• 전자공학회논문지
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• 제50권3호
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• pp.146-152
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• 2013

본 논문에서는 자기기준 특성을 가지는 광세기 기반 광섬유 센서 구조를 제안하고 실험적으로 구현하여 성능을 제시한다. 제안하는 광섬유 센서는 광대역 광원(BLS), fiber Bragg grating (FBG), 가변 페브리-페로(Fabry-Perot) 필터, LabVIEW 프로그램으로 구성된다. 제안한 자기기준 광섬유 센서의 이론적인 해석을 통하여 측정 변수(X)와 보정 변수(${\beta}$)를 정의하고, 이를 바탕으로 전달함수(H)를 구한다. 또한 실험을 통하여 이론적인 해석의 타당성을 제시한다. 제안한 광섬유 센서 구조는 광대역 광원의 출력 광세기가 0 dB, 3 dB, 6 dB 감소해도 측정결과에 영향을 미치지 않는 자기기준 특성을 가진다. 또한 다른 특성의 FBG를 사용하여도 측정 가능하므로, 제안한 광섬유 센서 구조는 임의의 규격을 가진 FBG를 사용할 수 있다. 광원의 광세기가 감소하였을 때와 세 가지 다른 특성의 FBG 쌍을 이용하여 측정한 결과 이론적인 값과 잘 일치함을 보였다. 따라서 제안한 광섬유 센서는 자기기준 특성과 구성하는 FBG의 규격이 비교적 엄격하지 않아도 되는 장점을 가진다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.90.2-90.2
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• 2010

흙막이 굴착 및 절취사면의 보강공법으로 많이 적용되고 있는 앵커의 장력을 측정하는 전기저항식 로드셀과 스트레인게이지, 바이브레이팅 와이어 (vibrating wire) 타입의 모니터링 방법은 안전관리를 위한 장기적인 모니터링에 한계를 가지고 있어 이를 개선할 수 있는 방안으로 광섬유 센서를 이용하여 강연선의 변형률을 측정할 수 있는 스마트 텐던이 개발되었다(김재민 등, 2007). 앵커를 구성하는 7연 강연선(텐던)의 중앙케이블에 삽입된 광섬유브래그격자(Fiber Bragg Grating ; FBG)센서는 기존 스트레인게이지 타입에 비해 크기가 작고 내구성이 우수하며 전자기파에 의한 노이즈 발생이 없고 하나의 리드선으로 다중점 측정(multiplexing)이 가능하여 장기모니터링에 효과적인 장점이 있다. 본 연구에서는 FBG센서를 내장한 스마트 텐던을 실대형(Prototype) 앵커(L=11.5m)에 적용하여 현장 인발실험에 의해 시공중 장력 모니터링을 수행하고 로드셀 측정결과와 비교하였고 정착부에 설치된 FBG 센서로부터 앵커의 하중전이 계측을 수행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.169-170
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• 2006

대형화, 고압화되고 있는 전력설비는 사고가 발생할 경우 그에 수반되는 산업, 경제, 사회적인 손실의 규모가 매우 커지는 경향을 가진다. 특히 적정온도 이상에서의 운전은 전력설비의 오동작을 일으키는 주요한 원인 중 하나이므로 비정상적인 온도상승을 조기에 감지하여 사고의 가능성을 감소시키는 시스템의 개발은 안정적인 전력설비 운용에 반드시 필요한 요소기술이다. 기존의 감시 시스템은 대부분 여러 위치의 정보를 동시에 얻기 위하여 여러 개의 개별 센서를 배열하여야하므로 대형중량화가 불가피하다는 단점을 갖고 있다. 그러나 광섬유 FBG 온도센서는 전자기 간섭의 영향을 받지 않고, 여러 개의 센서를 하나의 광섬유 라인에 설치하여 동시에 여러 부위의 온도를 측정할 수 있는 준분배형 온도센서 구현이 가능하다는 장점으로 과열감시 시스템에 적합한 센서로 인식된다. 본 연구에서는 광섬유 FBG 온도센서를 이용하여 변압기 단락시험을 통해 변압기의 온도 변화를 T-type thermocouple(이하 TC)과 동일한 지점에서 측정하고, 그 데이터를 비교분석함으로써 광섬유 FBG 온도센서 시스템의 신뢰성을 검증하였고, 이를 전력용 변압기 과열감시 시스템으로 적용할 수 있음을 제시하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
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• pp.246-247
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• 2000

최근에 개발된 광섬유 격자소자(FBG)를 이용한 광섬유 수중 음향센서는 기존의 광섬유 센서가 지니고 있는 우수한 장점들을 지니고 있을 뿐만 아니라, PZT센서가 검출할수 없는 저주파수(30Hz∼300Hz)특성에서도 우수한 신호 감지효과를 지니고 있으며, 특히 군사용으로 사용될 수 있는 저주파 신호 검출에 실용화를 기대 할수 있으며, 센서 어레이(array)를 통하여 고감도 다중화로 발전될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권5호
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• pp.343-349
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• 2005

광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBC)는 1989년 Melts의 실험이후 광통신 분야 및 센서 분야에 다양한 용도를 가지고 있다. 이를 이용하여 광섬유 레이저, 대역 통과 필터로 사용하거나, 여러 가지 물리량을 측정하기 위한 온도, 변형률, 변위센서 등에 응용할 수 있다. 특히 본 연구에서는 기존 센서가 가지지 못한 긴 게이지 길이에서의 측정을 위해서 광섬유 센서 정적 시스템(FBG Static Logger)과 FBG 센서가 포함된 긴 길이의 광섬유를 이용하여 장대 구조물의 변형이나 외부 reference의 상대변위를 길게 연결하여 측정하기 쉽지 않은 변위를 측정하여 구조물의 상황을 상시 점검하고 더 나아가 잔존수명을 예측하고 보수시기를 알려줄 수 있는 방법을 모색하여 FBG. 센서의 패키지(package)를 고안하였다. 이를 통해 효율적인 장거리 변위 측정방법을 정립하고 이를 원자력 격납구조물에 적용하여 성공적으로 측정함으로써 광섬유 격자센서를 이용하여 50m 이상의 장거리 계측의 가능성을 보여 주었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.382-390
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• 2011

최근 대형화되는 복합재 풍력 블레이드의 운전 중 발생되는 손상을 조기에 모니터링하기 위하여 블레이드 내부에 일제형으로 설치가 가능한 스마트 센서들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 광섬유 브래그 격자(FBG: Fiber Bragg grating) 센서를 복합재 모형 블레이드 후연부 시편에 부착하여 균열 또는 접착층 분리를 감지하는 실험을 수행하여 패키징된 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자의 풍력 블레이드에 적용 가능성을 검토하였다. 블레이드 시편에 인가된 연장 하중이 1100 N부터 1260 N 사이에서 노출된 광섬유 브래그 격자 센서의 파장 이동 방향이 급격히 반전되는 결과로부터 전단 웹의 균열과 접착 분리 파손을 확인할 수 있었다. 블레이드에 사용하기 위한 노출된 광섬유 브래그 격자 센서는 깨지가 쉽기 때문에 이 단점을 보완하기 위하여 에폭시로 패키징된 광섬유 브래그 격자 센서 탐촉자를 제작하였다. 블레이드 시편의 스킨 위에 제작된 탐촉자를 설치한 후 인장 시험을 수행한 결과 변형률에 대한 감지도는 약 1.3 ${\mu}{\varepsilon}$/pm으로 노출된 광섬유 브래그 격자 센서의 감지도와 거의 동일한 것으로 확인되었다. 한편 온도 감지도는 $80^{\circ}C$ 까지의 가열 테스트를 통하여 약 48 pm/$^{\circ}C$의 온도 감지도를 보였다.

• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.1-8
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• 2005

여러 복합재료 제작기법 중에서 필라멘트 와인딩 제작 기법은 압력탱크, 파이프 등과 같은 실린더 형태의 축대칭 구조물의 제작에 가장 효율적인 방법이다. 또한, 필라멘트 와인딩으로 제작된 복합재료 압력탱크는 운용 중 큰 내압을 받게 되며 복잡한 손상 메커니즘과 파손 모드를 가지고 있다. 그러므로, 필라멘트 와인딩으로 제작된 복합재료 압력탱크는 탱크의 제작 과정과 제작 후 전 과정 동안의 탱크에 대한 건전성 모니터링이 필요하며 이를 위해 탱크의 제작 시부터 탱크 내부의 여러 지점에 센서가 삽입 적용되어야 한다. 여러 센서 중에서 광섬유 센서는 복합재료 내부에 삽입이용이한 센서이며 특히, 광섬유 브래그 격자 센서(fiber Bragg grating Sensors, FBG센서)는 다중화(multiplexing)가 용이한 것을 큰 장점으로 가장 많이 채택되고 있다. 하지만, FBG 센서를 필라멘트 와인딩된 복합재료 압력탱크에 성공적으로 삽입 적용하기 위해서는 극심한 탱크의 삽입 환경에 대한 센서의 삽입 기법의 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 필라멘트 와인딩된 복합재료 압력탱크의 제작 시 FBG 센서를 탱크 내부에 다중화하여 삽입적용하기 위한 기법에 대하여 연구하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권3호
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• pp.211-216
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• 2016

에폭시 수지는 여러 산업분야에서 다양한 구조물의 접합과 제조에 사용된다. 구조물의 안전성과 접합재료의 최적 성능 확보를 위해서는 에폭시 수지의 경화 과정 모니터링 기반의 공정 제어가 요구된다. 광섬유 센서는 실과 같은 형태적 특징으로 인해 에폭시 수지의 경화 모니터링에 적합한 센서이다. 본 연구에서는 광섬유 브래그 격자 센서(fiber Bragg grating, FBG)를 이용하여 에폭시 수지의 경화 모니터링 연구를 수행하였다. 실제 실험을 통해, FBG를 기반으로 에폭시 수지의 경화과정에서 에폭시의 부피 수축에 의해 센서에 가해지는 변형률을 측정하고 온도의 변화에 의한 신호 변화를 보정하여 경화과정에서 발생하는 변형률의 정확한 모니터링이 가능함을 확인하였다. 추가적으로, 두 가지 에폭시 수지의 경화도 과정을 비교 분석하여 에폭시 종류에 따른 경화과정의 차이를 확인하였다. 결론적으로 FBG 센서가 에폭시 수지의 경화도 모니터링에 유용하다는 점을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권2호
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• pp.59-66
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• 2002

광섬유 브래그 격자/외부 패브리-페로 간섭 (FBG/EFPI) 복합 센서를 이용하여 여러 가지 복합재료 적층판의 성형과정 동안 발생하는 변형률과 온도를 동시에 모니터링하였다. 일방향 적층판, 대칭 직교 적층판, 그리고 평직 적층판에 대하여 각각 두개씩의 FBG/EFPI 센서를 방향과 위치를 달리하여 삽입하고 오토클레이브 내에서의 성형 동안 복합재료 적층판 내부의 두 지점에서의 성형변형률과 온도를 실시간으로 측정하였다. 이러한 실험들을 통해 FBG/EFPI 센서는 보합재료 구조물 성형시의 스마트 모니터링에 효율적임을 알 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제26권2호
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• pp.83-87
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• 2015

본 논문은 자외선 광학센서 개발에 관한 것이다. 기존에 반도체 기반 자외선 센서를 대체하기 위해 개발된 단주기 광섬유격자기반 자외선 센서에 대한 측정 민감도를 향상시키기 위한 다양한 장치들을 설계하고 실험을 통해 성능을 확인하였다. 최근 연구를 통해 자외선 흡수에 따라 인장력이 유도되는 아조벤젠 폴리머 재료와 장력에 따른 광섬유격자 특성 변화를 조합하여 새로운 자외선 센서의 개념이 제시되었다. 본 연구에서는 광섬유격자 기반 자외선 센서에서 흡수하지 못하고 통과되는 자외선 잔광을 반사판을 이용해서 다시 반사시켜 센서에서 재흡수되는 원리로 센서의 민감도를 향상시켰다. 본 논문에서는 반사판의 종류를 선정하고 반사판의 곡률반경을 최적화하였다. 또한 기존의 원통형 집광렌즈를 이용한 민감도 향상 기술을 접목 시켜 아무런 장치가 없을 때와 비교해서 약 15배의 성능을 향상시키는 결과를 얻었다. 또한 외부 환경 효과를 줄이기 위한 패키지 모듈을 제작하여 적용하고 그 특성을 분석하였다.