Recently, semiactive control systems have received considerable attention. Among semiactive system, the magnetorheological (MR) fluid damper is one of the most prospective semiactive control systems. However, when a lot of MR fluid dampers are used in large-scale structures, the control devices become complex: many MR fluid dampers are used and then each MR fluid damper must be connected to at least one power supply and controller. Also, many sensors are needed to measure structural responses for feedback control. To resolve this difficulty, a smart passive control system that consists of an MR fluid damper and an electromagnetic induction (EMI) part was proposed by Cho et al. The electromotive force induced by movement of a structure can be control MR damper effectively without any external power supply and control algorithm. This study represents experimental verification of the smart passive control system.
For experimental setup, proper capacities of EMI system are determined by numerical analysis. The efficacy of the MR damper-based smart passive control system for vibration suppression of a shear building has been experimentally investigated using calculated values. Scaled historical earthquakes are used as external loads by shaking table. The acceleration and the displacement of the floors as well as the damper force and command voltage are measured. The results of the smart passive control system are compared with passive off, passive on, and optimal passive case which is determined by experiments.
최근 활발히 연구가 진행되어지는 반능동 제어 시스템 중 하나인 자기유변유체 감쇠기는 작용하는 전류의 세기에 따라 제어력이 달라지는 편리한 장치이다. 하지만 한 개의 자기유변유체 감쇠기를 사용하기 위해서는 소량의 전력 공급원과 피드백 컨트롤을 위한 센서와 컨트롤러가 반드시 필요한데, 구조물이 대량화됨에 따라 많은 감쇠기가 필요하므로 한계가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 조상원 등에 의해 자기유변유체 감쇠기와 전자기유도부로 구성된 스마트 수동 제어 시스템이 제안되었다. 외부 하중이 가해졌을 경우 구조물의 진동에 의해 전자기유도부에서 기전력이 발생하고 그로 인해 감쇠기를 제어할 수 있다. 전자기유도 현상을 이용하여 제어를 하기 때문에 외부의 전력 공급원과 컨트롤 알고리즘이 필요 없는 효과적인 장치이다. 조상원 등은 이에 대해 수치적으로 접근하였으며, 본 논문에서 실험을 수행하여 스마트 수동 제어 시스템의 성능을 검증하였다.
3층의 빌딩 모형을 제작하여 진동대를 이용하여 축소된 역사 지진을 가해주어 수동 제어 시스템의 성능과 비교해 보았다. Passive-off와 -on의 경우에 비해서는 더 좋은 성능을 보였으며, 최적화로 맞춰진 수동제어 시스템의 경우와는 비슷한 성능을 나타내었다. 하지만, 스마트 수동 제어 시스템은 외부의 전원 공급이 전혀 필요 없으므로 에너지 효율을 고려할 때 뛰어난 제어 장치라고 할 수 있다.