• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.704-707
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• 2010

구조 건전성 모니터링에 사용되는 기존 센서들의 문제점을 극복하고 높은 분해능과 동특성 모니터링에 대한 이점을 지닌 FBG센서는 구조물 모니터링에 있어 큰 이점을 지니고 있다. FBG 센서는 점 센서라는 한계 때문에 구조물의 전체적인 변형률 및 응력 평가에 어려움이 있을 수 있다. 본 연구에서는 FBG 센서로부터 계측한 변형률 값들로부터 임의의 하중조건에서 철골 보의 변형률 분포를 추정하는 기법을 제시하였다. 임의의 개별 하중조건에 대해 FBG 센서로 계측된 값을 통해 센서의 부착 위치와 최소 필요 개수를 결정하고 변형률 추정식을 유도함으로써 FBG 센서의 계측 기법에 대한 기준을 세웠다. 나아가 임의의 조합 하중이 작용하는 실제의 경우를 고려하여 철골 보의 변형률 분포를 추정하는 보다 일반화된 수학적 모델을 제시하였다. 그리고 예제를 통하여 본 연구에서 제시한 변형률 분포 추정 모델을 검증하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권5호
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• pp.356-361
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• 2005

본 연구에서 개발한 온도 보상형 double FBG 센서는 서로 다른 브래그 파장을 갖는 두개의 FBG 센서를 직렬로 연결하여 다양한 열적 조건하에서 구조물의 기계적 변형률만을 실시간으로 측정하기 위한 센서이다. 이 센서를 알루미늄 보에 접착하여 다양한 온도 조건에서 변형률 측정 실험을 수행하고, 결과 값을 전기 저항식 변형률 게이지의 결과 값과 비교하였다. 본 연구에서 제작한 온도보상형 double FBG 센서는 온도의 변화에 영향을 받지 않고 기계 변형률 측정을 잘 수행하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.1-5
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• 2008

피복이 없는 FBG센서는 내구성이 매우 약하기 때문에 FBG센서 주위의 피복이 없이는, 많은 변수가 존재하는 실제 자연환경에서의 정확한 데이터수집이 어렵다. Steel sleeve packaged FBG 변형률 센서는 토목공학에서 널리 사용되고 있는 센서 중 하나이다. 변형률과 온도가 동시에 측정되는 FBG센서의 도입 이후로, 변형률과 온도의 정확한 보정은 필수적인 과정이 되었다. 이 논문에서는 FBG의 변형률과 온도의 측정 원리에 기초하여 steel sleeve packaged FBG센서의 온도보정 기술을 도출하였다. 그리고 두개의 FBG센서를 이용한 콘크리트 초기재령의 건조수축 실험을 통해 온도보정의 실행 가능성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.32-38
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• 2005

FBG 센서는 다중화의 큰 장점으로 인해 다른 여러 광섬유 센서에 비해 더욱 활발한 연구가 진행 되어오고 있다. FBG 센서는 센서 피크 신호의 파장 이동량을 감지함으로써 변형률, 온도 등의 물리량을 측정하는 복조기법을 가지고 있다. 하지만, 센서를 구조물에 부착 혹은 삽입 적용하는 과정에서 구조물의 기하학적인 특성이나 결함 등에 의해 구조물에 변형률 구배가 발생할 수 있으며 이는 센서의 격자 부분에 작용할 경우 센서 피크 신호의 안정성에 영향을 미처 측정 오차로 작용하게 된다. 본 연구에서는 FBG 센서의 격자 부분에 변형률 구배가 작용할 경우 변형률 구배에 따른 FBG 센서의 신호 특성을 고찰하였고 또한 격자의 길이와 변형률 구배의 상관관계에 대해 알아보았다. 이를 통해, 변형률 구배가 작용할 경우 FBG 센서의 적절한 사용 영역을 FBG 센서의 격자 길이에 따라 정량적으로 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권7호
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• pp.613-620
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• 2017

금속이 코팅된 FBG(fiber Bragg grating) 센서는 구조물이 과거에 겪은 최대 변형률을 기억하는 기억효과(memory effect)를 가진다. 본 연구에서는 무전해 도금법과 전해 도금법을 이용하여 약 $43{\mu}m$의 두께를 가지는 니켈(nickel)이 코팅된 FBG 센서를 제작하였다. 니켈 코팅된 FBG 센서의 잔류 변형률 생성 성능, 즉, 기억효과를 검증하기 위해 반복하중 실험(잔류 변형률 생성실험)을 수행하였다. 인가한 최대 변형률의 크기가 증가함에 따라 잔류 변형률이 증가함을 확인함으로써 기억효과를 검증하였다. 본 연구에서 수행한 니켈이 코팅된 FBG 센서의 제작 기법과 센서에 대한 반복하중 실험결과는 향후 광섬유 센서를 이용한 구조물 건전성 감시(SHM, structural health monitoring)기법 개발에 기본 데이터로서 활용될 것이다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권4호
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• pp.335-342
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• 2011

FBG (Fiber Bragg Grating) 변형률 센서를 이용하여 철골트러스 지붕의 변형을 계측하였다. 이는 특수한 형태인 콘크리트 역쉘 구조물의 시공 중 안정성을 평가하기 위함이었다. 구조해석을 통하여 FBG 센서의 설치위치를 결정하였으며, 센서를 통한 변형률 값을 구조해석 값과 비교하였다. 이를 통하여 특수 구조물의 시공 중 계측을 위한 사전계측 계획의 필요성을 확인 할 수 있었고, 측정된 변형률 값이 구조해석 값을 통한 허용범위 내에 있어, 대상 구조물은 안전한 것으로 판단되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.316-322
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• 2009

본 연구는 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG)센서를 이용하여 캔틸레버의 수직 처짐을 산정하고 이를 통하여 횡방향 하중을 받는 말뚝기초 거동 분석을 위한 사전연구를 수행하는데 목적이 있다. 말뚝기초를 모형화한 길이 1.7 m의 정방 중공 형강 내민보를 실험실에 설치하고 실험체 측면의 상하부 표면에 4개의 센서로 다중화 된 2쌍의 FBG 센서를 설치하였다. 결과 비교를 위해 FBG 센서가 설치된 동일 위치에 전기식 게이지를 설치하였다. 하중은 고정 단에서 1.47m 지점에 엑츄에이터를 통한 변위 제어 방법으로 재하 하였다. 실험을 통해 측정된 FBG 센서의 파장변화로부터 변형률과 곡률을 산정하였고 기하학적 처짐-곡률관계와 회귀분석을 통하여 처짐을 유추하였다. FBG 센서를 통해 산정된 변형률과 처짐을 각각 전기식 게이지의 변형률 측정값, 이론 처짐값과 비교분석 하였다. 측정된 FBG 센서와 전기식 게이지의 변형률은 근사한 결과를 나타내었으며, 이론적으로 산출한 처짐과 FBG 센서로부터 도출한 처짐도 우수한 상관관계를 보였다. 실험결과를 통하여 FBG 센서를 도입한 말뚝 기초 거동분석을 성공적으로 이루어내기 위해서는 FBG 센서로 측정 가능한 한계 변위의 산정 및 증대 방안이 필요하며, 센서 오작동시 대처 방법에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.805-808
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• 2008

피복이 없는 FBG센서는 내구성이 약하기 때문에, 실제 토목구조물에서는 적용이 어렵다. 따라서 packaged FBG센서는 피복이 없는 FBG센서의 단점을 보안하고, 실제 구조물에 적용이 가능하도록 발전된 형태이다. 이런 packaged FBG센서를 이용하여 변형률과 온도를 동시에 측정할 때, 온도보정은 없어서는 안 될, 필수적 기술이다. 이 논문에서는 steel sleeve packaged FBG센서의 온도보정 기술을 도출하고, 콘크리트 보부재를 이용한 실험을 통해 온도보정 기술의 현장적용 가능성을 제시하였다. 따라서 이 논문에서 사용된 온도보정 기술은 실제 여러 토목구조물의 모니터링에 확대 사용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.639-645
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• 2006

FRP(Fiber Reinforced Polymer)는 부식의 저항성, 고강도, 피로저항 능력 및 성형성 등에서 우수한 건설 신소재이다. 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating; FBG) 센서는 전자기 저항, 작은 소재의 크기, 그리고 높은 내구성 등의 이점으로 smart sensor로서 현재 많이 사용되고 있다. 하지만 FBG 센서의 변위 측정 기술 능력의 부족으로 현재까지는 변형률, 온도 등의 물리량 측정센서로서 활용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 FRP와 FBG센서의 기능 복합화(Hybrid)를 통하여 smart FRP Rod를 개발 한 후 인장시험을 실시하였다. 또한, FBG센서에 의해 측정된 변형률 데이터를 신경망(Neural Network) 기법을 이용하여 변위 추정 모형을 개발함으로서 FBG 센서 단점인 변형률 계측만을 위한 센싱 역할을 극복하고자 한다. 인공신경망 모형은 MLP(Multi-layer Perceptron)로, 오차범위 0.001에 수렴 될 수 있도록 학습(training)을 실시하였다. 학습에는 비선형 목적함수와 역전파 학습(Back-propagation) 알고리즘을 적용하였으며 모형의 검증은 UTM에서 측정된 변위 값과 수치해석에 의한 결과 값을 비교함으로서 실시하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.89-90
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• 2009

이 논문에서는 실제 옹벽 건설현장에서 FBG온도센서와 변형률센서를 이용하여 타설초기의 수축률과 온도를 모니터링 하였다. 실험결과, FBG센서를 이용한 모니터링 기법은 극초기재령의 콘크리트를 모니터링 하기에 매우 실용적인 방법임이 입증되었다. 또한 이 연구에서 사용된 모니터링 기술은 매스콘크리트 구조물의 변형률과 온도 모니터링에 확장하여 적용할 수 있다.