• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.49-55
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• 2007

본 논문은 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 대공간 구조물의 실시간 모니터링을 설명하였고, 외부 외력 작용시에 대공간 구조물의 요소인 막이나 케이블의 변형을 계측하는데 광섬유 브래그 격자 센서가 매우 적합하다는 점을 검증하고 있다. 이와 함께 대공간 구조물에 광섬유 브래그 격자 센서를 이용하여 변형을 모니터링하는 실험을 실시하였다. 장스팬의 대공간 구조물을 모니터링하기 위하여 많은 요소를 계측할 수 있는 장비가 필요하다. 실험의 결과로 광섬유 브래그 격자 센서는 외력 작용시에 정확한 계측을 보여주었다. 그러므로 대공간 구조물의 변형율을 계산할 수 있고 실시간 모니터링이 가능하다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.94-103
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• 2018

발사체 및 유도무기 기체에 사용되는 복합재 격자구조물은 구조물에 작용하는 하중을 고려하여 최소한의 두께와 무게로 설계되는 구조물이다. 이를 위하여 실리콘 몰드에 탄소섬유를 와인딩하는 공정으로 격자구조물을 만들며, 이때 발사체 및 유도무기 기체 내부의 장비 등을 점검하기 위하여 점검창을 설치하는 것이 일반적으로 요구된다. 본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정으로 제작된 실린더형 격자구조물에 대하여 압축시험을 수행하고, 이 구조물에 대한 유한요소해석을 수행하여 얻은 해석 결과를 설치된 격자구조물에 대하여 유한요소해석을 수행하였다. 또한 구조물의 리브(Rib)와 노트(Knot)의 파손강도를 통해 육각형 점검창의 두께 및 위치를 변수로 선정하여 수행한 유한요소해석 결과는 다음과 같다; (1) 육각형 점검창의 안전계수가 사각형 점검창 보다 높게 계산되었으며, (2) 수직 점검창이 상단 헬리컬 리브의 중간에 위치할 때 안전계수가 높게 계산되었고, (3) 구조안전성 확보를 위하여 점검창의 두께를 증가시킬 경우 구조물의 불연속 부분에 응력집중이 발생하므로 유한요소 해석을 통해 안전계수가 가장 높은 점검창 형상을 선정해야 한다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 제14회 정기총회 및 03년 동계학술발표회
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• pp.324-325
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• 2003

광섬유 브래그 격자 센서(Fiber Brags Grating Sensor： FBG Sensor)는 여타 광섬유 센서와 같이 가볍고 저렴하며 주위의 전자기적 잡음에 무관한 장점과 더불어 측정대상이 반사광의 파장변화이므로, 광섬유 연결부나 실험장치들에 의해 생기는 광 손실이나 잡음에 대해서 강인한 측정을 할 수 있다. 그리고 파장변화가 변형률이나 온도변화에 선형적으로 나타나므로, 센서로서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 구조물의 내부에 삽입하여 구조물 스스로 외부의 환경변화를 감지하여 필요한 동작을 수행하는 지능형 구조물(Smart Structure)에 적합한데, 이를 위해선 구조물의 여러 지점을 측정해야 하므로, 브래그 격자 여러개를 한 시스템에서 사용하는 다중화(Multiplexing)가 필수적이다. (중략)

• 한국정밀공학회지
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• 제9권3호
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• pp.165-171
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• 1992

진동하는 구조물을 설계할 때에는 그 구조물 중의 Strain이나 응력이 최대가 되는 장소나 시각을 알 필요가 있다. 지금까지의 Strain 해석에는 Strain gauge 등과 같은 접촉법이 많이 이용되고 있다. 더우기, 접촉법으로 대변형 진동을 하는 물체의 Strain을 해석하는 것은 곤란하다. 최근에는 비접촉법으로 Strain 분포를 해석하기 위해 화상처리를 이용한 계측이 행하여지고 있다. 이들의 Strain 분포를 측정하는 광학적인 방법으로는 격자법, Moire법, 홀로 그랩픽 간섭법 등이 있다. 특히 대변형이나 대Strain을 해석하는 데에는 격자법이 많이 이용되고 있는데, 종래의 격자법은 Data를 처리하는 데에 많은 시간과 노력이 소요되고 작업도 매우 복잡하며, Data의 수도 제한이 되어서 구조물의 분포의 해석 정도에 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문 에서는 스테레오법을 이용해서 2차원 격자를 붙인 시료표면의 각 점의 3차원 좌표를 계측하고, 또 Fourier 변환 격자법을 적용하여 촬영된 2차원 격자의 화상에서 위상치를 구한다. 그리고 물체의 변형 전후의 대응 관계의 화상에서 3차원 형상과 Strain 분포를 해석하는 방법을 제안한다. 이 방법을 이용하면 진동하는 구조 물의 3차원 변위분포, Strain 분포를 정도 좋게 해석할 수가 있다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.95-100
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• 2008

본 연구는 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 텐서그리티 구조물의 실시간 모니터링 결과를 보고한다. 기존의 간접적인 계측방식에서 탈피하여 케이블에 직접적으로 센서를 부착하여 케이블의 변형율을 측정하였다. 우선, 텐서그리티 구조모형을 시험체를 제작하고, 시험체에 광섬유 브래그 격자 센서를 부착하여 외력을 가하였다. 그 결과 하중의 증가에 따라 광섬유 브래그 격자센서는 케이블의 변형을 정밀히 측정할 수 있었으며, 계측의 안정성 측면에서 탁월함을 알 수 있었다. 또한 텐서그리티 구조물과 같이 케이블로 구성된 구조물의 변형측정 및 상시모니터링에는 광섬유 브래그 격자 센서가 유용함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.331-337
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• 2017

복합재 격자 구조물은 무게가 가볍고 비강성, 비강도가 높다는 장점이 있으며 주로 압축 하중이 작용하는 발사체구조에 적용된다. 그러나 필라멘트 와인딩 기법으로 제작되므로 섬유가 겹쳐지는 부분에서 기공과 결함이 발생하게 된다. 설계 하중 도출을 위한 해석 모델 검증을 위해 구조물의 강성, 강도 확인이 필요하지만 Full scale 시험의 경우 시간, 공간상의 제약이 따르며 구조물의 형상이 복잡하므로 시험에 어려움이 많다. 따라서 강성 확인을 위한 Subelement 단위의 시험법이 필요하다. 본 논문에서는 복합재 격자 구조물을 단위격자구조로 가공하였으며 각각 압축, 굽힘 시험을 수행하여 나선 리브, 원주 리브의 강성을 확인하였다. 휘임, 비틀림 형상을 가진 원통형 복합재 격자 구조물의 강성 평가를 위한 압축, 굽힘 시험법을 제안하였으며 유한요소해석을 수행하여 시험결과와 비교하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.272-276
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• 1999

The present paper proposes design and manufacturing methods of the carbon/epoxy square grid structure with near zero-CTE in three geometrical principal directions. Bonding strength of the grid structure is examined for different bonding methods. Numerical examples show that maximum displacement of the composite grid structure is almost zero comparing with that of aluminum grid structure with same dimension under thermal loading.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권10호
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• pp.979-987
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• 2008

항공우주 구조물의 설계 시, 과도한 응력집중을 방지하기 위해 경감공의 위치를 변경해야 하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 위치 최적 설계를 위해서는 경감공의 위치 갱신에 따라 변경된 구조 형상을 반영할 수 있도록 재 모델링을 수행해야 한다. 널리 사용되는 재 모델링 기법으로는 재 격자 생성기법을 들 수 있다. 그러나 구조물의 형상이 변경될 때마다 격자를 재생성 할 경우 많은 시간이 소요되며, 특히 사면체나 삼각형에 비해 좋은 성능을 가진 육면체나 사각형 격자 사용에 제약이 따르게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 보완하기 위해 이동최소자승법 기반의 중첩 격자 기법과 유전자 알고리듬을 이용한 새로운 위치 최적 설계 알고리듬을 제안하였으며, 제안된 위치 최적 설계 알고리듬의 성능을 평가하기 위해 2차원 구조물의 경감공 위치 최적 설계를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.32-38
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• 2005

FBG 센서는 다중화의 큰 장점으로 인해 다른 여러 광섬유 센서에 비해 더욱 활발한 연구가 진행 되어오고 있다. FBG 센서는 센서 피크 신호의 파장 이동량을 감지함으로써 변형률, 온도 등의 물리량을 측정하는 복조기법을 가지고 있다. 하지만, 센서를 구조물에 부착 혹은 삽입 적용하는 과정에서 구조물의 기하학적인 특성이나 결함 등에 의해 구조물에 변형률 구배가 발생할 수 있으며 이는 센서의 격자 부분에 작용할 경우 센서 피크 신호의 안정성에 영향을 미처 측정 오차로 작용하게 된다. 본 연구에서는 FBG 센서의 격자 부분에 변형률 구배가 작용할 경우 변형률 구배에 따른 FBG 센서의 신호 특성을 고찰하였고 또한 격자의 길이와 변형률 구배의 상관관계에 대해 알아보았다. 이를 통해, 변형률 구배가 작용할 경우 FBG 센서의 적절한 사용 영역을 FBG 센서의 격자 길이에 따라 정량적으로 제시하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권2호
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• pp.147-151
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• 2001

광섬유 센서는 구조물에 대한 비파괴적인 측정이 가능하고, 전자파에 의한 간섭이 발생하지 않으므로, 전자파 장애의 영향을 무시할 수 있는 장점이 있다. 또한 구조물 건조시 콘크리트 같은 대상체에 광섬유를 내장시킬 경우에는 검사시 대상체를 파괴시키지 않고서도 대상체의 손상여부와 역학적 거동을 측적 및 해석할 수 있는 비파괴 검사기술이다. 특히 광섬유 브래그 격자 센서는 그러한 대상체에 대한 비파괴 검사를 수행하는데 가장 적합한 센서이다. 광섬유 브래그 격자는 특정파장의 빛을 반사 또는 제거시키는 특성을 지니고 있으며, 스트레인 같은 물리량이 광섬유 브래그 격자에 가해지면, 반사되는 빛의 중심파장이 이동하여 이를 통해 물리량을 측정할 수 있다. 정 동적 스트레인을 측정할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서는 건축물이나 토목구조물 등의 안전 진단(health monitoring)을 위해 사용되고 있으며, 최근에는 도로나 교량과 같은 토목 구조물로의 응용에 있어서 필수적인 동적 스트레인의 측정에 대해 그 관심이 집중퇴고 있다. 본 연구에서는 패브리-페로(Fabry-Perot) 필터를 이용하여 다중점에서 동적 스트레인을 측정할 수 있는 센서 시스템을 제작하였으며, 제작된 센서 시스템을 모의 구조물(외팔보)에 적응하여 모의 구조물에 가해지는 정적, 동적 스트레인을 측정하였다. 측정 결과는 기존의 전기적 센서와 유사하였다.