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김진구 연구실
성균관대학교 건설환경시스템공학과 김진구 교수
내진성능평가
지진응답 모델링
머신러닝 기반 구조해석
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
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김진구 연구실

성균관대학교 건설환경시스템공학과 김진구 교수

김진구 연구실은 내진성능평가와 리트로핏 전략 수립에서 기계학습과 불확실성 분석을 결합하는 연구를 수행합니다. 구조응답 데이터 기반의 예측 모델과 SHAP, LIME 등 설명가능 인공지능 기법을 적용하여 설계 근거를 도출합니다. 또한 회전 마찰 감쇠, 히스테리시스 댐퍼, 점탄성 제진장치를 적용한 내진보강 구조를 해석과 시험으로 검증하고, 덕빌리티 기반 설계 절차로 적용성을 높입니다. 더불어 지역 단위 재해영향평가 및 도시 레질리언스 관련 데이터 기반 체계를 함께 연구합니다.

내진성능평가지진응답 모델링머신러닝 기반 구조해석설명가능 인공지능불확실성 정량화
대표 연구 분야
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설명가능·확률기반 기계학습 내진성능평가 및 보강최적설계 thumbnail
설명가능·확률기반 기계학습 내진성능평가 및 보강최적설계
Explainable and Probabilistic Machine Learning for Seismic Assessment and Retrofit Optimization
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 37
·
2025
Explainable machine learning (XML) framework for seismic assessment of structures using Extreme Gradient Boosting (XGBoost)
Masoum M. Gharagoz, Mohamed Noureldin, Jinkoo Kim
IF 6.4 (2025)
Engineering Structures
구조공학 분야에서 내진 회복력을 강화하기 위한 리트로핏(보강) 전략의 최적화는 시급한 과제로 자리 잡고 있다. 기존 방법은 흔히 비선형 시간이력(NLTH) 해석의 시간 집약적 특성과 기계학습(ML) 기법의 투명성이 부족하다는 한계에 의해 제약을 받아 왔다. 본 연구는 내진 회복력을 향상시키기 위해 구조공학에서 리트로핏 전략을 최적화하는 혁신적인 프레임워크를 제시한다. 이 프레임워크는 지진 에너지를 소산하고 자기중심화(self-centering) 메커니즘을 통합할 수 있는 것으로 알려진 eXtreme Gradient Boosting(XGBoost)과 Spring-Rotational Friction Damper(SRFD) 리트로핏 시스템을 통합한다. 제안된 접근은 기계학습 과정에서의 투명성을 향상시키고 설계 최적화의 절차를 간소화한다. 또한 SHapley Additive exPlanations(SHAP) 및 Local Interpretable Model-agnostic Explanations(LIME)과 같은 eXplainable Artificial Intelligence(XAI) 방법을 사용하여 모델 예측에 대한 통찰을 제공하고, 의사결정 과정의 명확성을 보장한다. 프레임워크는 데이터 기반 최적화를 활용하여 특정 지진 위험도에 맞게 설계 변수를 조정함으로써 내진 회복력을 강화한다. 정확도는 포괄적인 분석을 통해 검증되었으며, 잔차 오차가 낮고 유리한 학습 곡선을 보였으며 평균제곱오차(mean squared error, MSE)가 0.00142로 나타났다. 본 연구는 2D 및 3D 사례 연구 구조를 사용하여 프레임워크를 평가하고, 최대 변위, 잔류 층간 변위, 최대 층간 변위(maximum inter-story drift, MIDR), 에너지 소산과 같은 지표를 비교하였다. 내진 성능 평가는 eXplainable Machine Learning(XML) 프레임워크를 통해 추정된 최적 리트로핏 시스템 매개변수를 결정하기 위한 설계 절차의 효과를 확인하였다. 이는 내진 평가 방법론에서의 중요한 진전을 의미하며, 공학자들이 건축물 안전에 대해 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있도록 하고 지진공학에서 ML 기반 접근의 도입을 촉진한다. • 내진 회복력을 향상시키기 위해 XGBoost와 SRFD 리트로핏 시스템을 통합한 새로운 프레임워크를 제안한다. • SHAP 및 LIME과 같은 XAI 기법을 통해 접근의 투명성을 향상시킨다. • 프레임워크의 정확도를 검증하여 리트로핏 및 내진 방법을 최적화하는 데 효과적임을 입증한다.
https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2025.119621
Boosting (machine learning)
Computer science
Extreme learning machine
XML
Gradient boosting
Artificial intelligence
Machine learning
World Wide Web
Artificial neural network
Random forest
2
Article
|
·
인용수 1
·
2025
Optimum seismic retrofit of structures using bidirectional viscoelastic column dampers and modified Cuckoo Search algorithm
Rana Naveed Ahmad, Mohammad Mahdi Javidan, Jinkoo Kim
IF 7.4 (2025)
Journal of Building Engineering
https://doi.org/10.1016/j.jobe.2025.114366
Damper
Dissipation
Cuckoo search
Seismic retrofit
Viscoelasticity
Stiffness
Retrofitting
Column (typography)
Hinge
3
Article
|
·
인용수 31
·
2023
Explainable probabilistic deep learning framework for seismic assessment of structures using distribution‐free prediction intervals
Mohamed Noureldin, Tamer Abuhmed, Melike Saygi, Jinkoo Kim
IF 8.5 (2023)
Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering
https://doi.org/10.1111/mice.13015
Probabilistic logic
Computer science
Benchmark (surveying)
Fragility
Probability distribution
Uncertainty quantification
Bayesian probability
Prediction interval
Artificial intelligence
Monte Carlo method
최신 정부 과제
43
과제 전체보기
1
2025년 5월-2032년 5월
|2,860,000,000
인공지능 플러스 K건설인프라 레질리언스 연구센터
본 연구의 최종 목표는 AI와 첨단 센서 기술을 활용하여 건설 인프라의 레질리언스를 강화하고, 재난 발생 시 신속한 대응과 복구가 가능한 스마트 건설 기술을 개발하는 것임. 특히, 메가스트럭처(지하터널-수직구-지상구조물 연계 거대 네트워크 구조물)의 구조적 안전성을 높이고, 실시간 모니터링 및 예측을 통해 사고를 사전에 방지하는 것이 핵심임. 이를 위해 세...
인공지능 건설 인프라
레질리언스
메가스트럭쳐
복합센서
첨단 모빌리티
2
2023년 7월-2025년 7월
|15,000,000
점탄성댐퍼를 이용한 건물의 안전성 및 복원력 향상기법 연구
■ 본 연구에서는 점탄성댐퍼 (viscoelastic damper)를 이용하여 건물의 안전성과 회복력 (resiliance)을 향상하기 위한 제반 기술을 개발함.■ 중국 : 감쇠성능이 향상된 새로운 점탄성재료를 개발하고 성능 실험을 수행하여 구조적 특성을 파악함. 또한 지진뿐 아니라 화재 등 보다 다양한 재난에 대한 건물의 안전성 향상 기법을 개발함.■ 한...
내진보강
점탄성댐퍼
머신러닝 모델
최적설계
성능기반 설계
회복력
3
주관|
2021년 4월-2025년 12월
|500,000,000
개발사업에 대한 빅데이터 기반 재해영향 평가기술 개발
본 과제는 개발사업에서 발생할 수 있는 자연재해 위험을 더 정확히 예측하고 관리하기 위해 재해영향평가를 빅데이터와 디지털 기술로 고도화하는 연구임. 연구 목표는 재해영향평가 운영지원시스템 구축, 재해저감시설 효과분석 기술 개발, 모니터링 기법 정립 및 관련 법·제도 개선임. 연구 내용은 협의자료 빅데이터 구축, 재해저감시설 적정성 분석기술과 모니터링 테스트베드 운영, 방재BIM·디지털트윈 기반 효과 검증, 업무 절차를 반영한 운영지원시스템 개발, 법·제도 개정안 마련으로 구성됨. 기대 효과는 재해저감시설 의사결정지원 강화, 데이터 표준화, 평가·모니터링 체계 고도화, 재해 예방을 통한 사회·경제적 피해 감소와 산업 생태계 조성임.
재해영향평가
빅데이터
운영지원 시스템
효과평가
법제도
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2022구조물용 내진 보강장치1020220143004
등록2022내진보강 장치1020220066279
소멸2011내진 성능이 향상된 중복도 격간벽구조 시스템1020110015884
전체 특허

구조물용 내진 보강장치

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220143004

내진보강 장치

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220066279

내진 성능이 향상된 중복도 격간벽구조 시스템

상태
소멸
출원연도
2011
출원번호
1020110015884