹ค.

์ „๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA /LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ ํ•ด์„๊ณผ ์œ ์‚ฌํ•œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์กŒ์œผ๋‚˜, Hinkley Criterion๊ณผ Amplitude Threshold-picker์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๋” ๋†’์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ์‹คํ—˜์žฅ๋น„์—์„œ ์ƒ๊ธฐ๋Š” ๋…ธ์ด์ฆˆ๋กœ ์ธํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ์‹คํ—˜์—์„œ ๋ชจ๋‘ ์žฅ๋น„ ๋ฐ ํ™˜๊ฒฝ์  ์š”์ธ์œผ๋กœ ์ธํ•ด Fig. 12์™€ ๊ฐ™์ด ์‹ค์ œ ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์‹œ์ž‘๋˜๊ธฐ ์ „ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋…ธ์ด์ฆˆ๋Š” ํŠนํžˆ ์‹คํ—˜์žฅ๋น„์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•  ํ™•๋ฅ ์ด ๋” ๋†’์œผ๋ฉฐ, ์‹ค์ œ๋กœ Table 4์™€ ๊ฐ™์ด ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ–ˆ์„ ๋•Œ ์‹ ํ˜ธ์žก์Œ๋น„(SNR)๊ฐ€ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์—์„œ 10.12 dB, 7.97 dB ๋” ๋†’์•„ ์‹ ํ˜ธ ๋ถ„ํ•ด๋Šฅ์ด ์‹คํ—˜๋ณด๋‹ค ๋›ฐ์–ด๋‚œ ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค.

Fig. 11 Cacluated ultrasonic velocity based on different automated algorithms from experimental data
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig11.png
Fig. 12 Examples of noise distribution in measured signal
../../Resources/KCI/JKCI.2024.36.2.133/fig12.png
Table 3 Deviation for each algorithm in experiment (unit: m/s)

Location of transducer

Center

Edge (right)

Type of concrete

Non-reinforced concrete

Reinforced concrete

Non-reinforced concrete

Reinforced concrete

Measurement method

DM

IM

DM

IM

DM

IM

DM

IM

AIC

33.7

22.8

171.2

17.9

77.2

56.8

603.7

5.0

Hinkley

34.5

73.4

35.4

92.3

39.4

30.3

142.1

158.5

Amplitude Threshold-picker

19.6

50.5

39.3

83.5

25.8

30.3

68.4

76.3

STA/LTA

6.5

33.4

9.2

23.6

15.1

3.0

3.0

9.7

Table 4 Signal to noise ratio from signal set (unit: dB)

Type of data

Simulation

Experiment

Measurement method

DM

IM

DM

IM

Signal to noise ratio

31.42

35.07

21.30

27.10

5.3.2 ๋ฌด๊ทผ ๋ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„

์‹ค์ œ ์‹คํ—˜์—์„œ๋„ ์ฒ ๊ทผ์˜ ์œ ๋ฌด์™€ ๊ฐ™์€ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ์ด ์ดˆ์ŒํŒŒ ์ „๋‹ฌ ์†๋„์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์น˜๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•˜๊ณ ์ž ๋ฌด๊ทผ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ, ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ํ•ด์„๊ณผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ ์ˆ˜์ง„์ž๊ฐ€ ์ค‘์•™๋ถ€์— ์žˆ๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ณด๋‹ค ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋” ํฌ๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ๋‹ค.

์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€์„ ๋•Œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์— ๋น„ํ•ด AIC์—์„œ๋Š” 137.5 m/s, Hinkley Criterion์—์„œ๋Š” 0.9 m/s, Amplitude Threshold-picker์—์„œ๋Š” 19.7 m/s, STA/LTA์—์„œ๋Š” 2.7 m/s ์ฆ๊ฐ€ํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์—์„œ๋„ AIC์™€ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด Hinkley Criterion์—์„œ๋Š” 18.9 m/s, Amplitude Threshold-picker์—์„œ๋Š” 33 m/s ์ฆ๊ฐ€ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ์‹คํ—˜์—์„œ๋„ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ Fig. 9(d), (f)์™€ ๊ฐ™์ด ์ฒ ๊ทผ ์ฃผ๋ณ€์—์„œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‚ฐ๋ž€ ๋ฐ ๋ถ„์‚ฐ์ด ์ผ์–ด๋‚˜ ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์ค‘๊ฐ„์— ์™œ๊ณก๋˜์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋ผ๊ณ  ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ƒํ™ฉ์—์„œ๋„ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ ์ง์ ‘๋ฒ•, ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ๊ฐ๊ฐ 9.2 m/s, 23.6 m/s์˜ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ–๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ํƒ€ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์— ๋น„ํ•ด ์šฐ์ˆ˜ํ•œ ์„ฑ๋Šฅ์„ ๊ฐ€์ง์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

5.3.3 ์ง์ ‘๋ฒ• ๋ฐ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต ๋ถ„์„

์‹ค์ œ ์‹คํ—˜์—์„œ๋„ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋” ๋†’์€์ง€ ํ™•์ธํ•˜๊ณ ์ž ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’ ๋น„๊ต๋ฅผ ์‹ค์‹œํ•˜์˜€๋‹ค. ์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์™€ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ AIC๋ฅผ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ์ค‘์•™๋ถ€์—์„œ๋Š” ์ตœ๋Œ€ 40 m/s์˜ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ, ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์—์„œ๋Š” ์ตœ๋Œ€ 143 m/s์˜ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์˜€๋‹ค.

๋ฐ˜๋ฉด ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋ฌด๊ทผ ๋ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ๋Š” AIC๋ฅผ ์ œ์™ธํ•œ ๋ชจ๋“  ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์ด ์ค‘์•™๋ถ€์—์„œ๋Š” ์ตœ๋Œ€ 93 m/s, ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์—์„œ๋Š” 160 m/s์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๋ฉฐ ์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ–ˆ์„ ๋•Œ๋ณด๋‹ค 53 m/s, 17 m/s ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋Š” ๋ชจ์Šต์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ์‹คํ—˜์—์„œ๋„ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๋™์ผํ•˜๊ฒŒ ํ‘œ๋ฉดํŒŒ์™€ Edge effect๋กœ ์ธํ•œ ์˜ํ–ฅ์ด ๋ณตํ•ฉ์ ์œผ๋กœ ์ž‘์šฉํ•ด ๋‚˜ํƒ€๋‚œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. ์ด์— ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์ˆ˜์ง„์ž์˜ ์œ„์น˜๋ฅผ ๊ทœ์ •ํ•  ํ•„์š”๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค. ๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์‹คํ—˜๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ† ๋Œ€๋กœ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 11(b))์—์„œ๋Š” ์ˆ˜์ง„์ž๊ฐ€ ๋ฐœ์ง„์ž๋กœ๋ถ€ํ„ฐ 250~310 mm ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์— ์žˆ์„ ๋•Œ, ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ(Fig. 11(d))์—์„œ๋Š” 190~250 mm ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์— ์žˆ์„ ๋•Œ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์—์„œ ์†๋„์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ€ ๋‚ฎ์Œ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด๋ฅผ ํ† ๋Œ€๋กœ ์ฒ ๊ทผ์˜ ์–‘์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ˆ˜์ง„์ž์™€ ๋ฐœ์ง„์ž ์‚ฌ์ด์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๋Œ€ํ•œ ๊ทœ์ •์ด ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค๊ณ  ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ ์ง์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€์„ ๋•Œ ์ตœ๋Œ€ 15.1 m/s, ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉด ์ตœ๋Œ€ 33.4 m/s๋กœ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๋ณด์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ์‚ฌ์šฉํ•  ๊ฒฝ์šฐ ํ˜„์žฅ ํ™œ์šฉ์„ฑ์ด ๋†’์€ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ตœ์†Œํ™”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Œ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

6. ๊ฒฐ ๋ก 

๋ณธ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ๋Š” ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ์‹ค์ œ UPV ์žฅ๋น„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์— ๋Œ€ํ•ด ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์„ ์ ์šฉํ•œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ AIC, Hinkley Criterion, Amplitude Threshold-picker ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜๊ณผ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์„ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์„ฑ๋Šฅํ‰๊ฐ€๋ฅผ ์‹ค์‹œํ•˜์˜€๋‹ค. ์ดํ›„ ๋ฌด๊ทผ๊ณผ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ์ด ์‹ ํ˜ธ์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์ง์ ‘๋ฒ•๊ณผ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ฐ„์ ‘๋ฒ•์ด ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‹ ํ˜ธ์— ๋ฏธ์น˜๋Š” ์˜ํ–ฅ์— ๊ด€ํ•œ ํ‰๊ฐ€๋ฅผ ์‹ค์‹œํ•ด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์€ ๊ฒฐ๋ก ์„ ๋„์ถœํ•˜์˜€๋‹ค.

1) ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์—์„œ ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ ์ตœ๋Œ€ 16 m/s ์ดํ•˜์˜ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์œผ๋กœ์จ ์†๋„๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ์ผ์ •ํ•˜๊ณ  ์‹ค์ œ PํŒŒ ์†๋„์™€ ๊ฐ€์žฅ ์œ ์‚ฌํ•จ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ์‹คํ—˜์—์„œ๋„ ์ตœ๋Œ€ 34 m/s ์ดํ•˜์˜ ๊ฐ€์žฅ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง์œผ๋กœ์จ ์†๋„๊ฐ€ ๊ฐ€์žฅ ์ผ์ •ํ•จ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๊ณ , ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ์„ฑ๋Šฅ์„ ์ž…์ฆํ•˜์˜€๋‹ค.

2) ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ์‹คํ—˜์—์„œ ๋ชจ๋‘ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ๋ณด๋‹ค ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋” ํฐ ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” ์ฒ ๊ทผ ์ฃผ๋ณ€์—์„œ ์ดˆ์ŒํŒŒ ์‚ฐ๋ž€ ๋ฐ ๋ถ„์‚ฐ์ด ์ผ์–ด๋‚˜ ์‹ ํ˜ธ๊ฐ€ ์ค‘๊ฐ„์— ์™œ๊ณก๋˜์—ˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋ฉฐ, ์‹ค์ œ๋กœ ๋” ๋งŽ์€ ์ˆ˜์ง์ฒ ๊ทผ๊ณผ ์ „๋‹จ์ฒ ๊ทผ์ด ๋ฐฐ๊ทผ๋œ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์—์„œ๋Š” ๋” ๋†’์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์‹ ํ˜ธํ•ด์„์— ์œ ์˜๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์˜ ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์ตœ๋Œ€ 11 m/s, ์‹คํ—˜์—์„œ ์ตœ๋Œ€ 23.6 m/s์˜ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๋ฉด์„œ ์‹ค์ œ ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ๋ณตํ•ฉ์„ฑ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ์˜ํ–ฅ์ด ์ ์Œ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

3) ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ์‹คํ—˜์—์„œ ๋ชจ๋‘ ์ง์ ‘๋ฒ•๋ณด๋‹ค ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์ด ๋” ํฐ ๊ฒƒ์„ ํ™•์ธํ•˜์˜€๋‹ค. ์ด๋Š” Edge effect์™€ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ํ‘œ๋ฉดํŒŒ์˜ ์˜ํ–ฅ์ด ๋ณตํ•ฉ์ ์œผ๋กœ ์ž‘์šฉํ•ด ๋‚˜ํƒ€๋‚œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ, ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ์‹คํ—˜๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ† ๋Œ€๋กœ ๋ฌด๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ๋Š” ์ˆ˜์ง„์ž๊ฐ€ ๋ฐœ์ง„์ž๋กœ๋ถ€ํ„ฐ 250~310 mm ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์— ์žˆ์„ ๋•Œ, ์ฒ ๊ทผ์ฝ˜ํฌ๋ฆฌํŠธ์—์„œ๋Š” 190~250 mm ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์— ์žˆ์„ ๋•Œ ์†๋„์˜ ํŽธ์ฐจ๊ฐ€ ๋‚ฎ์Œ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ์ด์— ์ฒ ๊ทผ์˜ ์–‘์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ˆ˜์ง„์ž์™€ ๋ฐœ์ง„์ž ์‚ฌ์ด์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ์— ๊ด€ํ•œ ๊ทœ์ •์ด ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค๊ณ  ํŒ๋‹จ๋œ๋‹ค. ๋งˆ์ง€๋ง‰์œผ๋กœ ์ด ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ ํŠน์ • ์‹œ๊ฐ„๊ตฌ๊ฐ„์„ ๋žœ๋คํ•˜๊ฒŒ ์ ์šฉํ•œ STA/LTA ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์—์„œ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ์‹œ ์ตœ๋Œ€ 11 m/s, ์‹คํ—˜์—์„œ๋Š” ์ตœ๋Œ€ 33.4 m/s์˜ ๋‚ฎ์€ ํŽธ์ฐจ๊ฐ’์„ ๊ฐ€์ง€๋ฉด์„œ ํ˜„์žฅ ํ™œ์šฉ์„ฑ์ด ๋†’์€ ๊ฐ„์ ‘๋ฒ• ์‚ฌ์šฉ ์‹œ ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ตœ์†Œํ™”์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ์„ ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

๊ฐ์‚ฌ์˜ ๊ธ€

์šฐ์ˆ˜์‹ ์ง„์—ฐ๊ตฌ์‚ฌ์—…์˜ ์ง€์›(No. RS-2023-00210317)๊ณผ ํ•œ๊ตญ์—ฐ๊ตฌ์žฌ๋‹จ์˜ ์ง€์›(2021R1A5A1032433) ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์„œ์šธ๋Œ€ํ•™๊ต ๊ณตํ•™์—ฐ๊ตฌ์›์˜ ์ง€์›์— ๊ฐ์‚ฌ๋“œ๋ฆฝ๋‹ˆ๋‹ค.

References

1 
ACI Committee 228 (2013) Report on Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures (ACI 228.2 R-13). Farmington Hills, MI: American Concrete Institute (ACI).URL
2 
Akaike, H. (1974). Markovian Representation of Stochastic Processes and Its Application to the Analysis of Autoregressive Moving Average Processes. Annals of the Institute of Statistical Mathematics 26, 363-387.DOI
3 
ASTM ASTM C597/C597M-16 (2016) Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete. West Conshohocken, PA: ASTM International.URL
4 
Baer, M., and Kradolfer, U. (1987) An Automatic Phase Picker for Local and Teleseismic Events. Bulletin of the Seismological Society of America 77(4), 1437-1445.DOI
5 
Carpinteri, A., Xu, J., Lacidogna, G., and Manuello, A. (2012) Reliable Onset Time Determination and Source Location of Acoustic Emissions in Concrete Structures. Cement and Concrete Composites 34(4), 529-537.DOI
6 
Choi, H. (2023) [Words and Architecture] NDT: Non-Destructive Testing, SHM: Structural Health Monitoring. Review of Architecture and Building Science 67(3), 74-74. (In Korean)URL
7 
Earle, P. S., and Shearer, P. M. (1994) Characterization of Global Seismograms Using an Automatic-picking Algorithm. Bulletin of the Seismological Society of America 84(2), 366-376.DOI
8 
Ghanbari, M., Ranjbar Naserabadi, M. J., and Mirzadeh, F. (2022) Evaluation of a Pressure Vessel Using Failure Analysis Diagram Based on Phased Array Ultrasonic Testing Data. Journal of Structural Integrity and Maintenance 7(3), 198-205.DOI
9 
KATS (2023) Testing Method for Velocity of Ultrasonic Pulses to Conclude Compressive Strength of Concrete (KS F 2731). Seoul, Korea: Korea Agency for Technology and Standards (KATS), Korea Standard Association (KSA). (In Korean)URL
10 
Kurz, J. H., Grosse, C. U., and Reinhardt, H. W. (2005) Strategies for Reliable Automatic Onset Time Picking of Acoustic Emissions and of Ultrasound Signals in Concrete. Ultrasonics 43(7), 538-546.DOI
11 
Maeda, N. (1985) A Method for Reading and Checking Phase Times in Autoprocessing System of Seismic Wave Data. Journal of the Seismological Society of Japan 38, 365-379.URL
12 
Min, J., Kim, D. Y., and Choi, H. (2022). Development of Ultrasonic Scattering Wavefield Imaging Technique for Sub-Wavelength Damage in Concrete. Journal of the Korea Concrete Institute 34(2), 183-190. (In Korean)DOI
13 
Sedlak, P., Hirose, Y., and Enoki, M. (2013) Acoustic Emission Localization in Thin Multi-layer Plates Using First-arrival Determination. Mechanical Systems and Signal Processing 36(2), 636-649.DOI
14 
Sharma, S., Dangi, S. K., Bairwa, S. K., and Sen, S. (2022) Comparative Study on Sensitivity of Acceleration and Strain Responses for Bridge Health Monitoring. Journal of Structural Integrity and Maintenance 7(4), 238-251.DOI
15 
Sleeman, R., and Van Eck, T. (1999) Robust Automatic P-phase Picking: an on-line Implementation in the Analysis of Broadband Seismogram Recordings. Physics of the Earth and Planetary Interiors 113(1-4), 265-275.DOI
16 
Zhou, Y. X. (2009) Research on the Micro-earthquake Detection and Seismic Phase Automatic Identification. Beijing: Institute of Earthquake Prediction, China Earthquake Administration. 49-51.URL