• 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.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권4호
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• pp.83-87
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• 2022

최근 반도체 패키지 두께가 점점 얇아짐에 따라 휨(warpage) 문제가 대두되고 있다. 휨(warpage)은 패키지 구성요소들 간의 물성 차이로 인해 발생하기 때문에, 휨(warpage)을 예측하기 위해서는 주된 구성요소인 EMC(Epoxy molding compound)의 정확한 물성 파악이 필수적으로 요구된다. 특히 EMC는 경화 공정 중 경화 수축을 보이는데, 겔점 이후에 발생하는 유효 경화 수축은 휨(warpage) 발생의 핵심 요소이다. 본 연구에서는 유전 센서를 이용해 측정한 소실 계수로부터 실제 반도체 패키지 경화 공정 동안 발생하는 EMC의 겔점이 정의되었다. 유전 센서로부터 얻은 결과를 분석하기 위해 DSC(Differential scanning calorimetry) 시험과 rheometer 시험이 수행되었다. 그 결과, 유전 측정법이 EMC 경화상태 모니터링에 효과적인 방법임이 검증되었다. 유전 측정과 동시에 광섬유 센서를 이용해 EMC의 경화 공정 중 변형률 변화 추이가 함께 측정되었다. 위 결과들로부터 경화 공정 중 발생하는 EMC의 유효 경화 수축이 측정되었다.

• 센서학회지
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• 제9권6호
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• pp.396-403
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• 2000

최근에 개발된 광섬유 브래그 격자소자(FBG)를 이용한 광섬유 음향센서는 기존의 광섬유 센서가 지니고 있는 우수한 장점들을 지니고 있을 뿐만 아니라, 저주파수($30Hz{\sim}300Hz$)영역 특성에서도 우수한 신호 감지효과를 지니고 있으며 특히, 기존의 마이크로폰을 대신하여 전기적 잡음이 많은 환경에서 저주파 신호 검출에 실용화를 기대 할 수 있고, 센서 어레이(array)시스템 구성을 통하여 고감도 및 다중화 시스템으로 발전될 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제19권3호
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• pp.335-340
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• 2017

Fiber Bragg grating (FBG) sensors are applied to structural health monitoring (SHM) in many areas due to their unique advantages such as ease of multiplexing and capability of absolute measurement. However, they are exposed to cyclic thermal load, generally in the temperature range of $-20^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$, in railways during a long-term SHM and the cyclic thermal load can affect the mechanical strength of FBGs. In this paper, the effects of both cyclic thermal load and the reflectivity of FBGs on the mechanical strength are investigated though tension tests of FBG specimens after they are aged in a thermal chamber with temperature changes in a range from $-20^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$ for 300 cycles. Results from tension tests reveal that the mechanical strength of FBGs decreases about 8% as the thermal cycle increases to 100 cycles; the mechanical strength then remains steady until 300 cycles. Otherwise, the mechanical strength of FBGs with reflectivity of 6dB (70%) and 10dB (90%) exhibits degradation values of about 6% and 12%, respectively, compared to that with reflectivity of 3dB (50%) at 300 cycles. SEM photos of the Bragg grating parts also show defects that cause their strength degradation. Consequently, it should be considered that mechanical strength of FBGs can be degraded by both thermal cycles and the reflectivity if the FBGs are exposed to repetitive thermal load during a long-term SHM.

• 한국광학회지
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• 제12권2호
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• pp.91-97
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• 2001

광섬유 브래그 격자는 코어의 굴절률이 주기적으로 변하는 특성으로 인하여 브래그 조건을 만족하는 파장은 반사시키고 다른 파장은 통과시키는 소자이다. 본 논문에서는 광섬유 격자를 이용한 동적 스트레인 센서시스템을 구현하였다. 4-채널 동적 센서 시스템에 사용된 필터의 선형성을 보상하여 필터의 전 구간에서 동적 신호를 측정하였으며 실시간 동적 신호의 측정을 위하여 LabView를 이용한 신호처리 및 인터페이스를 하였다. 이러한 센서시스템의 분해능은 $5\mu$strain이며 동적 스트레인 측정 범위는 필터의 전 구간 약 $1200\mu$strain에 해당한다. 센서시스템을 이용하여 외팔보(steel-bar)의 4지점에서의 스트레인의 변화량을 측정하였으며 콘크리트 시험 보에 적용하여 하중 인가시 시험보가 받는 스트레인의 변화량을 실시간 측정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.313-319
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• 2017

광섬유 센서는 전자기 간섭에 독립적이고 원거리 계측이 가능하여 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 다중화, 절대측정이 가능하여 구조 건전성 모니터링(SHM)을 위해 널리 사용되고 있다. 일반적으로, FBG 센서는 에폭시와 같은 접착제를 이용하여 구조물에 직접 부착 및 모듈 제작을 통해 적용한다. 하지만, 에폭시로 부착된 FBG 센서 기반의 장시간 모니터링 과정에서 신호 변화가 발생하여 보정이 요구된다. 이는 계절적 요인으로써 장시간 온도 변화 환경에 노출되어 센서의 접착구조 변형에 의한 결과이며, 센서 접착제의 열경화 과정에 대한 규명이 필요하다. 본 연구에서는, 패키징 방식 4가지 경우의 FBG 센서 시편을 제작하고, 반복 열하중 시험을 수행하였다. 시험 결과, 상온경화 과정에서 미소한 잔류 압축 변형률이 발생하였고, 반복 열하중 초기단계에서 수백 ${\mu}{\varepsilon}$의 압축 변형률이 인가되어 유지되었다. 이를 통해 FBG를 이용한 장시간 SHM을 위해서는 FBG 센서의 신호에 대한 안정화 과정이 필요함을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권12호
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• pp.4412-4421
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• 2022

The pressure measurement in the high-temperature liquid metal system, such as Sodium-cooled Fast Reactor(SFR), is important and yet it is very challenging due to its nature. The measuring pressure is relatively at low range and the applied temperature varies in wide range. Moreover, the pressure transfer material in impulse line needs to considered the high temperature condition. The conventional diaphragm-based approach cannot be used for it is impossible to remove the effect of thermal expansion. In this paper, the Fiber Bragg Grating(FBG) sensor-based pressure measuring concept is suggested that it is free of problems induced by the thermal expansion. To verify this concept, a prototype was fabricated and tested in an appropriate conditions. The uncertainty analysis result of the experiment is also included. The final result of this study clearly showed that the FBG-based pressure transmitter system is applicable to the extreme environment, such as SFR and any other high-temperature liquid metal system and the measurement uncertainty is within reasonable range.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.44-48
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• 2002

본 논문에서는 단일 광섬유 FBG/EFPI 복합 센서를 이용하여 변형률, 온도, 그리고 진동으 세 가지 물리량을 동시에 측정하는 방법에 대해 설명하였다. 변형률과 온도를 측정하기 위한 FBG/EFPI 센서 시스템과 진동을 감지하기 위한 EFPI 센서 시스템을 wavelength division multiplexer를 이용하여 하나의 시스템으로 결합하였다. FBG/EFPI 센서 시스템의 광원은 파장 이동 광섬유 레이저(WSFL)이며 EFPI 센서 시스템의 광원은 단파장 레이저 다이오드이다. 구성된 시스템을 이용하여 열챔버에서 알루미늄 보의 열변형률, 온도, 그리고 진동의 동시 측정을 수행하여 본 시스템의 유효성을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.73-78
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• 2011

We developed a noise reduction algorithm for the measurement accuracy improvement of a fiber-optic distributed temperaure sensor system. The denoising technique is based on the wavelet transform. The proposed algorithm was applied to a FBG sensor output with the Gaussian line-fitting algorithm to minimize the output noise which originated from the intensity noise of the laser light source and the instability of signal porcessing. We confirmed the feasibility of the denoising algorithm by comparing the measurement results with those obtained with the Gaussian line-fitting algorithm only.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권1호
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• pp.21-28
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• 2004

본 논문에서는 전기 잡음과 장기 계측이 어려운 스트레인 게이지 센서의 단점을 보완하기 위하여 FBG 광섬유 센서를 사용하여 저속용 축중기를 개발하였고 현장에 축중 시스템에 적용하여 실험하였다. 각기 다른 브라그 파장을 갖는 FBG 센서로부터 반사되는 파장 변화를 이 센서들과 동일한 FBG 필터들을 사용하여 빛의 강도로 변화시켜 차량의 무게를 측정하였다. 광원의 광전력과 온도 변화를 보상을 하였으며 잡음의 영향을 감소시키기 위해 위해 lock-in 증폭기를 사용하였다. 모의 실험을 통해서 차량의 하중인가 위치에 관계없이 동일하게 축중이 측정되는 구조의 설계가 가능하였다. 현장 실험을 통하여 실제차량 축중 측정에 대한 선형성과 재현성을 확인하였다.