• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권9호
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• pp.13-19
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• 2018

최근 우리나라는 도시의 노후화가 가속되며 사회기반시설에 대한 다양한 문제점들이 발생하고 있다. 이에 영향을 받는 도시철도 구조물 또한 노후화가 가속되면서 시민들의 불안감은 커지고 있어 이에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 도시철도 구조물은 시민의 안전과 밀접하게 연관되어 있어 이상 현상을 신속히 발견하여 처리해야 한다. 도시철도 지하구조물의 경우, 선로에 변형률 게이지를 부착하거나 광섬유 센서인 브래그 격자 센서를 활용하여 측정하고 있다. 그러나 이러한 방식은 장거리 모니터링에는 용이하지만 공간 분해능이 떨어져 이상구간을 정밀하게 측정하는 데에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 브릴루앙 광 상관영역 기반(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis; BOCDA)의 분포형 광섬유 센서 시스템을 구축하여 도시철도 지하구조물인 궤도에 관한 모니터링 적용성 평가를 수행하였다. 구축된 BOCDA 기반의 고분해능 분포형 광섬유 센서 시스템은 공간분해능 10, 20, 50, 100cm이며 측정거리 2km 구간에 대해 상시 모니터링 및 특정 위치에 대해 모니터링이 가능하다. 철도 폐선부지에 광섬유를 약 250m 포설하여 상시 모니터링에 대한 적용성을 평가하였으며, 윤중 시험기를 사용하여 특정위치에 대한 모니터링 적용성을 평가하였다. 시험결과, 공간분해능 1.0m에서 0.1m로 낮아질수록 손실이 커지는 경향을 보이고 있으며, 공간분해능이 낮을수록 측정 속도는 감소하지만 위치 및 변형에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있었다. 추후, 포설방법이 해결된다면 다양한 구조물의 모니터링에 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.547-553
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• 2020

노후화 시설물의 증가에 따라 선제적 유지관리의 중요성은 점차 증대되고 있다. 선제적 유지관리는 시설물의 응답 계측으로부터 시작되기 때문에 높은 정밀도를 가지는 응답을 획득하는 것이 중요하다. 국부적인 응답 중 변형률은 균열 감지 및 피로 진전 예측 등에 활용가능하다. 변형률 센서는 크게 이산형 및 분포형 센서로 구분된다. 이산형 센서의 대표적인 예가 광섬유 브래그 격자(FBG)와 전기 저항식 게이지이다. 이산형 센서는 높은 정확성과 재현성(고 정밀)을 가지지만, 측정점이 제한된다는 한계를 가진다. 브릴루앙 산란 기반 광섬유 변형률 계측 시스템 중 하나인 Brillouin Optical Correlation Domain Analysis (BOCDA)은 대표적인 분포형 센서이며, 5 cm 라는 높은 공간 분해능을 가진다. BOCDA는 투영된 광원에서 발생하는 산란파를 이용하여 광섬유 전 구간의 변형률을 계측한다. 측정점이 많아지는 장점이 있으나, 이산형 센서에 낮은 정확도와 재현성을 가진다. 본 연구에서는 고 정밀 데이터(이산형 센서)와 저 정밀 데이터(분포형 센서) 각각의 장점을 융합하는 후처리 기법을 제안하였으며, 이에 대한 가능성을 검증 실험을 통해 확인했다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.214-216
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• 2022

분포형 음향 센싱(distributed acoustic sensing, DAS)은 광섬유 케이블을 수신기로 활용하는 탐사기술로서, 석유탐사 및 지진분야에서 모니터링 목적으로 활발히 적용되고 있다. 최근에는 지하매질의 물성정보를 도출하기 위해 분포형 음향 센싱 자료를 활용한 전파형역산 연구가 수행되고 있다. 분포형 음향 센싱은 광섬유 케이블 상의 두 점 간의 위상 차이에 의한 변형률을 측정하기 때문에, 기존 전파형역산 알고리즘에 직접 활용하기 어렵다. 분포형 음향 센싱 자료를 전파형역산에 활용하기 위해, 본 연구에서는 평면파 가정에서의 변형률과 수평입자속도의 관계식을 이용한 평면파 전파형역산 알고리즘을 개발하였다. 수치실험을 통해 평면파 가정에서의 변형률과 입자속도 간의 관계식이 성립함을 확인하였다. 다양한 탐사환경에서 분포형 음향 센싱 자료에 대한 전파형역산의 적용 가능성을 확인하기 위해, 육상 및 해저면 탄성파 탐사 환경을 모사한 4층 및 수정된 Marmousi-2 속도모델을 이용하였다. 제안된 전파형역산을 통해 육상 및 해저면 탄성파 탐사 환경하에서 P파 및 S파 속도구조를 정확히 도출할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.571-577
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• 1989

본 논문에서는 최저 손실 파장인 1.55cmum에서 단일모드 광섬유 특성을 연구하기 위하여 사다리꼴 분포를 일반화 시킨 이중굴적율 분포 [a승분포(a=2-$\infty$)+삼각형분포]를 제안하고 색분산 특성[색분산을 영(zero)으로 하는 최적 코어반경, 상대 굴적율차의 최소치, 파장에 대한 색분산의 변화율]을 구하였다. 그리고 파장 1.55um에서 계단형 분포보다 큰 코어 직경을 갖는 삼각형 분포와 특성을 비교해서 좋은 특성을 얻을 수 있었고, a의 값을 2-$\infty$범위로 변화시키면서 특성을 구한 결과 a의 값이 2 이상에서도 거의 같은 특성을 얻었다. 그러므로 사다리꼴 분포의 계단형 부분이 a승 분포(a=2-$\infty$) 형태로 제조되어도 같은 특성을 가지는 이론적 연구결과를 얻었다. 또한 본 논문에서 제안한 굴절율 분포는 a의 값에 따라서 여러 굴절율 분포를 나타내므로, 다중 크래딩 광섬유, Segmentaed Core Fiber 등에 이 굴절율 분포를 적용하여 여러 특성을 연구할 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.792-796
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• 2003

In this paper, to detect external sound frequency on the latticed structure, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure fabricated with dimension of 50cm in width and 50cm in height, the optical fiber, 50m in length, distributed and fixed on the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550nm in wavelength, 2${\times}$2 coupler were used. External sound signal applied to the fiber optic sensor net and the detected optical signals were compared and analyzed to the detected microphone signals against time and frequency domain. Based on the experimental results, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer detected external sound frequency, effectively. This system can be expanded to the structural health monitoring system.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권7호
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• pp.569-576
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• 2004

In this paper, to detect external sound frequencies on the latticed structure, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure was fabricated with a dimension of 50 cm in width and 50 cm in height. The optical fiber of 50m in length was distributed and fixed on the surface of the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550 nm in wavelength, 2 ${\times}$ 2 coupler were used. External sound signal, 240 Hz, 495 Hz, 1.445 kHz, 2k Hz, applied to the fiber optic sensor net and the detected optical signals were compared to the detected microphone signals against time and frequency domains. Based on the experimental results, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer detected external sound frequency, effectively. This system can be expanded to the structural health monitoring system.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.410-410
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• 2007

광섬유 내에 첨가되어 있는 $GeO_2$ 등의 물질을 얼 확산시켜서 만드는 열확산 코어 광섬유는 열확산 기술에 따른 광섬유의 MFD(Mode Field Diameter)를 국소적으로 확대하여 굴절률 분포를 변화시킨 광섬유로 혹의 비틀림 및 간격에 대한 허용범위가 넓어지게 하여 접속 손실을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 열확산 코어 광섬유를 제조할 때 안정된 얼확산 문제를 해결하기 위한 방법으로 트윈 토치를 이용한 프레임 브러싱 기법의 안정화된 코어 확장형 광섬유 제조시스템을 제작하였다. 또한 제작된 열확산 코어 광섬유 제조시스템을 이용하여 단일모드 조건을 만족하는 다양한 종류의 열확산 코어 광섬유가 제작됨을 확인할 수 있었다.

• ETRI Journal
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• 제7권4호
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• pp.3-10
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• 1985

비간섭성 LED 광원으로 부터의 빛이 다중모우드 광섬유를 약 10km이상 지났을 때 광의 입사조건에 무관하게 정상상태(Steady-state) 에 이르며, 정상상태의 광섬유 출사단의 near-field 광 파워 분포가 가우시안(Gaussian) 함수 형태임을 알 수 있었다. 이 가우시안 함수형태의 정상상태에서 측정된 광섬유의 손실은 매우 안정된 측정치를 나타내었다. 한편 가간섭성 LD광원을 사용할 경우 10km까지 near-field광 파워 분포에서 스페클(Speckle) 현상을 볼 수 있었고, LD의 간섭성과 발광 모우드 형태의 불균일로 인하여 20km 이상까지 LED에서와 같은 정상상태에 이르지 않고 있었으나 이 상태에서 측정된 광섬유의 손실치는 비교적 안정하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2007년도 특별심포지엄 논문집
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• pp.174-187
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• 2007

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2001년도 하계학술발표회
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• pp.118-119
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• 2001