• 한국해양공학회지
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• 제21권3호
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• pp.46-51
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• 2007

A multi-purpose environmental monitoring system has been developed as a commercially available standard using the technique of hetero-core spliced fiber optic sensors, for the purposes of monitoring large-scale structures and preserving natural environments. The monitoring system has been tested and evaluated in a possible outdoor condition, in view of the full-scale operation at actual sites to be monitored. Additionally, the developed system in this work conveniently provides us with various options of sensor modules intended for monitoring such physical quantities as displacement, distortion, pressure, binary states, and liquid adhesion. Two channels of optical fiber line were monitored in each channel, three displacement sensor modules were connected in series, in order to examine the performance to a pseudo-cracking experiment in the outdoor situation and to clarify temperature influences an the system, in terms of the coupling of optical connectors and the OTDR stability. The results from the pseudo-cracking experiment agreed with the actual cracks, by means of calculation, based an the detected displacement values and their geometrical arrangement of the used sensor modules. The temperature change, ranging from 10 to $20^{\circ}C$ resulting from the 10-days free running operation, was found to influence the system stability of ${\pm}10{\mu}m$, primarily due to the coupling instability of the used optical connectors. It was found that fusion splicing, rather than the use of connectors, reduced the fluctuation dawn to ${\pm}2{\mu}m$. The specification and performance of various option modules have been demonstrated to show the capability of inspecting various physical quantities by use of the single system, which would be suitable for multi-purpose environmental monitoring.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.39-43
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• 2015

This study extends the Distributed Temperature Sensing (DTS) application to delineate the saturated zones in shallow sediment and evaluate the groundwater flow in both downward and upward directions. Dry, partially and fully saturated zones and water level in the subsurface can be recognized from this study. High resolution seepage velocity in vertical direction was estimated from the temperature data in the fully saturated zone. By a single profile, water level can be detected and seepage velocity in saturated zone can be estimated. Furthermore, thermal gradient analysis serves as a new technique to verify unsaturated and saturated zones in the subsurface. The vertical seepage velocity distribution in the recognized saturated zone is then analyzed with improvement of Bredehoeft and Papaopulos' model. This new approach provides promising potential in real-time monitoring of groundwater movement.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제25권4_2호
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• pp.673-686
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• 2022

Recently, as the importance of eco-friendly energy has increased hydrogen gas is in the spotlight as future energy. Due to its special properties, hydrogen gas is more difficult to detect requiring more precise sensing technology. The primary objective of this study is to design a concept of an underground hydrogen pipeline monitoring system. For this, the following research works are conducted sequentially; 1)selection of core technology for conceptual design, 2)state-of-the-art review, 3)design of a concept of the system. As a result, DAS(Distributed Acoustic Sensing), and DTS(Distributed Temperature Sensing) are selected as each core technology. Furthermore, a conceptual design of an underground hydrogen pipeline monitoring system is deducted. It is expected that the impact on the eco-friendly energy industry will be enormous due to the increasing interest in using hydrogen energy.

• 한국연소학회지
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• 제9권3호
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• pp.27-35
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• 2004

Diode laser absorption sensors are advantageous because they may provide fast, sensitive, absolute, and selective measurements of species concentration. These systems are very attractive for practical applications owing to its compactness, resonable cost, robustness, and ease of use. In addition, diode lasers are fiber-optic compatible and thus enable simultaneous measurements of multiple species along a line-of-sight. Recent advances of room-temperature, near-IR and visible diode laser sources for telecommunication, optical data storage applications make it possible to be applied for combustion diagnostics based on diode laser absorption spectroscopy. Therefore, combined with fiber-optics and high sensitive detection strategies, compact and portable sensor systems are now appearing for variety of applications. The objectives of this research are to develope a new gas sensing system and to verify feasibility of this system. Wavelength and power characteristics as a function of injection current and temperature are experimentally found out. Direct absorption spectroscopy has been demonstrated in these experiments and has a bright prospect to this diode laser system.

• 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.

• 한국광학회지
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• 제2권3호
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• pp.139-148
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• 1991

광섬유를 사용하여 미소 교류자기장 (200Hz-2kHz) 감지를 위한 광섬유 간섭계 자기센서시스템을 구성하였다. 자왜효과(magnetostriction effect)가 큰 비정질 metallic glass(2605SC)를 광섬유에 부착하여 자기장 감지부를 제작하고 방향성 결합기 metallic glass(2605SC)를 광섬유에 부착하여 자기장 감지부를 제작하고 방향성 결합기(directional coupler)를 사용한 광섬유 일체식(all-fiber type)으로 Mach-Zehnder 간섭계를 구성하여 외부 자기장의 변화를 간섭계의 위상변화로 변환시켜 그 크기를 측정하였다. 온도변화, 진동 등 주위환경에서 오는 불규칙한 신호에 의한 간섭계의 신호소멸(signal fading) 문제는 능동 위상추적방법(active phase tracking method)으로 간섭계의 기준 광통로(reference arm)에 위치한 위상 변조기에 보상신호를 되먹임으로써, 직각조건(quadrature condition)을 이루어 안정시켰다. 측정 결과 metallic glass의 주파수 반응특성은 900Hz-2kHz 대역에서 거의 비슷한 경향을 보였으며 최대 감도를 나타내는 직류 바이어스 자기장은 3.5 Oe 였다. 미소 교류자기장에 대한 간섭계의 출력은 $\pm$0.5 Oe 범위 안에서 좋은 선형성을 보였다. 1 kHz 교류자기장에 대한 scale factor S는 8.0 rad/Oe 이었으며 최소감지자기장은 $3X10^{-6} Oe/\sqrt{Hz}$(1Hz detection bandwidth)이었다.

• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.249-254
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• 2019

광섬유가 지니는 패러데이 효과를 이용하여 전류의 세기를 측정하는 광전류 센서 소자를 설계 및 제작하였다. 센서 소자의 동작 안정성을 향상시키기 위하여 편광회전 반사 간섭계와 사분 파장 위상 간섭계 구조를 도입하였다. 이 복잡한 구조를 구성하는 다양한 광소자들은 하나의 폴리머 광집적회로로 구성하여 작은 크기로 제작되었다. 본 구조를 이용하면 외부에서 별도의 바이어스 피드백 제어가 필요 없는 상태에서 전류를 측정하는 센싱 동작을 수행할 수 있다. 또한 온도변화나 외부진동으로 인한 광센서 특성 변화를 제거하여 안정적인 특성을 유지하는 광전류센서를 구현할 수 있다. 그러나 패러데이 효과를 결정짓는 베르데상수는 온도에 따라 미소한 값의 변화를 가지고 있다. 본 연구에서는 이 변화로 인한 광전류센서의 온도의존성을 극복하기 위한 연구를 수행하였다. 편광회전 반사 간섭계의 부품인 광섬유 사분 파장판의 길이를 최적값으로부터 벗어나는 상태로 맞추어 줌으로써 베르데 상수의 온도의존성에 의해 나타나는 광전류센서의 스케일 팩터 변화를 보상해줄 수 있었다. 온도변화를 보상한 광전류센서는 주변 온도를 상온에서 85℃로 올리는 동안, 센서 측정 신호의 온도 의존성이 0.2% 이내로 유지되는 것을 확인했다.