• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.149-152
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• 2008

광섬유센서 계측시스템의 대표적인 방식인 광섬유격자센서(FBG센서)는 포인트 센서 개념의 센서로써 측정하고자 하는 지점에 설치되는 반영구적이며, 분해능이 우수한 센서이다. 광섬유센서는 유리섬유의 코어(Core)/클래딩(Cladding)부분과 유리섬유를 보호하기 위한 코팅(Coating)으로 구분된다. 이와 같이 구성된 광섬유에 외력이 작용할 경우 유리섬유부분과 코팅부분 사이에서 미끄러짐(Slip)현상이 쉽게 발생하는 단점이 있어 패키징을 한 후 데이터에 오류가 생기는 경우가 있었다. 두 재료 간에 발생하는 미끄러짐(Slip)현상을 방지하기 위해서 광섬유의 코팅을 부분적으로 박피한 후 유리섬유부분을 직접 특정한 고정구로 고정하는 방식을 적용하고 프리스트레인을 부가하여 외력에 의한 변형을 정밀하게 측정할 수 있게 하였다. 콘크리트의 변형률을 측정하기 위하여 1미터의 게이지길이를 갖는 광섬유격자센서를 고정하고 프리스트레인을 부가함으로서 광섬유센서의 장점을 더욱 높여 콘크리트구조물의 인장 및 압축 거동을 정밀하고도 장기간 지속적으로 측정할 수 있게 하였으며, 이를 이용하여 인근의 전력구 공사 기간 동안 지하철 콘크리트 라이닝구조물의 안전을 감시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6A호
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• pp.399-408
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• 2011

최근 스마트 센서를 활용한 구조물의 건전성 모니터링 및 손상 탐색 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도 광섬유 센서 중 하나인 FBG(fiber Bragg grating) 센서는 경량이고, 내구성이 좋으며, 전자기적 영향이 없을 뿐 아니라 한 가닥으로 여러 지점에서의 계측이 가능한 장점을 가지고 있어 많은 연구와 적용이 시도되고 있다. 이 논문에서는 이러한 FBG 센서를 활용하여 재킷식 해양구조물에 발생하는 손상을 탐색하는 연구를 수행하였으며, 특히 구조물에서 계측된 자료로부터 여러 환경요인을 제거하고 보다 손상에 민감한 특성을 보기 위하여 주성분 분석 기법 적용에 관한 연구를 중점적으로 수행하였다. 제안한 방법의 검증을 위하여 시험조류발전소 구조물의 축소 모델을 활용하여 하중 및 온도 등의 외부 환경이 다른 조건에서 실내 실험을 수행하였고, 이로부터 본 논문에서 제안한 방법이 외부 환경의 영향을 최소화하여 보다 손상을 민감하게 탐색함을 확인하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.95-102
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• 2004

변형률과 파손신호를 동시에 계측하기 위하여 이중복조기를 갖는 광섬유 브래그 격자센서시스템을 제안하였다. 이중복조기는 가변 패브리-페로 필터를 사용하여 변형률과 같이 변화가 큰 저주파신호를 측정하는 복조기와 수동 마흐-젠더 간섭계를 사용하여 파손신호나 충격신호와 같이 미세한 크기의 고주파 신호를 측정하는 복조기로 구성된다. 제안된 광섬유 브래그 격자센서시스템을 이용하여 인장하중을 받는 직교적층 복합재 구조물의 변형률과 파손신호를 동시에 계측할 수 있었다. 하나의 광섬유브래그격자센서로 측정한 변형률과 파손신호를 분석한 결과, 복합재 시편의 90도 층에서 모재균열이 발생할 때 급격한 변형률 변이가 유발되고, 최대 수백킬로헤르쯔에 이르는 주파수 성분을 가진 진동신호가 발생함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.114-118
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• 2009

이 논문에서는 울돌목 시험조류발전소에 구축 중인 구조건전성 감시시스템의 계획, 설치 및 활용에 대하여 소개하였다. 현재 시험조류발전소에 설치된 센서로는 전기저항식 변형률계, 광섬유 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서, 압전형 MFC(Macro Fiber Composite) 센서, 2축 경사계, 서보형 가속도계 등과 같은 지지구조물의 구조거동을 감시하기 위한 센서와 토크 센서, RPM 센서 등 발전 계통에 대한 감시를 위한 센서, 그리고 H-ADCP(Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler)와 같은 외력조건에 대한 계측 장비 등이 있다. 센서 설치 후 현재까지 부분적으로 계측된 자료를 소개하고, 향후 건전성 감시시스템 개선 계획을 소개하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.3-11
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• 2005

For monitoring of the civil and building structure, optical fiber sensors are very convenient. The fiber sensors are very small and do not disturb the structural properties. They also have several merits such as electro-magnetic immunity, long signal transmission, good accuracy and multiplexibility in one sensor line. Strain measurement technologies with fiber optic sensors have been investigated as a part of smart structure. In this paper, we investigated the possibilities of fiber optic sensor application to the monitoring of beam-column joints of structures. We expect that the fiber optic sensors replace electrical strain gauges. The commercial electric strain gauges show good stability and dominate the strain measurement market. However, they lack durability and long term stability for continuous monitoring of the structures. In order to apply the strain gauges, we only have to attach them to the surfaces of the structures. In this paper, we investigate the possibility of using fiber optic Bragg grating sensors to joint structure. The sensors show nice response to the structural behavior of the joint.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.595-601
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• 2003

For monitoring of the civil and building structure, optical fiber sensors are very convenient. The fiber sensors are very small and do not disturb the structural properties. They also have several merits such as electro-magnetic immunity, long signal transmission, good accuracy and multiplicity of one sensor line. Strain measurement technologies with fiber optic sensors have been investigated as a part of smart structure. In this paper, we investigated the possibilities of fiber optic sensor application to the monitoring of beam-column joints of structures. We expect that the fiber optic sensors replace electrical strain gauges. The commercial electric strain gauges show good stability und dominate tile strain measurement market. However, they lack durability and long term stability for continuous monitoring of the structures. In order to apply the strain gauges, we only have to attach them to the surfaces of the structures. In this paper, we investigate the possibility of using fiber optic Bragg grating sensors to joint structure. The sensors show nice response to the structural behavior of the joint.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.178-181
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• 2011

본 연구에서는 광섬유센서를 내장한 스마트강연선을 이용하여 초고성능콘트리트로 제작된 하이브리드 사장교 세그먼트의 횡방향 도입 긴장력을 계측하고 세그먼트 내부의 프리스트레스를 계측하여 즉시손실에 해당하는 정착장치 활동에 의한 손실과 마찰손실을 도로교설계기준(2005)의 설계 마찰손실과 비교하였다. 제작된 2개의 UHPC 사장교 세그먼트는 횡방향 길이 16.7m, 종방향 길이 1.75m, 높이 1.5m이며 각 시험체의 1/4, 1/2, 3/4지점에 긴장력을 계측하기 위해 3개의 FBG센서를 배치하였다. 긴장력은 유압잭을 이용하여 5개의 강연선에 동시에 순차적으로 도입되었으며, 단부에서 최대 도입 긴장력은 세그먼트 1은 734kN, 세그먼트 2는 639kN이었다. 도로교설계기준에 제시된 마찰계수의 중간값(파상마찰계수=0.00405, 곡률마찰계수=0.20)을 사용하여 FBG센서 위치에서 계산된 긴장력은 계측치와 5% 이내의 차이를 보였으며, 정착장치 활동에 의한 순간손실은 긴장단에서 최대 12.8%로 계측되었다. 이로부터 이 연구에서 제시하는 긴장력계측방법의 적용성을 입증할 수 있었으며, 향후 이 방법은 프리스트레스트 콘크리트 교량의 설계기준 마찰계수 개정을 위한 연구에 좋은 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.63-70
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• 2009

한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3A호
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• pp.257-264
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• 2010

일반적으로 대형구조물의 건전성평가에 있어 중요한 인자인 변위를 추정함으로써 구조물의 성능 저하 및 노후도를 판단하는 근거가 된다. 그러나 변위응답의 계측이 중요함에도 불구하고 계측 방법의 부재로 말미암아 현수교와 같은 대형구조물의 변위응답을 측정하는 방법이 용이치 않은 것이 현실이다. 본 논문에서는 변형률신호로부터 변위응답을 추정하는 방법인 모드분해기법을 제시하였다. 모드분해기법은 등가정적 변위응답과 구조물의 주요거동을 나타내는 저차모드의 변위응답을 합하여 최종변위응답을 추정하는 방법이다. 변형률신호의 계측시 전기저항식 변형률센서를 사용할 경우 전기적 노이즈 문제가 발생할 소지가 크며, 측점이 많아질수록 경제적 부담감이 커진다. 이런 문제점을 극복하기 위하여 전기적 노이즈의 영향이 없고 다중측정이 가능한 광섬유 브래그 격자 센서를 사용하였다. 현수교와 플레이트거더교의 동재하실험을 통하여 모드분해기법의 사용성을 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.35-43
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• 2016

최근 지속적으로 증가하는 생활폐기물의 배출과 처리가 사회적인 문제로 대두됨에 따라 새로운 폐기물의 수거 및 운반방식으로 쓰레기 이송관로시스템이 최근 부각되고 있다. 이러한 이송관로시스템은 긴 연장을 갖기 때문에 이송관로에 문제가 발생할 경우 즉각적으로 해당 위치를 파악하여 조치할 수 있는 적절한 장기계측시스템을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 FBG 광섬유 변형률 센서를 이용한 계측시스템의 적용성을 검토하고, 이를 이용한 최적의 계측시스템을 도출할 수 있는 자료를 확보하기 위한 실험적 연구로서, 이송관로에 발생할 수 있는 대표적인 손상유형으로 압력누출, 관로변형 및 관로폐색의 3가지 현상을 실제규모의 모형 이송관로실험체에 모사한 후 관로에 설치된 FBG센서로부터 응답을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 실험변수로 적용한 각각의 손상유형에 따른 효과적인 센서설치 방법과 배치방법을 도출하였다. 특히 관로변형실험 결과는 변형발생지점으로부터의 센서와의 거리에 따른 응답 상관관계를 통해 센서배치간격을 산출하여 FBG센서를 이용한 계측설계를 수행하였다.