• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권8호
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• pp.27-33
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• 2001

파장을 스케닝하기 위해 Fabry-Perot 필터를 사용하는 기존의 광섬유 브래그 격자(FBG) 스트레인 측정시스템은 PZT의 히스테리시스 특성과 필터의 느린 스케닝 시간 그리고 높은 가격으로 인해 응용이 제한적이다. 광원으로 비교적 저가인 발광 다이오드(LED)를 사용하고 FBG 센서를 다중화하기 위해 코드 분할 다중화(CDM) 방식을 도입한 다중 FBG 센서 시스템을 제안하였으며 실험을 통해 특성을 측정하였다. 실험은 정적 스트레인과 동적 스트레인을 측정하기 위한 두 가지 구조의 시스템에 대한 출력과 센서 신호간의 누화를 측정하였다. 구성한 시스템은 매우 저가이고 빠른 응답속도를 갖으며 누화의 레벨은 -30 dB 이하로 측정되었다.

• 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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제17권3_4호
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• pp.347-356
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• 2004

In order to extend the lifetime of buildings and civil infrastructure, patch type fibrous composite retrofitting materials are widely used. Retrofitted concrete columns and beams gain stiffness and strength, but lose toughness and show brittle failure. Usually, the cracks in concrete structures are visible to the naked eye and the status of the structure in the life cycle is estimated through visual inspections. After retrofitting of the structure, crack visibility is blocked by retrofitted composite materials. Therefore, structural monitoring after retrofitting is indispensable and self diagnosis method with optical fiber sensors is very useful. In this paper, we try to detect the peel out effect and find the strain difference between the main structure and retrofitting patch material when they separate from each other. In the experiment, two fiber optic Bragg grating sensors are applied to the main concrete structure and the patching material separately at the same position. The sensors show coincident behaviors at the initial loading, but different behaviors after a certain load. The test results show the possibility of optical fiber sensor monitoring of beam structures retrofitted by the composite patches.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권3호
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• pp.405-423
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• 2016

In this study, the feasibility of using telecommunication single-mode optical fiber (SMF) as a distributed fiber optic strain and crack sensor was evaluated in concrete pavement monitoring. Tensile tests on various sensors indicated that the $SMF-28e^+$ fiber revealed linear elastic behavior to rupture at approximately 26 N load and 2.6% strain. Six full-scale concrete panels were prepared and tested under truck and three-point loads to quantify the performance of sensors with pulse pre-pump Brillouin optical time domain analysis (PPP-BOTDA). The sensors were protected by precast mortar from brutal action during concrete casting. Once air-cured for 2 hours after initial setting, half a mortar cylinder of 12 mm in diameter ensured that the protected sensors remained functional during and after concrete casting. The strains measured from PPP-BOTDA with a sensitivity coefficient of $5.43{\times}10^{-5}GHz/{\mu}{\varepsilon}$ were validated locally by commercial fiber Bragg grating (FBG) sensors. Unlike the point FBG sensors, the distributed PPP-BOTDA sensors can be utilized to effectively locate multiple cracks. Depending on their layout, the distributed sensors can provide one- or two-dimensional strain fields in pavement panels. The width of both micro and major cracks can be linearly related to the peak strain directly measured with the distributed fiber optic sensor.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.49-55
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• 2002

광섬유 브래그 격자/외부 패브리-페로 간섭 (FBG/EFPI) 센서를 이용하여 비대칭 적층판의 성형시 및 성형후 변형률과 온도를 동시에 모니터링 하였따. 본 논문에서는 광섬유 센서의 출력에 대한 변형률 및 온도의 관계를 수치적으로 유도하였으며 이를 통해 센서의 특성 행렬을 구하였다. 따라서 각각의 센서에 대해 특성 행렬을 구하기 위해 센서의 보정실험을 수행할 필요가 없다. 광원으로는 파장 이동 광섬유 레이저를 사용하였다. 두 개의 FBG/EFPI 센서를 Gr/Ep 비대칭 직교적층 복합적층판에 방향과 위치를 달리하여 삽입하고 오토클레이브 내에서 성형하는 동안 두 지점에서의 성형변형률과 온도를 실시간으로 모니터링 하였다. 또한 열챔버 내에서 제작된 적층판의 열변형률과 온도를 측정하였다. 이러한 실험들을 통해 복합재료의 효울적인 스마트 프로세싱에 대한 기초를 마련할 수 있으며 비대칭 직교적층 복합적층판의 열적 거동에 대해 알 수 있을 것이다.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.32-37
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• 2001

광섬유 센서의 복굴절 현상을 방지하기 위해 리코팅이나 유리 튜브를 이용하여 보호하는 방법이 있다. 하지만, 이와 같은 처리를 하였을 경우 센서의 변형률 전달성에 대한 검증이 아직 이루어지지 알았다. 본 연구에서는 세가지 형태(재킷이 벗겨진, 리코팅을 한, 유리 튜브로 보호한)의 광섬유 브래그 격자 센서를 제작하여 그라파이트/에폭시 복합재료 적층시편의 인장 실험을 통해 변형률 전달성을 검증하였다. 광섬유 센서는 삽입 적용하였고 표면에 부탁한 변형률 게이지와 값을 비교하였다. 그리고 변형률 구배가 존재하는 경사진 알루미늄 시편의 인장 실험을 통해 각 센서의 신호 특성을 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.21-26
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• 2003

본 논문에서는 광섬유 센서를 사용하여 우주환경하에 노출된 그래파이트/에폭시 복합재 적층판의 열팽창계수의 변화를 측정하였다. 열변형률과 온도를 동시에 측정하기 위해서 두개의 FBG 센서를 사용하였다. 또한 열-진공 챔버를 사용하여 고진공, 자외선, 열적 사이클 등의 인자를 가지는 저궤도(LEO) 우주환경을 모사하였다. 예비실험으로써, 본 실험에서 사용되는 온도범위에 대해 FBG 온도센서를 기준온도계로부터 보정하였고 알루미늄 시편에 부착된 FBG 변형률 센서와 변형률 게이지(ESG)의 비교실험을 통해 FBG 변형률 센서의 사용가능성을 검증하였다. 검증된 FBG센서가 삽입된 그래파이트/에폭시 복합재 평판을 모사된 우주환경에 노출하여 일정한 노화간격마다 열팽창계수 변화를 실시간으로 측정하였다. 실험결과 1000 사이클 노화후의 열팽창계수는 노화전에 비해 대체적으로 큰 변화는 없었지만 전 온도구간에서 약간 감소하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 가스방출(outgassing), 수분방출, 모재균열 등에 기인한다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2009년도 동계학술발표회 논문집
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• pp.295-296
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• 2009

다중 브래그 파장의 안정성 확보하고 제작비용을 줄이기 위하여 본 연구에서는 하나의 위상마스크와 스텝당 0.004도의 분해능을 갖는 탤봇 간섭계(Talbot Interferometer)로 이루어진 홀로그래픽 격자제작장치를 구성하였다. C-밴드와 L-밴드 파장 범위 내의 다중 브래그 파장 특성을 실험적으로 확인하고, 이 방법을 사용하여 서로 다른 파장의 브래그 격자를 센서부로 두고, $1{\times}6$ 광분배기와 결합시켜 화학반응조 내의 액체 온도를 측정하는 시스템을 제작하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.320-325
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• 2009

In this study, a method to estimate the suspension bridge deflection is developed using mode decomposition technique. In order to examine the suspension bridge stability against these dynamic loadings, the prediction of displacement response is very important to evaluate bridge stability. However, it is recognized that any measurement of movement for suspension bridges may be difficult for the absence of proper methods to measure the displacement response on site. This study aims at suggesting a method to estimate the displacement response from the measured strain signals in an indirect way to predict the displacement response, not a direct way to measure the displacement response. Additionally, by applying the FBG sensors with multi-point measurements not influenced by electric noise, it can be expected that the technique would be applicable to infrastructures.