• Composites Research
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• v.18 no.1
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• pp.16-22
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• 2005

Application fields on structural health monitoring of fiber Bragg gratings (FBGs) are gradually expanded even to a primary structure as well as a secondary structure and a specimen. For the reason, verification for the reliability of FBGs such as signal characteristics and mechanical strength becomes much more important. In this study, mechanical strength characteristics of FBGs with their fabrication process and reflectivity are investigated with various grating lengths. From the results of tension tests, it is shown that the mechanical strength of optical fibers decreases about $50\%$ just by jacket stripping and the amount of decrease is dependent on stripping methods. About $55\%$ of mechanical strength of stripped optical fibers decreases if gratings are formed in the core and it is regardless of grating lengths and reflectivity. However, the width of strength distribution increases relative to increases in reflectivity.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.208-208
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• 2009

최근 광섬유 센서기술의 수요는 전 산업분야에 걸쳐 높아지고 있으며, 이에 비례하여 기업 간, 국가 간 경쟁이 첨예화되고 있다. 또한 소형화, 경량화, 고성능화 센서에 대한 요구도 높아지고 있어 종래의 각종 센서들의 형태와 개선을 위한 연구개발이 매우 활발하게 전개되고 있으므로 이를 대체할 수 있는 광섬유 센서의 수요가 급격히 늘어날 전망이다. 기존 침입자 감지 시스템은 태풍, 낙뢰, 폭설, 폭우 등의 기상변화나 지반 흔들림, 통행차량 진동 및 전자기 간섭 등에 영향을 받아 오작동, 오경보가 빈번히 발생된다. 이러한 문제의 해결책으로 광섬유 센서 케이블을 이용한 시스템이 대안으로 부각되고 있다. 현재 국내에서 군부대, 공항을 중심으로 펜스와 휴전선 철책에 힘입자 감지를 위하여 도입되고 있다. 광섬유 센서 케이블을 사용하는 광망경비시스템은 광섬유 센서 케이블을 그물망 형태(광망)로 만들어 경계 지역에 설치된다. 광망경비시스템의 원리는 광섬유에 광펄스를 입사시켜 순환시키는데 침입자가 광망을 절단하거나 외력을 가할 경우 발생되는 레일리 산란에 기인하는 후방산란과 접속점과 파단점에서 생기는 반사광을 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)로 검출하여 침입상황 및 침입위치를 탐지한다. 그러나 이러한 침입자 감지를 위한 광망경비시스템의 핵심부품인 광섬유 센서 케이블은 기존에 전량 해외수입에 의존하고 있는 실정이며, 지금까지 국내에서 생산하기 위한 제작 기술과 노하우가 초보단계에 머물러 있다. 이러한 광섬유 센서 케이블 제작에 있어서 중요한 부분이 패키징 기술이라 할 수 있다. 이는 광섬유 센서를 일반적인 피복 구조로 패키징하게 되면, 센서 고유의 특성이 패키징 과정과 운반과정, 포설과정에서 변하게 되고 센서로써의 신뢰성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 힘입자 감지용 광섬유 센서 케이블의 설계와 제작을 위한 제조공법을 확립하고, 이를 이용해 제작된 광섬유 센서 케이블의 신뢰성 특성을 평가하였다. 설계 제작된 광섬유 센서 케이블의 구조는 멀티모드광섬유(MMF) 에 0.9 mm Tight buffer를 코팅하고, 광심선 주위에 아라미드 얀을 삽입시킨 후 고문자 수지를 적용하여 외부 피복 (jacket)을 하였다. 제작된 광섬유 센서 케이블의 외경 측정결과 기준치 ($2.95\;{\pm}\;0.03$ mm)를 모두 만족하였고, 850 nm 파장에서의 광 손실 측정 결과 4.0 dB/km 이하였다. 또한 주요 항목의 신뢰성 특성 시험결과, 인장강도는 8~10 kg의 인장력을 갖으며 온도순환시험 ($-30^{\circ}C\;{\sim}\;+75^{\circ}C$)에서의 광 손실은 0.6 dB 이하로 나타나 침입자 감지용 광섬유 센서 케이블로 적합함을 확인할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.96-99
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• 2011

Fiber coatings are essential in optical fiber manufacturing, since they provide the protective layers from the surface damages and the adequate fiber strength. Flow and temperature fields of coating liquid in a fiber coating applicator are numerically investigated by using a commercial CFD software. The main focus of this computational study is on the thermal effects by viscous dissipation and the effects of coating supply temperature on the final fiber coating thickness. The numerical results reveal that the thermal effects play a major role in the high-speed optical fiber coating process and give substantial influences on the determination of coating thickness. Changing the supply temperature of coating liquid is found to relieve the radial variation of coating liquid viscosity in the coating die and it can be an effective way to control the fiber coating thickness.

• Composites Research
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• v.15 no.3
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• pp.30-38
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• 2002

Fiber Bragg grating(FBG) like other optical fiber sensors also has the merit of embedding capability. To increase their actual value related to embedding capability, this paper reported the reliability and signal characteristics of FBGS embedded in composite laminates. The microphotographs of embedded optical fibers visualized the embedding environments of stripped optical fibers and coated optical fibers. Based on these microphotographs and cure monitoring performed using FBGs, we could understand that the main cause breaking the unique Bragg condition of low-birefrigence FBG were residual stress artier curing and reported the stale of stress/strain of optical fiber quantitatively. The cure monitoring also showed the history of splitting peak of a stripped FBG along cure processing. In addition, we could obtain a transverse insensitive grating(TIG) with ease by recoating a stripped FBG. TIG has good advantage for real-time signal processing.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.21 no.4
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• pp.11-18
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• 2016

A numerical study is conducted on the optical fiber coating flow in a primary coating nozzle consisting of three major parts: a resin chamber, a contraction and a coating die of small diameter. The flow is driven by the optical fiber penetrating the center of the nozzle at a high speed. The axisymmetric two-dimensional flow and heat transfer induced by viscous heating are examined based on the laminar flow assumption. Numerical experiments are performed with varying the convergent angle of nozzle contraction and the optical fiber drawing speed. The numerical results show that for high drawing speed greater than 30 m/s, there is a transition in the essential flow features depending on the convergent angle. For a large convergent angle greater than $30^{\circ}$, unfavorable multicellular flow structures are monitored, which could be associated with wall boundary-layer separation. In the regime of small convergent angle, as the angle increases, the highest resin temperature at the exit of die and the coating thickness decrease but the sensitivity of coating thickness on drawing speed and the maximum shear strain of resin on the optical fiber increase. The effects of the convergent angle are discussed in view of compromise searching for an appropriate angle for high-speed optical fiber coating.

• Journal of the Korean Geophysical Society
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• v.7 no.4
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• pp.269-276
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• 2004

Optical fiber sensors have shown a potential to serve real time health monitoring of the structures. They can be easily embedded or attached to the structures and are not affected by the electro-magnetic field. Furthermore, they have the flexibility of the sensor size and very highly sensitive. In this study, we conducted several laboratory and field tests using a novel optical sensor based on Brillouin scattering. One of the advantages of this technique is that the bare fiber itself acts as sensing element without any special fiber processing or preparation. Test results have shown that BOTDR can be a great solution for sensor systems of Civil Engineering Smart Structures.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.7 no.1
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• pp.129-135
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• 2003

Optical fiber has many advantages, such as high reliability, long lifetime, immunity to the electromagnetic interference, high speed response and low cost. In this study, we proposed and developed an optical fiber impact and pressure sensor for prevention of accident which occurs in the automatic system or auto door. The principle of the sensor is to detect different optical intensity caused by variation of a speckle pattern due to the external perturbation. Speckle pattern appears at the end of a multimode fiber in which coherent beam propagates. The fabricated sensor in this study was tested. As a result of experiments, amplitude of the output signal isn't linear, but it has sufficient sensitivity for a sensor. Moreover, we can control sensitivity of the sensor by an amplifier at receiver. It has several advantages which are ability of detection at all point on the multimode fiber, large sensitive area, and many application areas for a sensing impact and pressure.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.12 no.1
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• pp.104-109
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• 2009

In order to apply FBG(Fiber Bragg Grating) sensor as one of reliable sensors in the commercial railway structure, the reliability of FBG sensor in the mechanical strength viewpoint have to be confirmed and the maximum strain should surpass the fracture strain of the host structure to measure the measurands until the host structures fail. In this paper, several factors that influence the mechanical failure strength of fiber Bragg grating sensors were analyzed. A set-up for dynamic tensile testing of optical glass fibers with fiber Bragg gratings was made. To increase the FBG failure strength, techniques relying on the H2 loading treatment and stripping methods were established and testified as a result of the tensile strength test of optical fibers.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.389-389
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• 2011

최근 생체분자 구조 연구가 의료진단, 생명 현상 규명 및 의약품 개발 등 다양한 분야에 응용되고 있으나 대부분의 분석방법이 제한적이어서 새로운 기술 개발의 필요성이 증대하고 있다. 종래의 DNA 등의 생체분자의 분석은 형광염료를 이용한 방법이 주로 이용되었다. 형광염료는 단백질을 포함한 여러 물질들에 대해 반응하지 않기 때문에 분석에 제한이 있으며, 이와 같은 단점을 보완하는 방법으로 SPR (surface plasmon resonance) 분석법이 연구되었다. SPR은 형광염료 분석에 필수적인 레이블링(labeling) 등의 전처리 과정 없이 높은 민감도로 분석이 가능한 장점이 있다. 한편, 그래핀은 뛰어난 전자기적 성질과 기계적 성질 을 가지는 반금속(semimetal)으로, 실험실 규모에서 안정적인 합성이 실현되면서 그 응용 분야에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 그래핀은 큰 표면적 대 부피비를 가지며, 이는 검출물질과의 반응성이 좋아야 하는 센서기술에 있어서 장점으로 작용한다. 특히, 비금속성을 띠는 단층 그래핀을 여러 장 겹치면 금속성을 갖게 되기 때문에 SPR 센서의 금속 필름으로 응용이 가능하다. 본 연구에서는 SPR 현상을 이용하는 광섬유 센서의 감도와 정확도를 증진시키기 위해 광섬유 표면에 그래핀을 적용하였다. 광섬유는 상부 피복과 클래딩을 제거하여 코어를 노출시킨 후, 다층 그래핀 필름을 코팅함으로써 검출부를 구성한다. 그 후, DNA-biotin 용액, DNA-biotin 용액, 그리고 Streptavidin 단백질 복합 용액에 대한 검출기 신호를 분석하였다. 구성된 센서에 각 용액을 1 ${\mu}{\ell}$ 씩 반응시켜 분광계로 파장에 따른 광강도를 측정하는 실험을 수행했으며, 450 nm에서 460 nm 범위의 푸른빛의 광원을 사용하였다. 그래핀 필름의 유무에 따라 확연히 구분되는 경향을 보이는 결과를 얻었고 그래핀 필름이 기존 SPR 센서의 금속박막을 대체 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 1998.11a
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• pp.102-107
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• 1998

Axisymmetric flows in an optical fiber coating applicator were computed by using structured finite volume solver FLUENT. The numerical computations were performed for various draw speeds from 900m/min to 1,200m/min. The physical phenomena in the coating applicator is the main topic of this paper. The results of the simulations covering streamline, pressure, temperature, and fluid-fluid interface are shown in this paper.