• 감성과학
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• 제27권1호
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• pp.59-68
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• 2024

본 연구의 목적은 기존의 하드 타입의 관성 센서를 대체할 수 있는 소프트 원단 기반 팔꿈치 굽힘 각 센서를 개발하고, 이를 이용하여 굽힘 각도를 추정하는 시스템을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 비교 선정을 위하여 Bergamo, E-band, Span cushion, Polyester의 서로 다른 역학적 특성을 가진 4종류 원단에 SWCNT (Single-Walled Carbon Nanotubes) 함침을 통해 전도성을 부여한 후 성능 평가를 통하여 하나의 원단을 선정하여 팔꿈치 굽힘 각 센서로 제작하였다. 성능을 평가하는 지표로 게이지율(Gauge factor), 이력현상(Hysteresis) 및 센싱 범위를 사용하였다. 제작된 센서를 통해 얻은 데이터는 bending 동작에서의 각도에 대한 센서 출력값의 변화와 extending 동작에서의 각도에 대한 센서 출력값의 변화가 다른 경향을 갖고 있기 때문에 두 가지 동작을 나누는 것을 1-step으로 하였다. 2-step으로, 데이터의 복잡한 비선형 관계를 처리하고 높은 데이터 정확도를 달성하기 위해 MLP (Multi-Layer Perceptron)를 활용하였다. 따라서 소프트 텍스타일 굽힘 센서를 제작하였고, MLP를 통해 비선형 관계를 처리하고 각도 추정이 가능해졌다. 본 연구 결과를 기반으로 다양한 스마트 웨어러블 및 헬스케어 분야에서 효과적으로 활용되기를 기대한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.738-743
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• 2007

본 연구는, 팔(하완)을 잃은 장애자용 인공 의수를 장애자가 자신의 의도에 따라 제어하기 위한 센서 시스템과 제어알고리즘에 관한 것이다. 먼저 장애자의 여러 가지 동작 의도를 검출할 수 있는 센싱 시스템을 연구하고 이 센싱 시스템으로부터 발생된 신호를 사용하여 인공의수를 제어하는 방법에 대하여 연구한다. 센서로서는 전기 저항식 굽힘 센서를 사용한다. 이 굽힘 센서를 팔의 상완 이두근과 오구완근에 각각 1개씩 단단히 부착한다. 부착된 센서로부터 출력된 신호는 근육의 굴곡량을 나타내며 팔의 동작의도를 판단 할 수 있는 신호처리 시스템을 통과시켜 하완의 굴곡과 신전 운동, 손의 내전과 외전 운동을 구별한다. 그리고 구별된 신호로부터 실제 팔의 운동 각도를 추정하여 인공의수의 각도를 제어한다. 본 연구의 효용성을 증명하기 위해 2개의 액추에이터와 포텐셔미터를 가진 간단한 인공의수를 제작하여 제어 실험을 하였다. 실험에서 실제 팔의 각도와 인공의수의 제어 각도 사이에는 센서 외부에서 발생되는 노이즈 및 인공의수의 회전 관성, 기계적인 마찰 등으로 인한 오차가 발생하였다. 따라서 오차 값과 오차의 변화 값에 근거한 퍼지 제어 알고리듬을 이용하여 재 실험을 한 결과 하완의 굴곡/신전 운동에서는 평균 약 4도, 손의 회내/외 운동에서는 평균 약 3도의 오차가 측정되어, 퍼지제어기를 설치한 이전보다 오차가 크게 개선되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권1호
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• pp.39-45
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• 2015

지능형 센서 기반의 구조 건전성 감시를 통해 안전성을 확보하기 위한 연구는 우주항공을 비롯하여 기계/토목 구조물, 수송 기계 분야로 확대되었다. 특히, 실시간으로 운용되는 구조물은 사고로 인한 재산 및 인명 피해를 예방하기 위해 여러 스마트 센서 기반의 구조 건전성 감시 기술이 요구되는 결과로 이어졌다. 한편, 상용화되어 있는 대부분의 센서는 전자기 기반의 센서로써 전자기 간섭 및 부식과 같은 적용성의 제한과 환경적 요인에 취약할 수 있다. 따라서, 전자기 기반 센서의 단점을 보완하기 위한 신개념 센서로 광섬유 센서가 최근 각광을 받고 있다. 하지만, 광섬유 센서를 이용한 실제 구조물의 감시를 위해서는 고가 장비와 시스템이 요구되어 어려움이 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 한 가닥의 광섬유를 이용하여 여러 지점에서 발생할 수 있는 충격을 검출하는 센서 시스템을 제안하였다. 이를 위해, 광섬유 굽힘 손실 현상을 이용하여 같은 충격에 대해 위치별 광 강도의 변화량 차이가 존재하도록 센서부의 모듈을 제작하였다. 그리고, 광 강도 변화에 영향을 미치는 변수들을 이용하여 실험 설계를 하였으며, 충격 위치 검출이 가능함을 실험적으로 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권1호
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• pp.68-72
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• 2015

초음파 로봇 검사시스템은 발전설비 등 상시감시가 요구되는 구조물의 감시를 위해 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 설비의 구조물은 형상과 구조가 매우 다양하고 복잡하여 단순한 패턴으로 이동과 검사가 가능한 로봇으로는 상시감시에 한계를 가지게 된다. 복잡한 구조물의 정밀검사는 정교한 행동이 가능한 로봇 시스템이 필요하다. 로봇의 제어를 초음파검사 작업자의 손의 형상에 따라 직관적으로 움직이도록 한다면 보다 정밀한 검사 로봇의 개발이 가능할 것으로 판단된다. 폴리머 굽힘센서는 대변형의 측정이 가능하고 곡면에 적용성이 높아 최근 인체 형상 측정 및 재활보조 등 다양한 활용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 구조물의 상시감시를 위한 초음파검사 로봇이 작업자의 손동작에 따라 동작이 가능한 직관적 제어를 위해 폴리머 굽힘센서를 이용하여 사람 손의 형상 감시 연구를 수행하였다. 다수의 센서를 적용하여 손의 다양한 움직임을 추정하고 실험적 검증을 통해 사람 손의 형상에 따른 직관적 로봇의 제어가 가능함을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권5호
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• pp.350-355
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• 2005

광섬유 OTDR (Optical Time Domain Reflectometry) 센서로 사회 기반 구조물의 변위를 측정하기 위한 탐촉자를 개발하였다. 광섬유 OTDR 변위 센서의 외부에서 주어지는 변위에 따라 광손실을 일으키는 굽힘부와 상용 광섬유 커넥터로 구성되었다. 이렇게 구성된 탐촉자는 광커넥터의 양끝에서 반사되는 빛의 신호차이가 커넥터들 사이에서 발생하는 굽힘 변위에 의해서 달라지는 것을 OTDR 센서 본체로 측정하여 변위 변화를 알아낼 수 있도록 하였다. 또한 수 cm의 변위를 일으키는 구조물의 변위를 측정하기 위하여 동일한 단일모드 광섬유에서 이 센서 탐촉자 5개를 직렬형으로 배열하여 사용할 수 있는 다중화된 굽힘 손실형 단일모드 광섬유 변위센서를 제안하고, 이 센서 탐촉자들을 사용하여 다중화 실험을 수행하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권4호
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• pp.289-295
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• 2009

본 연구에서는 케이블의 굽힘 정도를 광섬유의 마이크로벤드 특성을 이용하여 측정할 수 있는 방법과 이를 적용한 실험 결과를 제시한다. 케이블의 양방향 굽힘 측정을 위해 굽힘시 동일한 강도와 크기의 마이크로벤드 현상을 광섬유에 일으킬 수 있는 새로운 형태의 구조를 설계하였고, 이를 반영한 측정 장치로 케이블의 곡률이 $0.1\;cm^{-1}$부터 $0.4\;cm^{-1}$인 범위 내에서 증가함에 따라 광신호의 크기가 감쇠함을 실험을 통해 확인하였다. 또한 제안된 센서의 분산측정 적용을 위해, OTDR을 이용하여 케이블의 곡률별로 구분된 굽힘 지점들에서 반사된 광 펄스 신호들의 크기를 측정하여 기준 측정값과의 비교를 통해 분산 센서로의 적용 가능성을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.35-39
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• 2013

반도체센서의 응력에 따른 전기적 특성을 프로브 스테이션 위에서 측정하기 위해 소형 4점 굽힘 장치를 개발하였다. 4점 굽힘 장치는 $60{\times}83mm^2$의 면적을 갖는 소형 장치로 마이크로미터를 통해 정확한 변위를 인가함으로서 가해진 응력을 구할 수 있다. 유한요소해석법을 사용하여 기기의 오차를 예측하고 정밀도를 향상하였다. 실험적으로는 4점 굽힘 장치로 인가된 응력을 검증하기 위해 스트레인 게이지로 검증하였다.

• 한국광학회지
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• 제15권5호
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• pp.415-422
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• 2004

교량과 각종 건물을 비롯한 대형 토목 구조물에서 발생하는 수 mm의 변위를 한 개의 광섬유로 간편하게 측정하기 위하여 광커넥터에서 반사가 굽힘 손실에 의하여 변하는 현상을 이용한 새로운 다중화된 광섬유 변위센서를 제안하고 실험하였다. 한 쌍의 광커넥터 양끝에서 반사광의 신호차이가 두 광커넥터 사이에서 발생한 굽힘 변위에 의해서 달라지는 것을 Optical Time Domain Reflectometer로 측정하여 선형으로 그 변화가 측정되는 변위센서를 만들고, 이 센서 4개를 직렬형으로 배열하여 여러 지점의 변위를 동사에 측정이 가능한 다중화 센서 시스템을 구성하고 실험하였다. 그 결과 이 변위센서를 이용하면 4개 지점에서 각각 최대 6 mm까지의 변위를 6%의 오차범위 내에서 0.9942의 선형성을 가지고 변위를 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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• pp.200-201
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• 2003

광섬유 OTDR 센서는 전자기 잡음이 없으며 원거리 가시 및 다중화가 가능한 유망한 센서이다. 광섬유 내부를 진행하는 빛은 광섬유의 밀도 변화에 따라 미소한 광산란이 연속적으로 발생하게 되는데 이러한 광산란을 레일리 (Rayleigh) 광산란이라고 한다. OTDR 센서는 펄스광을 광섬유에 입사한후 되돌아오는 레일리 산란광을 측정하면서 임의의 위치에 주어지는 외란의 영향을 후방 산란광의 감소로 알아내는 센서이다. 광섬유 OTDR 센서에 관련한 연구는 다음과 같다. (중략)

• 센서학회지
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• 제5권6호
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• pp.15-24
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• 1996

본 연구에서는 광섬유센서를 지능형 복합재 구조물에 적용하기 위한 기초적 연구의 일부로서, 구조물내에서의 광섬유센서의 건전성 평가와 주조물에 유발된 변현 및 손상에 대한 광섬유센서의 신호검출 거동을 연구 검토하였다. 첫째로, 최약체결파손이론에 거한 광섬유센서의 누적파손분포를 비교하고 수정계수를 도입함으로써, 굽힘시험이 인장시험을 대신할 수 있음을 보였다. 실험에 의해 Weibull 파라미터를 얻고, 굽힘시험에서 유도된 누적파손분포에 적용될 수정계수를 구했다. 열처리한 강섬유센서와 열처리하지 않은 광섬유센서의 인장강도 평균값을 비교함으로써 복합재료 적층관의 경화 사이클 동안 열처리에 의해 야기되는 광섬유센서의 건전성을 평가하였다. 둘째로, 직교적층판과 일방향적층판의 인장시험에서 측정된 시편의 응력-변형률과 삽입된 광섬유센서를 통과한 레이저신호 세기와의 관계를 검토하고, 광섬유센서를 이용한 효과적 손상검출 가능성을 연구 검토하였다.