Fiber Optic Sensors for Smart Monitoring

Recently, the interests in structural monitoring of civil infrastructures are increased. Especially, as the civil infrastructures such as bridges, tunnels and buildings become large-scale, it is necessary to monitor and maintain the safety state of the structures, which requires smart systems that can supply long-term monitoring during the service time of the structures. In this paper, we investigated the possibilities of fiber optic sensor application to the various structures. We investigate the possibility of using fiber optic Bragg grating sensors to joint structure. The sensors show good response to the structural behavior of the joint while electric gauges lack of sensitivity, durability and long term stability for continuous monitoring. We also apply fiber optic structural monitoring to the composite repaired concrete beam structure. Peel-out effects is detected with optical fiber Bragg grating sensors and the strain difference between main structure and repaired carbon sheets is observed when they separate each other. The real field test was performed to verify the behaviors of fiber Bragg grating sensors attached to the containment structure in Uljin nuclear power plant in Korea as a part of structural integrity test which demonstrates that the structural response of the non-prototype primary containment structures. The optical fiber Bragg grating sensor smart system which is the probable means for long term assessments can be applicable to monitoring of structural members in various civil infrastructures.

스마트 모니터링용 광섬유센서

최근 건설기술이 발달함에 따라 점차적으로 더욱 높은 정확성과 신뢰성을 바탕으로 구조물의 상태를 파악 또는 예측 할 수 있는 기술적인 체제가 요구되고 있는 시점에서, 광섬유센서는 내구성과 높은 분해능, 전자기파 노이즈 저항성, 절대값의 측정, 다중화 등의 가지고 있는 여러 장점 때문에 미국 등 선진국의 경우 교량, 터널 그리고 건물 등에 변위와 변형률 측정에 많은 설치가 진행되어 왔고, 광섬유 센서를 이용한 시스템이 구조물의 안정성과 잔존수명을 판단하는 기준으로 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 본 논문에서는 이러한 광섬유센서 중에서 일반적으로 가장 많이 사용하고 있는 광섬유격자 센서의 응용의 폭을 확대하기 위하여 여러 가지 응용분야에 적용하고자 하였으며, 특히 전단응력이 많이 걸려 foil형 스트레인 게이지를 사용하기 어려운 보 기둥 접합부에 적용하여 광섬유격자 센서가 일반적으로 사용되는 전자식 변위 센서들과 정밀도가 대단히 차이가 나고 있음을 보여주고 있고, 복합재료와 콘크리트 접합 구조물에 적용하여 흔히 발생하는 결함인 delamination을 측정하는데 광섬유격자 센서가 유효적절함을 보여주고 있으며, 원자력발전소 격납구조물과 같은 대형구조물에 적용하여 변위를 측정함에 있어서 광섬유격자 센서가 시공도 용이하고 데이터도 양호함을 보여 주고 있어, 기존의 어떤 구조물도 광섬유센서를 적용하여 쉽게 광섬유 스마트구조물화 할 수 있음을 보여준다.