김병화 연구실은 구조물의 동적 특성 분석과 비파괴 진단 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실에서는 교량, 석조문화재, 콘크리트 구조물 등 다양한 구조물의 동적 응답을 계측하고, 이를 기반으로 구조물의 건전성 및 손상 여부를 평가하는 첨단 기법을 연구합니다. 특히, 진동 기반 시스템 인식(System Identification) 기법, TDD(Time Domain Decomposition) 기법, 그리고 다해상도 모드형상 추출 기술 등 다양한 신호처리 및 해석 방법론을 개발하여 실제 구조물에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 구조물의 고유진동수, 감쇠비, 모드형상 등 동적 특성을 정확히 추출함으로써, 구조물의 손상 위치와 정도를 비파괴적으로 진단할 수 있게 합니다. 또한, 실험실 및 현장 계측 데이터를 활용하여 기존의 이론적 모델과 비교·검증함으로써, 진단 기법의 신뢰성과 실용성을 높이고 있습니다. 최근에는 카메라 기반 동영상 분석, 전기적 임피던스 계측, 자속투과율 측정 등 다양한 센서 융합 기술을 도입하여 진단의 정밀도를 더욱 향상시키고 있습니다. 이러한 연구 성과는 교량, 원전 격납건물, 문화재 등 다양한 사회기반시설의 안전성 평가와 유지관리 분야에 직접적으로 활용되고 있습니다. 구조물의 장기 모니터링 시스템 개발, 손상지수 기반 피로수명 평가, 그리고 사물인터넷(IoT) 기반 자가진단 시스템 등 실용화 기술로 확장되고 있으며, 국내외 학술지 및 특허 출원 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다.

연구실은 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 텐던, 강선, 케이블 등 긴장재 구조물의 장력 추정 및 내진 성능 평가에 대한 심도 있는 연구를 수행하고 있습니다. 다양한 실험 및 해석 기법을 통해 긴장재의 응력, 온도, 임피던스, 자속투과율 등 물리적 특성과 장력 간의 상관관계를 규명하고, 이를 바탕으로 비파괴적 장력 추정 방법을 개발하고 있습니다. 특히, 응력파 속도, 전기적 임피던스, 자속투과율 등 다양한 계측 신호를 활용한 장력 평가 기법은 기존의 복잡한 평가 방법을 대체할 수 있는 혁신적인 접근법으로 주목받고 있습니다. 또한, 연구실은 케이블교, 사장교, 현수교 등 대형 케이블 구조물의 장력 추정 및 동적 특성 평가를 위한 시스템 인식 기법, 유한요소모델 기반 역해석 기법 등 첨단 해석 방법을 개발하여 현장에 적용하고 있습니다. 이러한 기술은 구조물의 장기 안정성 확보와 유지관리 비용 절감에 크게 기여하고 있습니다. 더불어, 지진 취약도 해석, 내진 성능 평가, 지진 위험도 기반 의사결정 지원 등 내진공학 분야의 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 교량, 원전, 도로 시설물 등 다양한 인프라 구조물의 안전성 향상과 재난 예방에 중요한 역할을 하고 있습니다. 실제 현장 적용을 통해 얻은 데이터와 실험 결과를 바탕으로, 긴장재의 잔존 피로수명 평가, 내진 보강 효과 분석, 그리고 구조물의 실시간 모니터링 시스템 개발 등 실용적 연구로 이어지고 있습니다.